無線通訊技術(shù)有哪些?無線通訊技術(shù)如何在物聯(lián)網(wǎng)得以應(yīng)用?


原標(biāo)題:無線通訊技術(shù)有哪些?無線通訊技術(shù)如何在物聯(lián)網(wǎng)得以應(yīng)用?
無線通訊技術(shù)按應(yīng)用場景和傳輸距離可分為短距離通信、移動通信、寬帶接入及其他特定技術(shù)四大類,具體包括以下幾種主要技術(shù):
藍牙:一種支持設(shè)備短距離通信(一般10米內(nèi))的無線電技術(shù),能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。藍牙技術(shù)低功耗、低延遲,適用于耳機、智能家居等設(shè)備互聯(lián),其低延遲特性使其在音頻傳輸領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢。
Wi-Fi:基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù),覆蓋范圍可達數(shù)百米,支持高速數(shù)據(jù)傳輸,是家庭和辦公場所無線局域網(wǎng)的核心技術(shù)。Wi-Fi技術(shù)速度快、可靠性高,最新標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi 6E理論速率可達9.6 Gbps。
紅外線:通過光波傳輸數(shù)據(jù),需設(shè)備間直線無遮擋。紅外線技術(shù)早期用于遙控器、文件傳輸,現(xiàn)逐漸被其他技術(shù)替代,但仍在部分安防系統(tǒng)中使用。
ZigBee:專為低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的無線通信技術(shù),支持大規(guī)模傳感器組網(wǎng),如智能電表、工業(yè)自動化中的設(shè)備監(jiān)控。ZigBee技術(shù)采用DSSS技術(shù)調(diào)制發(fā)射,基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn),是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)。
NFC:近距離無線通信技術(shù),由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā),可以在移動設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進行近距離無線通信。NFC使用非常方便,成本更低,能耗更低,建立連接的速度也更快(只需0.1秒鐘),但使用距離較短(通常小于10厘米),傳輸速率較低,常用于手機支付、門禁卡等場景。
3G/4G/5G:移動通信技術(shù)。3G實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)初步接入,速率達2 Mbps;4G采用LTE技術(shù),速率提升至100 Mbps~1 Gbps,支持高清視頻流;5G具備毫米波、大規(guī)模天線陣列等技術(shù),速率超10 Gbps,可滿足自動駕駛、遠程醫(yī)療等低延遲需求。
WiMAX:覆蓋范圍達50公里,曾作為偏遠地區(qū)寬帶替代方案,但因部署成本高逐漸被4G/5G取代。作為4G核心技術(shù),WiMAX支持高速移動場景下的穩(wěn)定連接,如高鐵通信。
衛(wèi)星通信:通過地球同步衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋,用于航海、航空及應(yīng)急通信。近期低軌衛(wèi)星(如星鏈)顯著降低延遲。
RFID:射頻識別技術(shù),一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境,并可識別高速運動物體,同時識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便。RFID技術(shù)廣泛應(yīng)用于物流追蹤、無人超市的庫存管理等場景。
UWB(超寬帶):一種無線載波通信技術(shù),不采用正弦載波,而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù),所占的頻譜范圍很寬,適用于高速、近距離的無線個人通信。UWB技術(shù)可在短距離內(nèi)實現(xiàn)精確定位(誤差10厘米內(nèi)),用于室內(nèi)導(dǎo)航、智能汽車鑰匙等。
LPWAN(低功耗廣域網(wǎng)):包括LoRa、NB-IoT等技術(shù),支持城市級物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接,如水表遠程抄表、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測等。NB-IoT是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一個新興的技術(shù),支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,只消耗大約180KHz的帶寬,設(shè)備電池壽命可以提高至少10年,同時還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。LoRa是一種長距離、低功耗的無線通信技術(shù),大規(guī)模部署相比NB成本較低,但傳輸速率慢,通信頻段易受干擾。
無線通訊技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)包括感知層、傳輸層和應(yīng)用層,無線通訊技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在感知層通信和核心承載網(wǎng)通信兩方面:
物聯(lián)網(wǎng)感知控制層通信技術(shù):感知層通信的目的是將各種傳感設(shè)備(或數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及相關(guān)的控制設(shè)備)所感應(yīng)的信息在較短的通信距離內(nèi)傳送到信息匯聚系統(tǒng),再由該系統(tǒng)傳送(或互聯(lián))到網(wǎng)絡(luò)傳輸層。感知層通信的特點是傳輸距離近、傳輸方式靈活多樣,主要采用的通信技術(shù)是短距離通信技術(shù),包括RFID、NFC、藍牙技術(shù)、ZigBee、UWB、IrDA紅外線等。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸層通信技術(shù):網(wǎng)絡(luò)傳輸層通信系統(tǒng)中支持計算機通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng),可由公眾固定網(wǎng)、公眾移動通信網(wǎng)、公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)及其他專用傳送網(wǎng)構(gòu)成,主要包括傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)通信技術(shù)(如Wi-Fi、WiMAX技術(shù)等)和電信傳輸網(wǎng)絡(luò)自身的通信技術(shù)。電信網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)包括SDH、全光網(wǎng)等有線通信技術(shù),以及2G、3G、4G、5G等移動通信技術(shù)。
總的來說,無線通訊技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用非常廣泛,不同的技術(shù)各有其特點和優(yōu)勢,能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)在不同場景下的需求。
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