物联网中常见的几种无线通信方式

一、概述

在当前社会经济发展形势下,信息传输对社会经济发展具有重要影响。 近年来,通信技术水平显着提高并迅速提升。 已渗透到工业和民用领域。 传统的通讯方式已经不能满足当前社会经济发展的需求。 在此背景下,无线通信技术应运而生。 无线通信技术在传输速度和成本方面具有显着的优势,包括价格低廉、灵活、传输快速。 随着软件、网络、微处理器、云计算、物联网的结合,使数字化、智能化转型成为可能。 在大规模生产场景中,会涉及到生产应用系统、设备、产品、人员等因素,稳定、高速、易于管理的无线网络是必不可少的要求。

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不同的无线通信方式在组网、功耗、通信距离、安全性、稳定性等方面存在差异,因此不同的组网方式有不同的应用场景。 目前,工业物联网中最常见的无线通信方式有Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT、LoRa等。

2、无线通讯的几种方式

无线上网

wifi

Wi-Fi 是一种允许支持 WIFI 的设备连接到无线局域网 (WLAN) 的技术。 Wi-Fi的全称是Wireless Fidelity,也称为802.11标准。 它广泛应用于物联网应用案例,主要设计用于移动设备访问LAN(局域网)、WAN(广域网)和互联网。 移动设备扮演客户端的角色,服务器是网络中心设备(如服务器等)。

(一)Wi-Fi技术的优点

覆盖范围广:Wi-Fi半径可达约300英尺(约100米),可添加天线或热点扩大覆盖范围。

速度快、可靠性高:通信时最大带宽为11Mbps。 当信号较弱或有干扰时,带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps或1Mbps。 带宽的自动调整有效保证了网络的稳定性和稳定性。 可靠性。

网络结构:支持星型拓扑组网。

(二)Wi-Fi技术的缺点

信号衰减大:与有线网络相比,无线网络在覆盖范围内,其信号会随着与节点距离的增加而减弱,导致传输速度减弱,无线信号容易受到无线网络的阻碍。障碍物、电磁环境和雷电天气影响,无线信号容易受到同频率无线电波的干扰。

安全性差:Wi-Fi虽然提供了一种名为WEP的加密算法,但它对网络接入点和主机设备之间无线传输的数据进行加密,以防止非法用户窃听、攻击和入侵网络。 由于Wi-Fi不受有线网络物理结构的保护,也不像接入有线网络一样必须先连接网络,如果网络不受保护,只要在信号覆盖范围内,其他人可以通过无线网卡访问您。 网络,占用您的带宽并导致您的信息泄露。

(3)Wi-Fi技术的应用

随着Wi-Fi技术的发展和更新,Wi-Fi作为物联网最重要的连接方式之一,首先受到手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端的推动。阶段,第二阶段由智能手机推动。 第三阶段以家居、智慧城市、智能制造、工业4.0等物联网应用为驱动,以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速应用为驱动。 专注于渗透物联网应用场景。 作为应用最广泛的无线联网方式。

蓝牙

蓝牙

蓝牙是一种短距离无线传输技术。 它最早由爱立信于1994年创立,作为RS232数据线连接的替代方案,可以实现固定设备和移动设备之间的短距离数据交换。 从1998年蓝牙1.0发布到现在,发展到蓝牙5.0,在数据传输速度、稳定性、安全性、交换协议、功耗性能等方面都有了很大的改进和提高。

(一)蓝牙技术的优点

传输方式:采用电路交换和分组交换技术,支持异步数据通道、三路语音通道、异步数据和同步语音同时传输的通道,可以同时传输语音和数据。

点对点连接:可以建立临时的点对点连接。 根据蓝牙设备在网络中的角色,可以分为主设备(Master)和从设备(Slave)。

体积小:蓝牙模块体积小,易于集成。 它们通常直接嵌入到移动设备中。

低功耗:蓝牙设备在通信连接(Connection)状态下有四种工作模式:激活(Active)模式、呼吸(Sniff)模式、保持(Hold)模式和睡眠(Park)模式。 根据实际使用情况有四种工作模式。 模式自动改变。

(二)蓝牙技术的缺点

传输距离短:蓝牙5.0理论上可以在100米左右的范围内进行设备之间的短距离连接,但实际使用时只有10米左右。

抗干扰性差:由于蓝牙传输协议和其他2.4G蓝牙设备一样,都是共享该频段的信号,所以会造成信号相互干扰。

(3)蓝牙技术的应用

蓝牙技术的最大特点是可以让便携式移动通信设备快速连接到互联网上进行数据传输和交换。 目前广泛应用于移动终端、可穿戴设备、智能家居、车载网络等行业。

窄带物联网

nb-lot

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,简称NB-IoT)是基于蜂窝网络的窄带物联网。 可直接部署在GSM网络、UMTS网络或LTE网络上,降低部署成本,实现平滑升级。 是物联网领域的领先技术。 作为一项新兴技术,也是未来物联网建设的主要标准,NB-IoT标准已被冻结,在国内已处于大规模商用阶段。 由于它支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接,因此也称为低功耗广域网LPWA。 。

(一)NB-IoT技术的优势

强连接:NB-IoT可提供比现有无线技术多50-100倍的接入点数量。 支持低时延敏感度、低设备功耗和优化的网络架构。

覆盖范围广:NB-IoT可覆盖室内、地下室。 不仅可以满足偏远地区的网络覆盖需求,远距离通信可达10KM以上。 它还适用于工厂、车库、井盖等需要深度覆盖的应用。 场景。

低功耗:NB-IoT专注于小数据量、低速率的应用,因此NB-IoT设备的功耗可以很小,设备的电池寿命可以从过去的几个月大幅提高到几个月年。

成本低:NB-IoT不需要重新建设网络,射频和天线基本复用。 低速率、低功耗、低带宽也给NB-IoT芯片和模组带来低成本优势。

(二)NB-IoT技术的缺点

通信数据量小:计算能力弱,传输数据量小,升级困难。

部署环境复杂:很多NB-IoT终端部署在室外等不安全场所,容易被盗、被控制。 如果终端失去控制,很容易导致用户隐私等信息泄露。

升级困难:NB-IoT终端部署广泛、数量众多,网络通信资源不够丰富,导致NB-IoT终端及时升级困难。 未能及时升级的“病”终端是系统的潜在安全隐患。

安全风险高:开放网络带来的安全风险。 NB-IoT接入的网络和核心网向大量终端开放。 网络层容易受到来自终端和无线空间的攻击,给系统带来入侵风险。

(三)NB-IoT技术的应用

NB-IoT是互联网的延伸和扩展。 具体来说,它将各种信息传感设备与互联网相结合,实现人、机器、物随时随地的互联。 目前,NB-IoT已广泛应用于智能家居、智能电表、智能设备、智慧城市、人工智能等领域。

洛拉

lora

LoRa(Long Range,简称LoRa)无线传输是美国Semtech公司推出的一种基于扩频技术的低功耗窄带远距离通信技术。 LoRa采用线性调频扩频调制技术,在保持低功耗的同时,增加通信距离和网络效率,并消除干扰。 即使使用同一频率同时发送数据,也不会相互干扰,多个节点数据可以并行接收和处理。 在相同功耗条件下,它可以比其他无线通信方式传播更远,实现低功耗和远距离的统一。 同等功耗下,与传统无线射频通信相比,可延长通信距离3-5倍。

(一)LoRa技术的优点

通讯距离长:市区通讯距离1KM-2KM,郊区通讯距离可达15KM。

连接节点多:可添加数万个节点,可根据具体应用和场景设计和部署网络部署拓扑,成本低廉。

功耗低:在通信频率低、数据量小的应用中,电池可使用1至5年。

(二)LoRa技术的缺点

安全性低:数据传输方式是将现场数据发送到基站再返回企业服务器,而不是直接上传。 这个过程中存在数据泄露的情况。

时延差:广域网传输路径中的干扰和遮挡因素不可控,链路传输延迟,容易导致数据接收不稳定。

(三)LoRa技术应用

LoRa 正在全球部署。 由于其具有低功耗、深度覆盖、易于部署等优点,非常适合需要低功耗、远距离、大量连接、位置跟踪等要求的物联网应用。 目前,智能抄表,已应用于智慧停车、车辆跟踪、智慧工厂、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等领域。

3、无线通信的未来发展

无线通信本身是一个多元化的市场,没有一种技术可以解决所有问题。 面对不同的无线通信技术,企业应根据自身场景进行选择,满足需求,解决痛点,才能实现价值最大化,为企业带来效益。 以获得真正的利益。 随着大数据、云服务、智能制造、高端装备等新技术的兴起,为顺应信息化、数字化、智能化的发展趋势,无线通信将在商业、民用领域得到更广泛的应用。和工业领域。 未来还将朝着更加可靠、灵活、稳定、建设成本更低的方向发展。

作者 admin