jf_10471008 發表於 2021-01-06 15:37:35
如今，「萬物互聯」不只是一種願景，在很多實際的應用場景裡面，已經實現了局部的物聯網，如工業自動化、智慧農業、智能公交、高端酒店等場所。物聯網是未來十年最具有市場前景的領域，相關的無線通訊技術也逐步出現。在實現物聯網的通訊技術裡面，藍牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是應用最為廣泛的無線技術。除了這些，還有很多無線技術，它們在各自適合的場景裡默默耕耘，扮演著不可或缺的角色。本文筆者將通過常見的十大無線通訊技術優劣及應用場景，帶大家認識真正的物聯網通訊技術。
十大物聯網通訊技術優劣及應用場景
1、藍牙的技術特點
藍牙是一種無線技術標準，可實現固定設備、行動裝置和樓宇個人域網之間的短距離數據交換，藍牙可連接多個設備，克服了數據同步的難題。藍牙技術最初由電信巨頭愛立信公司於1994年創製。如今藍牙由藍牙技術聯盟管理，藍牙技術聯盟在全球擁有超過25,000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網絡、和消費電子等多重領域。
藍牙技術的特點包括採用跳頻技術，抗信號衰落；快跳頻和短分組技術能減少同頻幹擾，保證傳輸的可靠性；前向糾錯編碼技術可減少遠距離傳輸時的隨機噪聲影響；用FM調製方式降低設備的複雜性等。其中藍牙核心規格是提供兩個或以上的微微網連接以形成分布式網絡，讓特定的設備在這些微微網中自動同時地分別扮演主和從的角色。藍牙主設備最多可與一個微網中的七個設備通訊，設備之間可通過協議轉換角色，從設備也可轉換為主設備。
2、ZigBee的技術特點
與藍牙技術不同，ZigBee技術是一種短距離、低功耗、便宜的無線通信技術，它是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議。這一名稱來源於蜜蜂的八字舞，由於蜜蜂是靠飛翔和「嗡嗡」(zig)地抖動翅膀(bee)的「舞蹈」來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。ZigBee的特點是近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低數據速率，ZigBee協議從下到上分別為物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網絡層、應用層等，其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。ZigBee技術適合用於自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。
3、Wi-Fi的技術特點
Wi-Fi在我們的生活中非常常見，一線城市的幾乎所有公共場所均設有無線網絡，這是由於它的低成本和傳輸特性決定的。Wi-Fi是一種允許電子設備連接到一個無線區域網的技術，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段，連接到無線區域網通常是有密碼保護的；但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN範圍內的設備可以連接上。
由於無線網絡的頻段在世界範圍內是無需任何電信運營執照的，因此WLAN無線設備提供了一個世界範圍內可以使用的，費用極其低廉且數據帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在Wi-Fi覆蓋區域內快速瀏覽網頁，隨時隨地接聽撥打電話，有了Wi-Fi功能我們打長途電話、瀏覽網頁、收發電子郵件、音樂下載、數碼照片傳遞等，再無需擔心速度慢和花費高的問題。
無線網絡在掌上設備上應用越來越廣泛，而智慧型手機就是其中一份子。與早前應用於手機上的藍牙技術不同，Wi-Fi具有更大的覆蓋範圍和更高的傳輸速率，因此Wi-Fi手機成為了2010年移動通信業界的時尚潮流。
4、LiFi的技術特點
LiFi也叫可見光無線通信，它是一種利用可見光波譜進行數據傳輸的全新無線傳輸技術，由英國愛丁堡大學電子通信學院移動通信系主席、德國物理學家哈拉爾德?哈斯教授發明。LiFi是運用已鋪設好的設備，通過在燈泡上植入一個微小的晶片形成類似於WiFi熱點的設備，使終端隨時能接入網絡。該技術最大的特點是通過改變房間照明光線的閃爍頻率進行數據傳輸，只要在室內開啟電燈，無需WiFi也便可接入網際網路，未來在智能家居中有著廣泛的應用前景。
5、GPRS的技術特點
GPRS我們可以說非常熟悉了，它是GSM行動電話用戶可用的一種移動數據業務，屬於第二代移動通信中的數據傳輸技術。GPRS可說是GSM的延續，GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，並非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS是介於2G和3G之間的技術，也被稱為2.5G，它為實現從GSM向3G的平滑過渡奠定了基礎。隨著移動通信技術發展，3G、4G、5G技術均被研發出來，GPRS也逐漸被這些技術所取代。
6、Z-Wave的技術特點
Z-Wave是一種新興的基於射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適於網絡的短距離無線通信技術，由丹麥公司Zensys所一手主導的無線組網規格。工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲)，採用FSK(BFSK/GFSK)調製方式，數據傳輸速率為9.6 kbps，適合於窄寬帶應用場合。隨著通信距離的增大，設備的複雜度、功耗以及系統成本都在增加，相對於現有的各種無線通信技術，Z-Wave技術將是最低功耗和最低成本的技術，有力地推動著低速率無線個人區域網。
7、射頻433的技術特點
射頻433也叫無線收發模組，採用射頻技術，由全數字科技生產的單IC 射頻前段與ATMEL的AVR單片機組成，可高速傳輸數據信號的微型收發信機，無線傳輸的數據進行打包﹑檢錯﹑糾錯處理。射頻433技術的應用範圍包括無線POS機、PDA等無線智能終端、安防、機房設備無線監控、門禁系統。交通、氣象、環境數據採集、智能小區、樓宇自動化、PLC、物流追蹤、倉庫巡檢等領域。
8、NFC的技術特點
NFC是一種新興的技術，使用了NFC技術的設備可以在彼此靠近的情況下進行數據交換，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術整合演變而來，通過在單一晶片上集成感應式讀卡器、感應式卡片和點對點通信的功能，利用移動終端實現行動支付、門禁、身份識別等應用。近場通信技術實現了電子支付、身份認證、票務、數據交換、防偽、廣告等多種功能，它改變了用戶使用行動電話的方式，使用戶的消費行為逐步走向電子化。
9、UWB 的技術特點
UWB是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈衝傳輸數據。UWB在早期被用來應用在近距離高速數據傳輸，近年來國外開始利用其亞納秒級超窄脈衝來做近距離精確室內定位。與藍牙和WLAN等帶寬相對較窄的傳統無線系統不同，UWB能在寬頻上發送一系列非常窄的低功率脈衝。較寬的頻譜、較低的功率、脈衝化數據，意味著UWB引起的幹擾小於傳統的窄帶無線解決方案，並能夠在室內無線環境中提供與有線相媲美的性能。
10、Modbus的技術特點
Modbus是一種串行通信協議，是Modicon公司（現在叫施耐德電氣）於1979年為使用可編程邏輯控制器通信而發表。Modbus已經成為工業領域通信協議的業界標準，並且現在是工業電子設備之間常用的連接方式。Modbus協議是一個master/slave架構的協議。有一個master節點，其它使用Modbus協議參與通信的節點是slave節點，每一個slave設備都有一個唯一的地址。在串行和MB+網絡中，只有被指定為主節點的節點可以啟動一個命令。
有許多modems和網關支持Modbus協議，因為Modbus協議很簡單而且容易複製，它們當中一些為這個協議特別設計的，不過設計者需要克服一些包括高延遲和時序的問題。「一個蘿蔔一個坑」，在各自應用領域發揮優勢。無線通訊技術是未來實現物聯網和工業自動化最基本的技術，隨著無線應用的增長，各種技術和設備也會越來越多，也越來越依賴於無線通信技術。
如上述列出的十大無線通訊技術，每種技術都有自己的優缺點，也受限於自身的應用場景。如Z-Wave技術在住宅、照明商業控制以及狀態讀取應用方面有著不可替代的優勢；藍牙、Wi-Fi的成本和傳輸特性明顯，在常見的聯網場景如商場、交通等場所優勢很大；而Modbus的技術特點決定了它註定是工業領域通信的首選，地位無可代替。要想實現真正的物聯網，未來需要這些技術聯盟和人員齊心協力，相互互合作，一起支撐起全球巨大的物聯網網絡。
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