通信技术是近几年物联网产业中最受关注的话题,它处于物联网产业的核心环节,具有不可替代性,起到承上启下的作用,向上可以对接传感器等产品,向下可以对接终端产品及行业应用。此外,通信技术作为一项基础技术,对于物联网产品与方案来说十分重要。
物联网通信技术有很多种,下面介绍常见的几种通信技术。
蓝牙(Bluetooth)一般用于近距离数据交换,目前在可穿戴智能产品、智慧医疗和智能家居领域应用较多。人们平时使用的蓝牙产品一般只能在较短距离内进行数据传输,功耗相对较高。
用于商业领域的低功耗蓝牙模块也较为常见,其传输距离较短,功耗较低。
ZigBee是一种低功耗的近距离无线通信技术,数据传输模块类似于移动网络基站。在实际应用中,人们发现,尽管蓝牙技术有许多优点,但仍然存在应用的局限性。对于工业生产、智能家居和遥测遥控等领域而言,蓝牙技术较为复杂,不仅功耗高、传输距离短,组网规模也较小,ZigBee的问世正好弥补了这些不足。
射频是一种高频交流变化电磁波。射频通信系统由标签、天线和阅读器三部分组成,人们平时使用的门禁卡、食堂卡、公交卡等都属于射频通信系统设备。
Wi-Fi在日常生活中很常见,一线城市几乎所有的公共场所均设有Wi-Fi,这是由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2.4GHz或5GHz频段,无线局域网通常是有密码保护的。由于Wi-Fi使用的频段在世界范围内是不需要电信运营执照的,因此Wi-Fi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接口。用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页,随时随地使用网络。
NFC是一种新兴的技术,采用NFC技术的设备可以在彼此靠近的情况下进行数据交换。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功能,可利用移动终端实现移动支付、身份识别等。
LoRa是低功耗广域网(LPWAN)通信技术中的一种,诞生于2013年8月,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往对传输距离与功耗的折中考虑方式,为用户提供了一种简单、远距离、长电池寿命(3~5年)、大容量的系统。目前,LoRa主要在全球免费频段上运行,包括433MHz、868MHz、915MHz等。
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。
6LoWPAN是基于IPv6的低速无线个域网标准,即IPv6 over IEEE 802.15.4。IEEE 802.15.4标准用于开发可以靠电池运行1~5年的紧凑型、低功耗、廉价嵌入式设备(如传感器)。该标准使用工作在2.4GHz频段的无线电收发器传送信息,使用的频段与Wi-Fi相同,但其发射功率大约只有Wi-Fi的1%。6LoWPAN的出现使各类低功耗无线设备能够加入IP家庭,与Wi-Fi、以太网及其他类型的设备并网。6LoWPAN技术具有低功耗、自组网的特点,是物联网感知层的重要技术。
RF433/315无线收发模组采用射频技术,工作在ISM频段(433/315MHz),一般包含发射器和接收器,频率稳定度高,谐波抑制性好,数据传输速率为1~128kbit/s,采用GFSK调制方式,具有超强的抗干扰能力。其应用范围如下。
(1)无线抄表系统。
(2)无线路灯控制系统。
(3)铁路通信。
(4)航模无线遥控。
(5)无线安防报警。
(6)家用电器控制。
(7)工业无线数据采集。
(8)无线数据传输。
Z-Wave是由丹麦Zensys公司开发的基于射频、低成本、低功耗、高可靠性的短距离无线通信技术,工作频段为908.42MHz(美国)、868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6~40kbit/s,信号的有效距离在室内是30m,室外可超过100m。Z-Wave采用动态路由技术,每个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址(Home ID),网络内每个节点的地址(Node ID)由控制节点分配。每个网络最多容纳232个节点,包括控制节点。Zensys公司提供了Windows开发使用的动态库(Dynamically Linked Library,DLL),开发者可用DLL内的API函数进行软件设计。通过Z-Wave技术构建无线网络,不仅可以实现对家用电器的遥控,而且可以通过Internet对Z-Wave网络中的设备进行控制。
第五代移动通信技术(5G)是最新一代蜂窝移动通信技术。5G的性能目标是高数据传输速率、低延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。