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TUhjnbcbe - 2023/10/13 18:01:00

本文主要从5大方面具体介绍了关于物联网通讯的相关知识,分别是什么是物联网通信、物联网通信有哪些通信技术、有哪些协议、协议是如何选择的以及物联网通讯技术选型考量因素。enjoy~

通信对物联网来说十分常用且关键,无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术,都影响着物联网的发展。

随着时代进步和发展,社会逐步进入互联网+,各类传感器采集数据越来越丰富,大数据应用随之而来,人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。

简而言之,物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段,而是进入到完整的智能工业化领域,智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟,并纳入互联网+整个大生态环境。

一、什么是物联网通信

物联网的概念是在年提出的,简单而言,物联网就是“物物相连的互联网”,其核心就是将所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。

1.物联网分为有线连接和无线连接

连接方式可以分成有线连接和无线连接,我们这里讲的连接,其目的都是要进行通信,因此也就分别使用有线通信技术和无线通信技术。

2.物联网通信分为短距离通信和长距离通信

有很多的场合人和物只需要跟附近的通信终端通信,例如在家里,办公室,工厂等等。这个场景一般局域网或者wifi就可以。但是也存在长距离的应用场景,例如两个城市之间的网络要连接起来,在高速上的车辆或乘客,甚至是海洋上的渔船。

通常我们把通信距离在m以内的通信称之为短距离通信,而通信距离超过0m的称之为长距离通信。

现实中有很多种通信技术可以满足各种不同的通信需求,但是还没有哪一种通信技术可以满足所有的通信需求。

二、物联网通信有哪些通信技术

通信技术主要是强调信息从信源到目的地的传输过程所使用的技术,还有一个问题是各种通信技术之间如何能协同工作呢?

为此,国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型OSI,也就是网络分成了物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。也就是这个伟大的标准最终形成了互联网,以及无所不连的物联网。

1.有线通信:以太网

以太网(Ethernet)是一种局域网通信技术,IEEE组织的IEEE.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

以太网使用双绞线作为传输媒介,在没有中继的情况下,最远可以覆盖米的范围。最普及的以太网类型数据传输速率为Mb/s,更新的标准则支持1KMb/s和10KMb/s的速率。

2.有线通信:串口通信技术

串口(Serialport)是一种非常通用的用于设备之间通信的接口,也广泛用于设备以及仪器仪表之间的通信。常见的串口有RS-(使用25针或9针连接器)和工业电脑应用的半双工RS-与全双工RS-。

3.有线通信:Modbus

和同前面几种通信技术不一样,通常认为Modbus只是使用串行方式进行通信的应用层协议标准,它并不包含电气方面的规范。

Modbus最初是Modicon于年为使用可编程逻辑控制器(PLC)通信而发表的,后来衍生出ModbusRTU,ModbusASCII和ModbusTCP三种模式,前两种所用的物理接口是上面介绍的串口,后一种使用Ethernet接口。

4.无线短距通信:Wi-Fi

Wi-Fi是一种无线局域网通信技术,全称Wireless-Fidelity,无线保真,通信距离通常在几十米。

Wi-Fi的缺点是通信距离有限,稳定性差,功耗较大,组网能力差。

5.无线短距通信:蓝牙

蓝牙(BlueTooth)是一种设备之间进行无线通信的技术,曾经标准化为IEEE.15.1,现在蓝牙技术联盟(SIG)来负责维护其技术标准,蓝牙标准最新版本蓝牙5在年6月被宣布。

蓝牙使用短波特高频(UHF)无线电波,经由2.4至2.GHz的ISM频段来进行通信,通信距离从几米到几百米不等。

BultoothSmart技术的蓝牙设备之间可以直接“对话”。但是蓝牙的缺点主要是其各个版本不兼容,安全性差(4.0以后得到改进),组网能力差,以及在2.4GHz频率上的电波干扰问题等等。

6.无线短距通信:ZigBee

ZigBee被标准化为IEEE.15.4,工作频段有三个:MHz-.6MHz、MHz-MHz和2.4GHz-2.GHz,其中最后一个频段世界范围内通用,16个信道,并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。

三个频段传输速率分别为20kbps,40kbps以及kbps。但是实际中ZigBee远没有像Wi-Fi或者蓝牙那样得到广泛的应用,这是由于它复杂,成本高,抗干扰性差,ZigBee协议没有开源,以及和IP协议不的对接比较复杂等等又限制了它在实际中的应用。

7.无线短距通信:LoRa

LoRa来源于LongRange这个单词,是一种长距离通信的通信技术。LoRa技术基于线性Chirp扩频调制,延续了移频键控调制的低功耗特性,但是大大增加了通信范围。

LoRa技术应用典型场景包括:超长电池寿命(几年),节点之间长距离通信,低速率(如每小时只要传递几次数据)。和NB-IoT技术一样,也可以牺牲低功耗指标来提高速率。

8.无线远距通信GPRS

GPRS是通用分组无线电服务(GeneralPacketRadioService)的缩写,GPRS是终端和通信基站之间的一种远程通信技术。

最后,由于移动通信终端的普及,其成本已经大大降低,因此在物联网中采用GPRS通信技术,其硬件成本相比Wi-Fi或者ZigBee都有较大的优势。

但是GPRS终端在通信时要使用电信运营商的基础设施,因此需要缴纳一定的费用,即数据流量费,这个服务费用限制了大量设备连接到网络。

GPRS的速率较低,是另外一个问题。GPRS通信质量受信号强弱影响较大,无信号覆盖或者较弱的地方通信效果很差,可能影响业务的完成。

9.无线近距通信:NFC

NFC,Near-field

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