物联网的十大应用场景,带你认识真正的物联网通讯技术

如今,“万物互联”不只是一种愿景,在很多实际的应用场景里面,已经实现了局部的物联网,如工业自动化、智慧农业、智能公交、高端酒店等场所。物联网是未来十年最具有市场前景的领域,相关的无线通讯技术也逐步出现。

在实现物联网的通讯技术里面,蓝牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是应用最为广泛的无线技术。除了这些,还有很多无线技术,它们在各自适合的场景里默默耕耘,扮演着不可或缺的角色。本文笔者将通过常见的十大无线通讯技术优劣及应用场景,带大家认识真正的物联网通讯技术。

十大物联网通讯技术优劣及应用场景

1、蓝牙的技术特点

蓝牙是一种无线技术标准,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换,蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制。如今蓝牙由蓝牙技术联盟管理,蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司,它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。

蓝牙技术的特点包括采用跳频技术,抗信号衰落;快跳频和短分组技术能减少同频干扰,保证传输的可靠性;前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响;用FM调制方式降低设备的复杂性等。其中蓝牙核心规格是提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络,让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。蓝牙主设备最多可与一个微网中的七个设备通讯,设备之间可通过协议转换角色,从设备也可转换为主设备。

2、ZigBee的技术特点

与蓝牙技术不同,ZigBee技术是一种短距离、低功耗、便宜的无线通信技术,它是一种低速短距离传输的无线网络协议。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀(bee)的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率,ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等,其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。ZigBee技术适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。

3、Wi-Fi的技术特点

Wi-Fi在我们的生活中非常常见,一线城市的几乎所有公共场所均设有无线网络,这是由于它的低成本和传输特性决定的。Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术,通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射频频段,连接到无线局域网通常是有密码保护的;但也可是开放的,这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。

由于无线网络的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的,因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的,费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页,随时随地接听拨打电话,有了Wi-Fi功能我们打长途电话、浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等,再无需担心速度慢和花费高的问题。

无线网络在掌上设备上应用越来越广泛,而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同,Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率,因此Wi-Fi手机成为了2010年移动通信业界的时尚潮流。

4、LiFi的技术特点

LiFi也叫可见光无线通信,它是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术,由英国爱丁堡大学电子通信学院移动通信系主席、德国物理学家哈拉尔德?哈斯教授发明。LiFi是运用已铺设好的设备,通过在灯泡上植入一个微小的芯片形成类似于WiFi热点的设备,使终端随时能接入网络。

该技术最大的特点是通过改变房间照明光线的闪烁频率进行数据传输,只要在室内开启电灯,无需WiFi也便可接入互联网,未来在智能家居中有着广泛的应用前景。

5、GPRS的技术特点

GPRS我们可以说非常熟悉了,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务,属于第二代移动通信中的数据传输技术。GPRS可说是GSM的延续,GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。

GPRS是介于2G和3G之间的技术,也被称为2.5G,它为实现从GSM向3G的平滑过渡奠定了基础。随着移动通信技术发展,3G、4G、5G技术均被研发出来,GPRS也逐渐被这些技术所取代。

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6、Z-Wave的技术特点

Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术,由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格。工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,适合于窄宽带应用场合。

随着通信距离的增大,设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加,相对于现有的各种无线通信技术,Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术,有力地推动着低速率无线个人区域网。

7、射频433的技术特点

射频433也叫无线收发模组,采用射频技术,由全数字科技生产的单IC 射频前段与ATMEL的AVR单片机组成,可高速传输数据信号的微型收发信机,无线传输的数据进行打包﹑检错﹑纠错处理。

射频433技术的应用范围包括无线POS机、PDA等无线智能终端、安防、机房设备无线监控、门禁系统。交通、气象、环境数据采集、智能小区、楼宇自动化、PLC、物流追踪、仓库巡检等领域。

8、NFC的技术特点

NFC是一种新兴的技术,使用了NFC技术的设备可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能,利用移动终端实现移动支付、门禁、身份识别等应用。

近场通信技术实现了电子支付、身份认证、票务、数据交换、防伪、广告等多种功能,它改变了用户使用移动电话的方式,使用户的消费行为逐步走向电子化。

9、UWB 的技术特点

UWB是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输,近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。

与蓝牙和WLAN等带宽相对较窄的传统无线系统不同,UWB能在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据,意味着UWB引起的干扰小于传统的窄带无线解决方案,并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。

10、Modbus的技术特点

Modbus是一种串行通信协议,是Modicon公司(现在叫施耐德电气)于1979年为使用可编程逻辑控制器通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准,并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。

Modbus协议是一个master/slave架构的协议。有一个master节点,其它使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点,每一个slave设备都有一个唯一的地址。在串行和MB+网络中,只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令。

有许多modems和网关支持Modbus协议,因为Modbus协议很简单而且容易复制,它们当中一些为这个协议特别设计的,不过设计者需要克服一些包括高延迟和时序的问题。

“一个萝卜一个坑”,在各自应用领域发挥优势

无线通讯技术是未来实现物联网和工业自动化最基本的技术,随着无线应用的增长,各种技术和设备也会越来越多,也越来越依赖于无线通信技术。

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如上述列出的十大无线通讯技术,每种技术都有自己的优缺点,也受限于自身的应用场景。如Z-Wave技术在住宅、照明商业控制以及状态读取应用方面有着不可替代的优势;蓝牙、Wi-Fi的成本和传输特性明显,在常见的联网场景如商场、交通等场所优势很大;而Modbus的技术特点决定了它注定是工业领域通信的首选,地位无可代替。

要想实现真正的物联网,未来需要这些技术联盟和人员齐心协力,相互互合作,一起支撑起全球巨大的物联网网络。