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无线通讯技术有哪些?无线通讯技术如何在物联网得以应用?

来源: 21ic
2020-11-26
类别:基础知识
eye 53
文章创建人 拍明

原标题:无线通讯技术有哪些?无线通讯技术如何在物联网得以应用?

无线通讯技术按应用场景和传输距离可分为短距离通信、移动通信、宽带接入及其他特定技术四大类,具体包括以下几种主要技术:

  1. 蓝牙:一种支持设备短距离通信(一般10米内)的无线电技术,能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙技术低功耗、低延迟,适用于耳机、智能家居等设备互联,其低延迟特性使其在音频传输领域占据优势。

  2. Wi-Fi:基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术,覆盖范围可达数百米,支持高速数据传输,是家庭和办公场所无线局域网的核心技术。Wi-Fi技术速度快、可靠性高,最新标准Wi-Fi 6E理论速率可达9.6 Gbps。

  3. 红外线:通过光波传输数据,需设备间直线无遮挡。红外线技术早期用于遥控器、文件传输,现逐渐被其他技术替代,但仍在部分安防系统中使用。

  4. ZigBee:专为低功耗物联网设计的无线通信技术,支持大规模传感器组网,如智能电表、工业自动化中的设备监控。ZigBee技术采用DSSS技术调制发射,基于IEEE 802.15.4标准,是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。

  5. NFC:近距离无线通信技术,由飞利浦公司和索尼公司共同开发,可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC使用非常方便,成本更低,能耗更低,建立连接的速度也更快(只需0.1秒钟),但使用距离较短(通常小于10厘米),传输速率较低,常用于手机支付、门禁卡等场景。

  6. 3G/4G/5G:移动通信技术。3G实现移动互联网初步接入,速率达2 Mbps;4G采用LTE技术,速率提升至100 Mbps~1 Gbps,支持高清视频流;5G具备毫米波、大规模天线阵列等技术,速率超10 Gbps,可满足自动驾驶、远程医疗等低延迟需求。

  7. WiMAX:覆盖范围达50公里,曾作为偏远地区宽带替代方案,但因部署成本高逐渐被4G/5G取代。作为4G核心技术,WiMAX支持高速移动场景下的稳定连接,如高铁通信。

  8. 卫星通信:通过地球同步卫星实现全球覆盖,用于航海、航空及应急通信。近期低轨卫星(如星链)显著降低延迟。

  9. RFID:射频识别技术,一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境,并可识别高速运动物体,同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID技术广泛应用于物流追踪、无人超市的库存管理等场景。

  10. UWB(超宽带):一种无线载波通信技术,不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,所占的频谱范围很宽,适用于高速、近距离的无线个人通信。UWB技术可在短距离内实现精确定位(误差10厘米内),用于室内导航、智能汽车钥匙等。

  11. LPWAN(低功耗广域网):包括LoRa、NB-IoT等技术,支持城市级物联网设备连接,如水表远程抄表、农业环境监测等。NB-IoT是物联网领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,只消耗大约180KHz的带宽,设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。LoRa是一种长距离、低功耗的无线通信技术,大规模部署相比NB成本较低,但传输速率慢,通信频段易受干扰。

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无线通讯技术在物联网的应用

物联网的基本架构包括感知层、传输层和应用层,无线通讯技术在物联网中的应用主要体现在感知层通信和核心承载网通信两方面:

  1. 物联网感知控制层通信技术:感知层通信的目的是将各种传感设备(或数据采集设备以及相关的控制设备)所感应的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统,再由该系统传送(或互联)到网络传输层。感知层通信的特点是传输距离近、传输方式灵活多样,主要采用的通信技术是短距离通信技术,包括RFID、NFC、蓝牙技术、ZigBee、UWB、IrDA红外线等。

  2. 物联网网络传输层通信技术:网络传输层通信系统中支持计算机通信系统的数据传送网,可由公众固定网、公众移动通信网、公众数据网及其他专用传送网构成,主要包括传感器网络与传输网络之间的互联通信技术(如Wi-Fi、WiMAX技术等)和电信传输网络自身的通信技术。电信网络通信技术包括SDH、全光网等有线通信技术,以及2G、3G、4G、5G等移动通信技术。

总的来说,无线通讯技术在物联网中的应用非常广泛,不同的技术各有其特点和优势,能够满足物联网在不同场景下的需求。


责任编辑:David

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