适用于物联网的几种常见无线连接技术介绍

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        物联网是在计算机互联网的基础上,利用 RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

 

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        物联网(IoT)始于网络连接,但由于物联网是一个广泛多样的领域,所以肯定无法找到一个一刀切的通信解决方案。在本文中,我们将介绍六种最常见的物联网无线技术。 

 

一、低功耗广域网(LPWAN)
        低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务,旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。


        低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器,促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此,低功耗广域网只能以低速率发送小块数据,因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。


        此外,同样,并非所有低功耗广域网都是一样的。如今,存在许可低功耗广域网技术(NB-IoT、LTE-M)和未经许可低功耗广域网技术(例如 MIOTY、LoRa、Sigfox 等)。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同,例如,功耗是基于蜂窝的许可低功耗广域网的主要问题,而服务质量和可扩展性却是在采用未经许可技术时要考虑的主要问题。此外,如果您想确保长期的可靠性、安全性和互操作性,标准化则是另一个需要考虑的重要因素。


二、蜂窝移动(3G/4G/5G)
        蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固,提供了可靠的宽带通信,并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是,它们会带来非常高的运营成本和电力需求。


        虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用,但它们却非常适合特定的使用情形,例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外,像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统(ADAS)以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。


        具有高速和超低延迟的下一代移动网络 5G 将成为自动驾驶汽车和增强现实(VR)的未来。预计 5G 还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输,以及一些对时间敏感的工业自动化应用。


三、Zigbee 和其他网状协议
        Zigbee 是一种短距离、低功耗无线技术(IEEE 802.15.4),通常部署在网状拓扑中,以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比,zigbee 提供了更高的数据速率,但同时由于网格配置而降低了能耗效率。


        由于它们的物理距离短(《100m),Zigbee 和类似的网状协议(例如 Z-Wave、Thread 等)最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常,Zigbee 是 WI-FI 的完美补充,适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。


        在低功耗广域网出现之前,网状网络还在工业环境中实施,支持多种远程监控解决方案。然而,对于许多在地理上分散的工业设施来说,它们远不是理想的选择,而且它们的理论可扩展性经常受到日益复杂的网络设置和管理的限制。


四、蓝牙和 BLE
        蓝牙属于个人无线网络的范畴,是一种在消费者市场中定位良好的短距离通信技术。新的蓝牙低能耗,由于其低功耗特性,进一步优化了消费者物联网应用。


        支持 BLE 的设备主要与电子设备(通常是智能手机)结合使用,这些设备充当向云传输数据的枢纽。如今,BLE 广泛集成在健身和医疗可穿戴设备(如智能手表、血糖仪、脉搏血氧计等)以及智能家居设备(如门锁)中,通过这些设备,可以方便地将数据传输到智能手机并在智能手机上可视化。在零售环境中,BLE 可以与信标技术相结合,以增强店内导航、个性化促销和内容交付等客户服务。


五、Wi-Fi与 Wi-Fi HaLow
        鉴于 Wi-Fi 在企业和家庭环境中的广泛应用,实际上无需再解释它(IEEE 802.11a/b/g/n)。但是,在物联网世界,Wi-Fi 的作用却没那么重要。


        除了数字标牌和室内监控摄像头等少数应用之外,Wi-Fi 并不是连接物联网终端设备的可行解决方案,因为它在覆盖范围、可扩展性和功耗方面存在重大限制。(来源物联之家网)相反,该技术可以作为后端网络,将聚合数据从中央物联网中心传输到云,特别是在智能家居中。严重的安全问题常常阻碍它在工业和商业用例中的应用。


        WI-FI 的一个新的、不太为人知的衍生产品——Wi-Fi HaLow(IEEE 802.11 ah)——在范围和能效方面带来了显著的改进,可满足更广泛的物联网用例。尽管如此,到目前为止,该技术几乎没有受到任何关注和业界支持,部分原因在于其低安全性。HaLow 还工作在仅在美国可用的 900 MHz 频段上,这使得它远离全球解决方案。


六、RFID
        射频识别(RFID)使用无线电波在很短的距离内将少量数据从射频识别标签传输到阅读器。迄今为止,这项技术推动了零售业和物流领域的重大革命。


        通过在各种产品和设备上贴上射频识别标签,企业可以实时跟踪其库存和资产,从而实现更好的库存和生产计划以及优化的供应链管理。随着物联网应用的不断增加,射频识别继续巩固其在零售业中的地位,进而使智能货架、自助结账和智能镜子等物联网应用成为可能。


        综上所述,每个物联网垂直领域和应用程序都有自己独特的网络需求。为您的物联网用例选择优质的无线技术意味着要在范围、带宽、服务质量、安全性、功耗和网络管理方面准确地权衡标准。

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