常見的物聯(lián)網(wǎng)通信方式

1、常見的物聯(lián)網(wǎng)通信方式隨著時代進步和開展,社會逐步進入互聯(lián)網(wǎng)+,各類傳感器采集數(shù)據(jù)越來越豐富,大數(shù)據(jù)應用隨之而來,人們考慮把各類設備直接納入互聯(lián)網(wǎng)以方便數(shù)據(jù)采集、治理以及分析計算. 簡而言之,物聯(lián)網(wǎng)智能化已經(jīng)不再局限于小型設備、小網(wǎng)絡階段,而是進入到完整的智能工業(yè)化領域,智能物聯(lián)網(wǎng)化在大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn) 實上步入成熟,并納入互聯(lián)網(wǎng) +整個大生態(tài)環(huán)境.物聯(lián)網(wǎng)通信、前言早期的物聯(lián)網(wǎng)是指兩個或多個設備之間在近距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸,解決物物相連,早期多采用有線方式, 比方RS323、RS485 ,考慮設備的位置可隨意移動的方便性有根線太丑了,后期更多的使用無線方式;隨著時代進步和開展,社會逐步進入互聯(lián)網(wǎng)

2、+ ,各類傳感器采集數(shù)據(jù)越來越豐富,大數(shù)據(jù)應用隨之而來,人們考慮把各類設備直接納入互聯(lián)網(wǎng)以方便數(shù)據(jù)采集、治理以及分析計算.簡而言之,物聯(lián)網(wǎng)智能化 已經(jīng)不再局限于小型設備、小網(wǎng)絡階段,而是進入到完整的智能工業(yè)化領域,智能物聯(lián)網(wǎng)化在大數(shù)據(jù)、云 計算、虛擬現(xiàn)實上步入成熟,并納入互聯(lián)網(wǎng)+整個大生態(tài)環(huán)境.、物聯(lián)網(wǎng)的開展最早的物聯(lián)網(wǎng)只是簡單把兩個設備用信號線連接在一起:牝就鬧出后或聯(lián)后來使用了無線,也出現(xiàn)了簡單的組網(wǎng):在互聯(lián)網(wǎng)+時代,越來越多的傳感器、設備接入互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)也不單是通過網(wǎng)線傳輸,引入了空中網(wǎng)、 衛(wèi)星網(wǎng)等,應用的領域也越來越廣泛：電線有紋開關品NB-I0T/5G天線 RF4331315MLo

3、Ra三、常見的物聯(lián)網(wǎng)通信方式筆者對常用的物聯(lián)網(wǎng)通信方式進行歸納總結(jié)分為四大種類,見下列圖:物聯(lián)網(wǎng)通信.1、有線傳輸RS232 串口 ：串行通信接口,全名是數(shù)據(jù)終端設備DTE和數(shù)據(jù)通訊設備DCE 之間 串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準 ,是電腦與其它設備傳送信息的一種標準接口；該標準規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器,對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定,還對各種信號的電平加以規(guī)定；RS-232屬單端信號傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于20m以內(nèi)的通信,常用的串口線一般只有12米.見圖：設備之間用物理線直接相連,不是很方便.主要有電線載波或載頻、同軸線、開關量信號線、串口

4、、RS485、USB ,這里只對常用的 RS232 串口、RS485、USB做介紹.RS232移動空中網(wǎng)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)RS323中行線傳輸3G/4G yRS485總線Z-wareJ>近距離線傳輸RS-485 總線：在要求通信距離為幾十米到上千米時或者有多設備聯(lián)網(wǎng)需求時,RS232無法滿足,因此誕生了 RS-485 串行總線標準.RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收,具有抑制共模干擾的水平,加上總 線收發(fā)器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,使得傳輸信號能在千米以外得到恢復,RS-485采用半雙工工作方式,可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng),用于多點互連時非常方便,可以省掉許多信號線,允許最 多并聯(lián)3

5、2臺驅(qū)動器和32臺接收器.USB :通用串行總線,是一個外部總線標準,支持設備的即插即用和熱插拔功能,具有傳輸速度快、使用方便、連接靈活,獨立供電等優(yōu)點.USB用一個4針USB3.0標準為9針插頭作為標準插頭,采用菊花鏈形式可以把所有的外設連接起來,最多可以連接127個外部設備,并且不會損失帶寬.可連接鍵盤、鼠標、打印機、掃描儀、攝像頭、充電器、閃存盤、移動硬盤、外置光驅(qū)/軟驅(qū)、USB網(wǎng)卡、ADSL Modem Cable Modem 、MP3機、 、數(shù)碼相機等幾乎所有的外部設備.已成功替代串口和并口,并成為個人 電腦、智能設備的必配接口之一.2、近距離無線傳輸設備之間用無線信號傳輸信息.主要

6、有無線RF433/315M 、藍牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan .RF433/315M:無線收發(fā)模組,采用射頻技術(shù),工作在 ISM頻段433/315MHz , 一般包含發(fā)射器和接收器,頻率穩(wěn)定度高,諧波抑制性好,數(shù)據(jù)傳輸率1K128Kbps ,采用GFSK的調(diào)制方式具有超強的抗干擾水平.應用范圍：1無線抄表系統(tǒng)2無線路燈限制系統(tǒng)3鐵路通信4航模無線遙控5無線安防報警6家居電器限制7工業(yè)無線數(shù)據(jù)采集8無線數(shù)據(jù)傳輸.低功耗的RF433可在2.1-3.6V 電壓范圍內(nèi)工作,在 1SEC周期輪詢喚醒省電模式 Polling mode 下,接收僅僅消耗不到 20uA , 一節(jié)3

7、.6V/3.6A 的鋰亞電池可工作 10年以上.藍牙Bluetooth :使用2.4 2.485GHz 的ISM波段的UHF無線電波、基于數(shù)據(jù)包、有著主從 架構(gòu)的一種無線技術(shù)標準,可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換.由藍牙技 術(shù)聯(lián)盟SIG 治理,IEEE將藍牙技術(shù)列為IEEE 802.15.1,但如今已不再維持該標準,藍牙技術(shù)擁有一套專利網(wǎng)絡,可發(fā)放給符合標準的設備.藍牙使用跳頻技術(shù),將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包,通過79個指定的藍牙頻道分別傳輸數(shù)據(jù)包.每個頻道的頻寬為1 MHz.藍牙4.0使用2 MHz間距,可容納40個頻道.質(zhì)量好的無線藍牙耳機電池可以使用時間一般是2-

8、3年,通常是數(shù)周.Zigbee : 是基于 IEEE802.15.4標準的低速、短距離、低功耗、雙向無線通信技術(shù)的局域網(wǎng)通信協(xié)議,又稱紫蜂協(xié)議.特點是近距離、低復雜度、自組織自配置、自修復、自治理、低功耗、低數(shù)據(jù)速 率.ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層 PHY、媒體訪問限制層MAC、傳輸層TL、網(wǎng)絡層NWK、 應用層APL等,其中物理層和媒體訪問限制層遵循IEEE 802.15.4標準的規(guī)定,主要用于傳感限制應用Sensor and Control .可工作在 2.4GHz全球流行、868MHz歐洲流行和915 MHz美國流行3個 頻段上,分別具有最高250kbit/s 、20kbit/s

9、 和40kbit/s 的傳輸速率,單點傳輸距離在10-75m 的范圍內(nèi),ZigBee是可由一個到65535個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺,在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi),每一個ZigBee網(wǎng)絡數(shù)傳模塊之間可以相互通信,從標準的75m距離進行無限擴展.ZigBee 節(jié)點非常省電,其電池工作時間可以長達 6個月到2年左右,在休眠模式下可達 10年,下列圖是Zigbee的組網(wǎng)圖該圖來 源于網(wǎng)上：Z-Wave :是由丹麥公司Zensys所一手主導的基于射頻的、低本錢、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡的 短距離無線通信技術(shù),工作頻帶為908.42MHz 美國868.42MHz歐洲,采用FSKBFSK/GFSK 調(diào)制

10、方式,數(shù)據(jù)傳輸速率為 9.6 kb40kb/s,信號的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m ,室外可超過100m ,適合于窄寬帶應用場合.Z-Wave采用了動態(tài)路由技術(shù),每一個 Z-Wave網(wǎng)絡都擁有自己獨立的網(wǎng)絡地址 HomeID;網(wǎng)絡內(nèi)每個節(jié)點的地址 NodeID,由限制節(jié)點Controller 分配.每個網(wǎng)絡最多容納232個節(jié)點Slave,包括限制節(jié)點在內(nèi).Zensys 提供 Windows 開發(fā)用的動態(tài)庫Dynamically Linked Library, DLL,開發(fā)者該DLL內(nèi)的API函數(shù)來進行PC軟件設計.通過 Z-Wave 技術(shù)構(gòu)建的無線網(wǎng)絡,不僅可以 通過本網(wǎng)絡設備實現(xiàn)對家電的遙控,

11、甚至可以通過Internet 網(wǎng)絡對Z-Wave 網(wǎng)絡中的設備進行限制.IPv6/6Lowpan :基于 IPv6 的低速無線個域網(wǎng)標準,即 IPv6 over IEEE 802.15.4. IEEE802.15.4 標準設計用于開發(fā)可以靠電池運行1到5年的緊湊型低功率廉價嵌入式設備如傳感器.該標準使用工作在2.4GHz頻段的無線電收發(fā)器傳送信息,使用的頻帶與 Wi-Fi相同,但其射頻發(fā)射功率大約 只有Wi-Fi的1% .6LoWPAN的出現(xiàn)使各類低功率無線設備能夠參加IP家庭中,與 Wi-Fi、以太網(wǎng)以及其他類型的設備并網(wǎng)；IETF 6LoWPAN 技術(shù)具有無線低功耗、自組織網(wǎng)絡的特點,是物

12、聯(lián)網(wǎng)感知層、無線 傳感器網(wǎng)絡的重要技術(shù),ZigBee新一代智能電網(wǎng)標準中SEP2.0已經(jīng)采用6LoWPAN技術(shù),隨著美國智能電網(wǎng)的部署,6LoWPAN 將成為事實標準,全面替代ZigBee標準.LoRa :易于建設和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術(shù),使用線性調(diào)頻擴頻調(diào)制技術(shù),即保持了像FSK 頻移鍵控調(diào)制相同的低功耗特性,又明顯地增加了通信距離,同時提升了網(wǎng)絡效率并消除了干擾,即不同 擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發(fā)送也不會相互干擾,因此在此根底上研發(fā)的集中器/網(wǎng)關Concentrator/Gateway 能夠并行接收并處理多個節(jié)點的數(shù)據(jù),大大擴展了系統(tǒng)容量.主要在全球免 費頻段運行即非授權(quán)頻段

13、,包才433、868、915 MHz等.LoRa網(wǎng)絡主要由終端內(nèi)置LoRa模塊、 網(wǎng)關或稱基站、效勞器和云四局部組成,應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸,傳輸距離可達15到20公里.3、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)開展到現(xiàn)在,根本上所有的軟件系統(tǒng)都運行在互聯(lián)網(wǎng)根底上,人們從互聯(lián)網(wǎng)上獲取各類數(shù)據(jù), 進行交流溝通、工作,根本上所有人都知道互聯(lián)網(wǎng),這里只做簡單描述.WIFI :基于IEEE 802.11 標準的無線局域網(wǎng),可以看作是有線局域網(wǎng)的短距離無線延伸.組建 WIFI只需要一個無線AP或是無線路由器就可以,本錢較低.以太網(wǎng)：包括標準的以太網(wǎng)(10Mbit/s)、快速以太網(wǎng)(100Mbit/s )和10G (10Gbit/

14、s )以太網(wǎng).它們都符合IEEE802.3 , IEEE802.3 規(guī)定了包括物理層的連線、電信號和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容.4、移動空中網(wǎng)移動無線通信技術(shù)開展到現(xiàn)在,移動終端直接接入到互聯(lián)網(wǎng)世界,隨著通信資費下降以及 3G/4G無線模塊本錢下BI,由于 3G/4G 可以很方便直接與互聯(lián)網(wǎng)通信,越來越多的設備采用移動網(wǎng)技術(shù).GPRS (General Packet Radio Service )是通用分組無線效勞技術(shù)的簡稱,它是 GSM移動 用 戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務, 屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),介于2G和3G之間的技術(shù),也被稱為2.5G ,可說是GSM的延續(xù).GPRS以封包(Packet )式來傳輸,傳輸速率可提升至 56114Kbps .3G/4G:第三和第四代移動通信技術(shù),4G是集3G與WLAN于一體,能夠快速高質(zhì)量地傳輸數(shù)據(jù)、圖像、音頻、視頻等.4G可以在有線網(wǎng)沒有覆蓋的地方部署,能夠以 100Mbps以上的速度下載,能夠滿 足幾乎所有用戶對于無線效勞的要求,具有不可比較的優(yōu)越性.4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡層、中間環(huán)境層、應用