十大無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)助力萬(wàn)物互聯(lián)新愿景

　　如今，“萬(wàn)物互聯(lián)”不只是一種愿景，在很多實(shí)際的應用場(chǎng)景里面，已經(jīng)實(shí)現了局部的物聯(lián)網(wǎng)，如工業(yè)自動(dòng)化、智慧農業(yè)、智能公交、高端酒店等場(chǎng)所。物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)十年最具有市場(chǎng)前景的領(lǐng)域，相關(guān)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)也逐步出現。

　　在實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)里面，藍牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是應用最為廣泛的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。除了這些，還有很多無(wú)線(xiàn)技術(shù)，它們在各自適合的場(chǎng)景里默默耕耘，扮演著(zhù)不可或缺的角色。本文筆者將通過(guò)常見(jiàn)的十大無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)優(yōu)劣及應用場(chǎng)景，帶大家認識真正的物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)。

　　十大物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)優(yōu)劣及應用場(chǎng)景

　　1、藍牙的技術(shù)特點(diǎn)

　　藍牙是一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準，可實(shí)現固定設備、移動(dòng)設備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數據交換，藍牙可連接多個(gè)設備，克服了數據同步的難題。藍牙技術(shù)最初由電信巨頭愛(ài)立信公司于1994年創(chuàng )制。如今藍牙由藍牙技術(shù)聯(lián)盟管理，藍牙技術(shù)聯(lián)盟在全球擁有超過(guò)25,000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網(wǎng)絡(luò )、和消費電子等多重領(lǐng)域。

　　藍牙技術(shù)的特點(diǎn)包括采用跳頻技術(shù)，抗信號衰落;快跳頻和短分組技術(shù)能減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性;前向糾錯編碼技術(shù)可減少遠距離傳輸時(shí)的隨機噪聲影響;用FM調制方式降低設備的復雜性等。其中藍牙核心規格是提供兩個(gè)或以上的微微網(wǎng)連接以形成分布式網(wǎng)絡(luò )，讓特定的設備在這些微微網(wǎng)中自動(dòng)同時(shí)地分別扮演主和從的角色。藍牙主設備最多可與一個(gè)微網(wǎng)中的七個(gè)設備通訊， 設備之間可通過(guò)協(xié)議轉換角色，從設備也可轉換為主設備。

　　2、ZigBee的技術(shù)特點(diǎn)

　　與藍牙技術(shù)不同，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗、便宜的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，它是一種低速短距離傳輸的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。這一名稱(chēng)來(lái)源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀(bee)的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說(shuō)蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò )。

　　ZigBee的特點(diǎn)是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率，ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、應用層等，其中物理層和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。ZigBee技術(shù)適合用于自動(dòng)控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設備。

　　3、Wi-Fi的技術(shù)特點(diǎn)

　　Wi-Fi在我們的生活中非常常見(jiàn)，一線(xiàn)城市的幾乎所有公共場(chǎng)所均設有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，這是由于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(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的技術(shù)，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段，連接到無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通常是有密碼保護的;但也可是開(kāi)放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內的設備可以連接上。

　　由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的頻段在世界范圍內是無(wú)需任何電信運營(yíng)執照的，因此WLAN無(wú)線(xiàn)設備提供了一個(gè)世界范圍內可以使用的，費用極其低廉且數據帶寬極高的無(wú)線(xiàn)空中接口。用戶(hù)可以在Wi-Fi覆蓋區域內快速瀏覽網(wǎng)頁(yè)，隨時(shí)隨地接聽(tīng)撥打電話(huà)，有了Wi-Fi功能我們打長(cháng)途電話(huà)、瀏覽網(wǎng)頁(yè)、收發(fā)電子郵件、音樂(lè )下載、數碼照片傳遞等，再無(wú)需擔心速度慢和花費高的問(wèn)題。

　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在掌上設備上應用越來(lái)越廣泛，而智能手機就是其中一份子。與早前應用于手機上的藍牙技術(shù)不同，Wi-Fi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，因此Wi-Fi手機成為了2010年移動(dòng)通信業(yè)界的時(shí)尚潮流。

　　4、LiFi的技術(shù)特點(diǎn)

　　LiFi也叫可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信，它是一種利用可見(jiàn)光波譜進(jìn)行數據傳輸的全新無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，由英國愛(ài)丁堡大學(xué)電子通信學(xué)院移動(dòng)通信系主席、德國物理學(xué)家哈拉爾德?哈斯教授發(fā)明。LiFi是運用已鋪設好的設備，通過(guò)在燈泡上植入一個(gè)微小的芯片形成類(lèi)似于WiFi熱點(diǎn)的設備，使終端隨時(shí)能接入網(wǎng)絡(luò )。

　　該技術(shù)最大的特點(diǎn)是通過(guò)改變房間照明光線(xiàn)的閃爍頻率進(jìn)行數據傳輸，只要在室內開(kāi)啟電燈，無(wú)需WiFi也便可接入互聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)在智能家居中有著(zhù)廣泛的應用前景。

　　5、GPRS的技術(shù)特點(diǎn)

　　GPRS我們可以說(shuō)非常熟悉了，它是GSM移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)可用的一種移動(dòng)數據業(yè)務(wù)，屬于第二代移動(dòng)通信中的數據傳輸技術(shù)。GPRS可說(shuō)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(lái)傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。

　　GPRS是介于2G和3G之間的技術(shù)，也被稱(chēng)為2.5G，它為實(shí)現從GSM向3G的平滑過(guò)渡奠定了基礎。隨著(zhù)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展，3G、4G、5G技術(shù)均被研發(fā)出來(lái)，GPRS也逐漸被這些技術(shù)所取代。

　　6、Z-Wave的技術(shù)特點(diǎn)

　　Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò )的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，由丹麥公司Zensys所一手主導的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)規格。工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調制方式，數據傳輸速率為9.6 kbps，適合于窄寬帶應用場(chǎng)合。

　　隨著(zhù)通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統成本都在增加，相對于現有的各種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，Z-Wave技術(shù)將是最低功耗和最低成本的技術(shù)，有力地推動(dòng)著(zhù)低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)。

　　7、射頻433的技術(shù)特點(diǎn)

　　射頻433也叫無(wú)線(xiàn)收發(fā)模組，采用射頻技術(shù)，由全數字科技生產(chǎn)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(fā)信機，無(wú)線(xiàn)傳輸的數據進(jìn)行打包﹑檢錯﹑糾錯處理。

　　射頻433技術(shù)的應用范圍包括無(wú)線(xiàn)POS機、PDA等無(wú)線(xiàn)智能終端、安防、機房設備無(wú)線(xiàn)監控、門(mén)禁系統。交通、氣象、環(huán)境數據采集、智能小區、樓宇自動(dòng)化、PLC、物流追蹤、倉庫巡檢等領(lǐng)域。

　　8、NFC的技術(shù)特點(diǎn)

　　NFC是一種新興的技術(shù)，使用了NFC技術(shù)的設備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數據交換，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術(shù)整合演變而來(lái)，通過(guò)在單一芯片上集成感應式讀卡器、感應式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)通信的功能，利用移動(dòng)終端實(shí)現移動(dòng)支付、門(mén)禁、身份識別等應用。

　　近場(chǎng)通信技術(shù)實(shí)現了電子支付、身份認證、票務(wù)、數據交換、防偽、廣告等多種功能，它改變了用戶(hù)使用移動(dòng)電話(huà)的方式，使用戶(hù)的消費行為逐步走向電子化。

　　9、UWB 的技術(shù)特點(diǎn)

　　UWB是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。UWB在早期被用來(lái)應用在近距離高速數據傳輸，近年來(lái)國外開(kāi)始利用其亞納秒級超窄脈沖來(lái)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(wú)線(xiàn)系統不同，UWB能在寬頻上發(fā)送一系列非常窄的低功率脈沖。較寬的頻譜、較低的功率、脈沖化數據，意味著(zhù)UWB引起的干擾小于傳統的窄帶無(wú)線(xiàn)解決方案，并能夠在室內無(wú)線(xiàn)環(huán)境中提供與有線(xiàn)相媲美的性能。

　　10、Modbus的技術(shù)特點(diǎn)

　　Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司(現在叫施耐德電氣)于1979年為使用可編程邏輯控制器通信而發(fā)表。Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標準，并且現在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。

　　Modbus協(xié)議是一個(gè)master/slave架構的協(xié)議。有一個(gè)master節點(diǎn)，其它使用Modbus協(xié)議參與通信的節點(diǎn)是slave節點(diǎn)，每一個(gè)slave設備都有一個(gè)唯一的地址。在串行和MB+網(wǎng)絡(luò )中，只有被指定為主節點(diǎn)的節點(diǎn)可以啟動(dòng)一個(gè)命令。

　　有許多modems和網(wǎng)關(guān)支持Modbus協(xié)議，因為Modbus協(xié)議很簡(jiǎn)單而且容易復制，它們當中一些為這個(gè)協(xié)議特別設計的，不過(guò)設計者需要克服一些包括高延遲和時(shí)序的問(wèn)題。

　　“一個(gè)蘿卜一個(gè)坑”，在各自應用領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢

　　無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)是未來(lái)實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化最基本的技術(shù)，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)應用的增長(cháng)，各種技術(shù)和設備也會(huì )越來(lái)越多，也越來(lái)越依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。

　　如上述列出的十大無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，每種技術(shù)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，也受限于自身的應用場(chǎng)景。如Z-Wave技術(shù)在住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取應用方面有著(zhù)不可替代的優(yōu)勢;藍牙、Wi-Fi的成本和傳輸特性明顯，在常見(jiàn)的聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景如商場(chǎng)、交通等場(chǎng)所優(yōu)勢很大;而Modbus的技術(shù)特點(diǎn)決定了它注定是工業(yè)領(lǐng)域通信的首選，地位無(wú)可代替。

　　要想實(shí)現真正的物聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)需要這些技術(shù)聯(lián)盟和人員齊心協(xié)力，相互互合作，一起支撐起全球巨大的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )。