隨著國內(nèi)無線通信、物聯(lián)傳感等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，目前大量住房、酒店、商廈、辦公樓智能化升級(jí)已經(jīng)開始，人們慢慢開始適應(yīng)更加智能化的日常工作和生活。不僅僅是民用方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也開始慢慢融入工業(yè)領(lǐng)域。
在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的短距無線通訊技術(shù)里面，藍(lán)牙、Wi-Fi、zigbee 是目前應(yīng)用廣泛的三種短距無線通訊技術(shù)；而4G、5G、NB-IoT、Sigfox、LoRa是遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)的代表。
短距離傳輸技術(shù)
1.藍(lán)牙：
藍(lán)牙是一種設(shè)備之間進(jìn)行無線通信的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，藍(lán)牙可連接多個(gè)設(shè)備，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。藍(lán)牙使用短波特高頻(UHF)無線電波，經(jīng)由2.4至2.485GHz的ISM頻段來進(jìn)行通信，通信距離從幾米到幾百米不等。
優(yōu)點(diǎn) ：
- “低功耗藍(lán)牙”模式下實(shí)現(xiàn)了低功耗，覆蓋范圍增強(qiáng)，大范圍可超過100米。
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- 支持復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)：針對(duì)一對(duì)一連接優(yōu)化，并支持星形拓?fù)涞囊粚?duì)多連接等。
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- 智能連接：增加設(shè)置設(shè)備間連接頻率的支持，*6網(wǎng)絡(luò)支持。
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- 較高安全性：使用AES-128 CCM加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證。
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- 藍(lán)牙模塊體積很小，便于集成。
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- 可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接(Ad-hoc Connection)：根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為主設(shè)備(Master)與從設(shè)備(Slave)。
缺點(diǎn)：
- 藍(lán)牙的各個(gè)版本不兼容，組網(wǎng)能力差；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)少，不適合多點(diǎn)布控。
2.Wi-Fi：
Wi-Fi是一種無線局域網(wǎng)通信技術(shù)，全稱Wireless-Fidelity，無線保真，IEEE組織的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Wi-Fi終端指使用高頻無線電信號(hào)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用以太網(wǎng)通信協(xié)議，通信距離通常在幾十米，目前的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)更新到了802.11ax。
優(yōu)點(diǎn)：
- Wi-Fi的優(yōu)點(diǎn)是局域網(wǎng)部署無需使用電線，降低部署和擴(kuò)充的成本。另外，根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟，“Wi-Fi認(rèn)證”是向后兼容的，它一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：不同于移動(dòng)電*，任何Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備將在世界上任何地方正確運(yùn)行。
缺點(diǎn)：
- Wi-Fi的缺點(diǎn)是通信距離有限，穩(wěn)定性差，功耗較大，組網(wǎng)能力差，安全性也較差，抗*力差，在工業(yè)領(lǐng)域無法有效應(yīng)用。
遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)
隨著智慧城市的發(fā)展，遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)的代表之一就是傳統(tǒng)的人工抄表也將要被遠(yuǎn)程抄表所取代。無線遠(yuǎn)程抄表不但可以解決人工抄表所帶來的弊端，還可以降低供電公司提高經(jīng)營管理水平，提高工作效率，降低經(jīng)營成本。
1.4G、5G應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的杰出代表Cat.1
共享單車，移動(dòng)POS機(jī)等都可以是cat1的典型應(yīng)用場(chǎng)景。Cat.1相比NB-IoT、2G模組在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、速度和延時(shí)上具有優(yōu)勢(shì)，另外Cat.1具備一定的成本優(yōu)勢(shì)，例如網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上，現(xiàn)在LTE Cat.1可以無縫接入現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，無需針對(duì)基站進(jìn)行軟硬件的升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋成本很低。芯片成本上，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化后，集成度更高，模組的硬件架構(gòu)更簡(jiǎn)單，外圍硬件成本更低。在時(shí)延方面，擁有跟LTE Cat.4相同的毫秒級(jí)傳輸時(shí)延，以及支持100KM/H以上的移動(dòng)速度。
但它也存在與NB-IoT發(fā)展相似的問題，畢竟模組價(jià)格高低是能否快速起量的關(guān)鍵。目前的價(jià)格還是有點(diǎn)高， 相信經(jīng)過一段時(shí)間，cat.1會(huì)得到蓬勃發(fā)展。
2. LoRa
LoRa調(diào)制解調(diào)：LoRa (Long Range，遠(yuǎn)距離)是一種調(diào)制技術(shù)，與同類技術(shù)相比，提供更長(zhǎng)的通信距離。調(diào)制是基于擴(kuò)頻技術(shù)，線性調(diào)制擴(kuò)頻(CSS)的一個(gè)變種，具有前向糾錯(cuò)(FEC)。LoRa顯著地提高了接受靈敏度，與其他擴(kuò)頻技術(shù)一樣，使用了整個(gè)信道帶寬廣播一個(gè)信號(hào)，從而使信道噪聲和由于使用低成本晶振而引起頻率偏移的不敏感性更健壯。LoRa可以調(diào)制信號(hào)19.5dB低于底噪聲，而大多數(shù)頻移鍵控(FSK)在底噪聲上需要一個(gè)8-10dB的信號(hào)功率才可以正確調(diào)制。LoRa調(diào)制是物理層(PHY)，可為不同協(xié)議和不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所用-Mesh、Star、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)等等。
lora終端之間可以形成自組網(wǎng)狀態(tài)，通過集中器將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)中，適合終端分散，數(shù)據(jù)處理集中的場(chǎng)景。LoRa穿透力強(qiáng)，無線視距可達(dá)3公里，每個(gè)帶有模塊的終端均可以作為遠(yuǎn)程終端的中繼點(diǎn)。無需布線，安裝方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，計(jì)量數(shù)據(jù)可以在線監(jiān)控，基于LoRa的遠(yuǎn)程系統(tǒng)，不僅具有易嵌入、組網(wǎng)容量大、低功耗、免費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，而且LoRa無線模塊接收靈敏度高穿墻通信能力強(qiáng)，實(shí)測(cè)通信距離可達(dá)3公里以上，完美解決了小數(shù)據(jù)量在復(fù)雜環(huán)境中的超遠(yuǎn)距通信問題。
上述各種物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)都是旨在滿足不同場(chǎng)景下各自的通信需求：
1.高功耗、高速率的廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)，如4G、5G蜂窩通信技術(shù)，這類傳輸技術(shù)適合于GPS導(dǎo)航與定位、視頻監(jiān)控等實(shí)時(shí)性要求較高的大流量傳輸應(yīng)用。
2.低功耗、低速率的廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)，如Lora、Cat1、NB-IoT等，這類傳輸技術(shù)適合于遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)智能設(shè)備及終端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?br />
3.高功耗、高速率的近距離傳輸技術(shù)，如WIFI、藍(lán)牙，這類傳輸技術(shù)適合于智能家居、可穿戴設(shè)備以及M2M之間的連接及數(shù)據(jù)傳輸。
4.低功耗、低速率的近距離傳輸技術(shù)，如ZigBee。這類傳輸技術(shù)適合局域網(wǎng)設(shè)備的靈活組網(wǎng)應(yīng)用，如熱點(diǎn)共享等。
目前，物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是以低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)為主。可以預(yù)計(jì)，在未來的幾年時(shí)間，以Lora、Cat1、NB-IoT為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)傳輸層連接技術(shù)的主流。
