物(wù)联网采用(yòng)哪些技术传输数据呢(ne)？

2019-12-03

　　随着万物(wù)互联时代的到来，物(wù)与物(wù)之间的连接方式也在不断发展和更新(xīn)。 如果说，传感器是物(wù)联网的触觉，那么，无線(xiàn)传输就是物(wù)联网的神经系统，将遍布物(wù)联网的传感器连接起来。在物(wù)联网出现以前，网络的接入需求主要體(tǐ)现在PC、移动终端对互联网的接入需求。如今，随着物(wù)联网技术的发展，无線(xiàn)接入不仅仅體(tǐ)现在PC、移动终端对网络的连接需求，还有(yǒu)工业生产环境下物(wù)与物(wù)之间的连接需求。

　　近距离无線(xiàn)传输技术包括WIFI、蓝牙、UWB、MTC、ZigBee、NFC，信号覆盖范围则一般在几十厘米到几百米之间。近距离无線(xiàn)传输技术主要应用(yòng)在局域网，比如家庭网络、工厂車(chē)间联网、企业办公联网。

　　WiFi

　　Wi-Fi被普遍用(yòng)于许多(duō)物(wù)联网应用(yòng)案例，最常见的是作為(wèi)从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用(yòng)于要求高速和中距离的主要无線(xiàn)链路。

　　WiFi技术并不是為(wèi)了取代蓝牙或者其他(tā)短距离无線(xiàn)電(diàn)技术而设计的，两者的应用(yòng)领域完全不同，虽然在某些领域上会有(yǒu)重叠。WiFi设备一般都是设计為(wèi)覆盖数百米范围的，若是加强天線(xiàn)或者增设热点的话，覆盖面积将会更大，甚至是整幢办公大楼都不成问题。

　　WiFi无線(xiàn)技术主要為(wèi)移动设备接入LAN(局域网)、WAN(广域网)，以及互联网而设计。

　　基本上来说，在WiFi标准中，移动设备扮演的是客户端角色，而服務(wù)端是网络中心设备;与NFC、蓝牙技术的两移动设备互联互通在点对点(peertopeer)结构上有(yǒu)着巨大的區(qū)别。

　　支持拓扑结构：星型结构

　　使用(yòng)距离：近、中距离(数百米)

　　应用(yòng)场景：移动设备等

　　蓝牙Bluetooth

　　蓝牙是一种通用(yòng)的短距离无線(xiàn)電(diàn)技术，蓝牙5.0蓝牙理(lǐ)论上能(néng)够在最遠(yuǎn) 100 米左右的设备之间进行短距离连線(xiàn)，但实际使用(yòng)时大约只有(yǒu)10米。

　　其极大特色在于能(néng)让轻易携带的移动通讯设备和電(diàn)脑，在不借助電(diàn)缆的情况下联网，并传输资料和讯息。目前普遍被应用(yòng)在智能(néng)手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、車(chē)用(yòng)物(wù)联网等领域中。

　　支持拓扑结构：点对点结构

　　使用(yòng)距离：近距离(< 100 m)

　　应用(yòng)场景：移动设备、智慧穿戴设备等

　　UWB

　　超宽带UWB是一种无载波通信技术，利用(yòng)纳秒(miǎo)至微微秒(miǎo)级的非正弦波窄脉冲传输数据，其传输距离通常在10M以内，使用(yòng)1GHz以上带宽，通信速度可(kě)以达到几百兆bit/s以上，UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小(xiǎo)工作频宽為(wèi)500MHz。

　　其主要特点是：传输速率高;发射功率低，功耗小(xiǎo);保密性强;UWB通信采用(yòng)调时序列，能(néng)够抗多(duō)径衰落;UWB所需要的射频和微波器件很(hěn)少，可(kě)以减小(xiǎo)系统的复杂性。由于系UWB统占用(yòng)的带宽很(hěn)高，UWB系统可(kě)能(néng)会干扰现有(yǒu)其他(tā)无線(xiàn)通信系统。UWB主要应用(yòng)在高分(fēn)辨率"较小(xiǎo)范围"能(néng)够穿透墙壁"地面等障碍物(wù)的雷达和图像系统中。

　　这种装置可(kě)以用(yòng)来检查楼房、桥梁、道路等工程的混凝土和沥青结构中的缺陷，以及定位地下電(diàn)缆及其它管線(xiàn)的故障位置，也可(kě)用(yòng)于疾病诊断。另外，在救援、治安防范、消防及医疗、医學(xué)图像处理(lǐ)等领域都大有(yǒu)用(yòng)途。

　　ZigBee

　　ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无線(xiàn)网上协议，底层是采用(yòng) IEEE 802.15.4 标准规范的媒體(tǐ)访问层与物(wù)理(lǐ)层。

　　主要特色有(yǒu)低速、低耗電(diàn)、低成本、支持大量网上节点、支持多(duō)种网上拓扑、低复杂度、快速、可(kě)靠、安全。

　　传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可(kě)增加到1～3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可(kě)以更遠(yuǎn)。

　　支持拓扑结构：星型、树形、网状形结构

　　使用(yòng)距离：近、中距离(10m - 数km)

　　应用(yòng)场景：移动设备等

　　NFC

　　NFC实质是脱胎于无線(xiàn)设备间的一种“非接触式射频识别”(RFID)及互联技术，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。

　　支持拓扑结构：点对点结构

　　使用(yòng)距离：近距离

　　应用(yòng)场景：扫码、刷卡等

　　遠(yuǎn)距离无線(xiàn)传输技术包括GPRS、NB-IoT、Sigfox、LoRa，信号覆盖范围一般在几公里到几十公里。遠(yuǎn)距离无線(xiàn)传输技术主要应用(yòng)在遠(yuǎn)程数据的传输，如智能(néng)電(diàn)表、智能(néng)物(wù)流、遠(yuǎn)程设备数据采集等。

　　GPRS

　　主要针对工业级应用(yòng)，是一款内嵌GSM/GPRS核心单元的无線(xiàn)Modem，采用(yòng)GSM/GPRS网络為(wèi)传输媒介，是一款基于移动GSM短消息平台和GPRS数据业務(wù)的工业级通讯终端。它利用(yòng)GSM 移动通信网络的短信息和GPRS业務(wù)為(wèi)用(yòng)户搭建了一个超遠(yuǎn)距离的数据传输平台。

　　相比于短消息服務(wù)来说，GPRS是实时在線(xiàn)状态，而且不需要停止目前工作状态便可(kě)以同时处理(lǐ)多(duō)个或者接收多(duō)个检测点的数据。非常适合系统同时采集多(duō)个目标点的数据;GPRS不但工作距离遠(yuǎn)，同时可(kě)以进行系统双向操作，非常适合一些遠(yuǎn)程设备操作和遠(yuǎn)程设备升级等应用(yòng)项目。因為(wèi)GPRS网络已覆盖绝大部分(fēn)地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，所以不需要单独建立通信网络，只需要安装好设备插入SIM卡，便可(kě)以进行网络通信。

　　主要应用(yòng)于气象、水文(wén)水利、地质等行业。 GPRS实时数据传输银行、证券、保险行业税務(wù)、公安、交警、交通稽查、交通监控工业控制、遥感、遥测、移动办公。

　　NB-IoT

　　窄带物(wù)联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成為(wèi)万物(wù)互联网络的一个重要分(fēn)支。

　　NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可(kě)直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

　　NB-IoT的特点是低频段、低功耗、低成本、高覆盖、高网络容量，也被称作“窄带物(wù)联网”。

　　一个基站就可(kě)以比传统的2G、蓝牙、WiFi多(duō)提供50-100倍的接入终端，并且只需一节電(diàn)池设备就可(kě)以工作十年。

　　支持拓扑结构：星型结构

　　使用(yòng)距离：遠(yuǎn)距离(10km以上)

　　应用(yòng)场景：智慧城市、共享单車(chē)等

　　LoRa

　　LoRa的名字就是遠(yuǎn)距离无線(xiàn)電(diàn)(Long Range Radio)，它极大特点就是在同样的功耗条件下比其他(tā)无線(xiàn)方式传播的距离更遠(yuǎn)，实现了低功耗和遠(yuǎn)距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无線(xiàn)射频通信距离扩大3-5倍。

　　支持拓扑结构：星型结构

　　使用(yòng)距离：遠(yuǎn)距离(典型2km - 5km，最高可(kě)达15 km)

　　应用(yòng)场景：物(wù)流跟踪等

　　在很(hěn)多(duō)场景下，我们需要考虑多(duō)重因素，比如客户数据量、数据传输距离、成本等因素。因此，根据场景进行选择，才是最明智的决定。

　　在物(wù)联网领域，大多(duō)数传感器都是嵌入在芯片中，网络传输模块的能(néng)耗低，且功率小(xiǎo)，主要以近距离无線(xiàn)连接為(wèi)主。特别在工厂内部，无数的生产设备、物(wù)料和智能(néng)终端都需要利用(yòng)Wifi、蓝牙、Zigbee这些近距离无線(xiàn)技术实现互联。但在有(yǒu)些业務(wù)中，近距离无線(xiàn)传输无法满足需求。比如，企业需要对客户产品的使用(yòng)状态进行监控并实时的传回数据。在重工企业，对遠(yuǎn)程设备使用(yòng)状态的监控十分(fēn)重要。因此，需要利用(yòng)遠(yuǎn)距离无線(xiàn)传输技术实现数据的回传。这个时候企业可(kě)以选择3G、4G这样的蜂窝通信技术，也可(kě)以选择LoRa、Sigfox、NB-IoT这样的低功耗广域网传输技术。

　　不同层次物(wù)联网应用(yòng)的无線(xiàn)传输需求

　　第一，高功耗、高速率的广域网传输技术，如2G、3G、4G蜂窝通信技术，这类传输技术适合于GPS导航与定位、视频监控等实时性要求较高的大流量传输应用(yòng)。

　　第二，低功耗、低速率的广域网传输技术，如Lora、Sigfox、NB-IoT等，这类传输技术适合于遠(yuǎn)程设备运行状态的数据传输、工业智能(néng)设备及终端的数据传输等。

　　第三、高功耗、高速率的近距离传输技术，如WIFI、蓝牙，这类传输技术适合于智能(néng)家居、可(kě)穿戴设备以及M2M之间的连接及数据传输。

　　第四，低功耗、低速率的近距离传输技术，如ZigBee。这类传输技术适合局域网设备的灵活组网应用(yòng)，如热点共享等。

　　目前，物(wù)联网无線(xiàn)传输技术的发展趋势是以低功耗广域网络為(wèi)主。可(kě)以预计，在未来的几年时间，以Lora、Sigfox、NB-IoT為(wèi)代表的低功耗广域网络传输技术将逐渐成為(wèi)物(wù)联网传输层连接技术的主流。