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物联网网络通道技能及应用探讨

发布时间:2018-12-28 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    物联网网络通道技能及应用探讨作者:未知   摘 要:物联网网络层作为传输和交换感知信息的通道,连接着感知层和应用层,其网络接入技能已成为业界关注的焦点,目前已变成了多种物联网网络通道技能。研讨从物联网网络通道技能分类入手,通过对比的方法,分析不同短距离通讯技能及长距离通讯技能的特点,得出不同技能的适用场景。同时针对目前常见的物联网场景,分析如何选取不同的技能开展物联网应用。
  关键词:物联网;网络通道技能;低功耗广域网;WiFi;ZigBee
  中图分类号:TP39;TN929.5 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)10-00-03
  0 引 言
  随着物联网技能的不时演进发展,全球信息科技发展正履历着从互联网、移动互联网到物联网的延伸。芯片巨头、IT厂商、电信运营商、互联网企业等也纷纷进行物联网生态布局,抢占行业发展先机,构建物联网生态体系。预计未来5~10年物联网连接数和市场规模将发生大规模井喷式发展,物联网将成为下一个万亿级别的通讯业务。
  1 物联网概括
  物联网(Internet of Things,IoT)是指通过信息传感设备,按照约定的协议把任何物品与信息网络连接起来进行信息交互和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
  物联网技能架构从下到上依次为感知层、网络层、应用层。感知层可感知和识别物体,完成信息的收集和大略处理,由各类传感器、摄像头、GPS、被感知物体等组成;网络层可完成各类设备的网络接入,传递感知层获取的信息,该层强调网络通道接入方式,如光纤、WiFi、蓝牙、4G等;应用层可将物联网技能与行业需求、应用服务相联合,实现广泛的智能化应用,包括中间件、通用服务平台、数据服务平台等[1-3]。物联网技能架构如图1所示。
  2 物联网网络通道技能特点
  2.1 物联网网络通道技能分类
  早期的物联网多选取有线方式,随着无线通讯技能的发展,物联网终端接入更多选取无线方式。本文针对无线通讯技能进行研讨。
  根据通讯距离的远近,物联网网络通道技能可分为短距离通讯技能和长距离通讯技能[4]。物联网网络通道技能分类如图2所示。
  2.2 短距离通讯技能特点
  2.2.1 ZigBee
  ZigBee是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通讯协议。ZigBee事务在3个免执照频段,分辨为2.4 GHz、868 MHz(欧洲)、915 MHz(美国)。
  ZigBee技能的优点如下所示:
  (1)数据传输速率低,为10~250 Kb/s。
  (2)功耗低。在待机模式下,两节5号电池可用6~24个月,在休眠模式下使用时间可达10 年。
  (3)成本低。协议大略且免专利费。
  (4)网络容量大,最多可容纳65 000个设备。
  (5)平安性较高。
  (6)传输可靠。
  (7)事务频段灵活。
  ZigBee技能具有如下缺点:
  (1)延时较高,约15~30 ms;
  (2)有效范围小,有效覆盖范围为10~75 m。
  (3)抗干扰能力较差。
  2.2.2 蓝牙
  蓝牙(Bluetooth)是一种无线数据与语音通讯的开放性全球�范。蓝牙事务在2.4 GHz的ISM频段,为免执照频段。
  蓝牙技能有如下优点:
  (1)全球范围适用。
  (2)传输速率快,可支持语音和数据传输。
  (3)具有很好的抗干扰能力。
  (4)平安性高。
  (5)蓝牙模块体积小,便于集成。
  (6)低功耗,定义了3种事务低功耗模式。
  (7)开放的接口标准。
  (8)成本较低。
  蓝牙技能缺点如下所示:
  (1)传输范围有限,在10 m以内。
  (2)网络节点少,不符合多点布控。
  2.2.3 WiFi
  WiFi(Wireless-Fidelity)是无线局域网(WLAN)中的一个标准。常常WiFi技能使用2.4 GHz和5 GHz周围频段。
  WiFi技能的优点如下:
  (1)数据传输速率快,最高可达11 Mb/s。
  (2)应用广易于部署。
  缺点包括以下几方面:
  (1)传输平安性较低,抗干扰能力不强,信号在建筑物内易受墙壁阻隔的影响,稳定性较差。
  (2)功耗略高。
  (3)组网能力差。
  2.2.4 短距离通讯技能特点对比
  短距离通讯技能的技能特点见表1所列。
  2.3 长距离通讯技能特点
  2.3.1 移动蜂窝通讯技能
  目前运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络,其优势在于覆盖范围广,速率高。移动蜂窝技能具有功耗高,成本高,稳定性一般等缺点,且大局部物联网设备的特点是尺寸小,电池供电,还经常会被放在网络覆盖不好甚至无信号的地方,因此移动蜂窝通讯技能不适于大局部物联网应用。
  移动蜂窝技能常应用于高速率业务,如要求实时数据传输的车载物联网设备和监控摄像头等。
  2.3.2 低功耗广域网
  低功耗广域网(Low-Power Wide-Area,LPWA)是专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计,包括非授权频段技能如LoRa、Sigfox等,授权频段技能如NB-IoT、eMTC等[4]。
  2.3.2.1 非授权频段技能――LoRa
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