除了WIFI、藍(lán)牙，這些物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)不可不知

導(dǎo)讀：未來，以Lora、Sigfox、NB-IoT為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)傳輸層連接技術(shù)的主流。

圖片來自“123RF”

隨著萬物互聯(lián)時代的到來，物與物之間的連接方式也在不斷發(fā)展和更新。 如果說，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的觸覺，那么，無線傳輸就是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，將遍布物聯(lián)網(wǎng)的傳感器連接起來。在物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)以前，網(wǎng)絡(luò)的接入需求主要體現(xiàn)在PC、移動終端對互聯(lián)網(wǎng)的接入需求。如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線接入不僅僅體現(xiàn)在PC、移動終端對網(wǎng)絡(luò)的連接需求，還有工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下物與物之間的連接需求。

你知道物聯(lián)網(wǎng)采用哪些技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)嗎?

近距離無線傳輸技術(shù)包括WIFI、藍(lán)牙、UWB、MTC、ZigBee、NFC，信號覆蓋范圍則一般在幾十厘米到幾百米之間。近距離無線傳輸技術(shù)主要應(yīng)用在局域網(wǎng)，比如家庭網(wǎng)絡(luò)、工廠車間聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)辦公聯(lián)網(wǎng)。

WiFi

Wi-Fi被廣泛用于許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例，最常見的是作為從網(wǎng)關(guān)到連接互聯(lián)網(wǎng)的路由器的鏈路。然而，它也被用于要求高速和中距離的主要無線鏈路。

WiFi技術(shù)并不是為了取代藍(lán)牙或者其他短距離無線電技術(shù)而設(shè)計的，兩者的應(yīng)用領(lǐng)域完全不同，雖然在某些領(lǐng)域上會有重疊。WiFi設(shè)備一般都是設(shè)計為覆蓋數(shù)百米范圍的，若是加強天線或者增設(shè)熱點的話，覆蓋面積將會更大，甚至是整幢辦公大樓都不成問題。

WiFi無線技術(shù)主要為移動設(shè)備接入LAN(局域網(wǎng))、WAN(廣域網(wǎng))，以及互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計。

基本上來說，在WiFi標(biāo)準(zhǔn)中，移動設(shè)備扮演的是客戶端角色，而服務(wù)端是網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備;與NFC、藍(lán)牙技術(shù)的兩移動設(shè)備互聯(lián)互通在點對點(peertopeer)結(jié)構(gòu)上有著巨大的區(qū)別。

支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)

使用距離：近、中距離(數(shù)百米)

應(yīng)用場景：移動設(shè)備等

藍(lán)牙Bluetooth

藍(lán)牙是一種通用的短距離無線電技術(shù)，藍(lán)牙5.0藍(lán)牙理論上能夠在最遠(yuǎn) 100 米左右的設(shè)備之間進(jìn)行短距離連線，但實際使用時大約只有10米。

其最大特色在于能讓輕易攜帶的移動通訊設(shè)備和電腦，在不借助電纜的情況下聯(lián)網(wǎng)，并傳輸資料和訊息。目前普遍被應(yīng)用在智能手機和智慧穿戴設(shè)備的連結(jié)以及智慧家庭、車用物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域中。

支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點對點結(jié)構(gòu)

使用距離：近距離(< 100 m)

應(yīng)用場景：移動設(shè)備、智慧穿戴設(shè)備等

UWB

超寬帶UWB是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，其傳輸距離通常在10M以內(nèi)，使用1GHz以上帶寬，通信速度可以達(dá)到幾百兆bit/s以上，UWB的工作頻段范圍從3.1GHz到10.6GHz，最小工作頻寬為500MHz。

其主要特點是：傳輸速率高;發(fā)射功率低，功耗小;保密性強;UWB通信采用調(diào)時序列，能夠抗多徑衰落;UWB所需要的射頻和微波器件很少，可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于系UWB統(tǒng)占用的帶寬很高，UWB系統(tǒng)可能會干擾現(xiàn)有其他無線通信系統(tǒng)。UWB主要應(yīng)用在高分辨率"較小范圍"能夠穿透墻壁"地面等障礙物的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。

這種裝置可以用來檢查樓房、橋梁、道路等工程的混凝土和瀝青結(jié)構(gòu)中的缺陷，以及定位地下電纜及其它管線的故障位置，也可用于疾病診斷。另外，在救援、治安防范、消防及醫(yī)療、醫(yī)學(xué)圖像處理等領(lǐng)域都大有用途。

ZigBee

ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議，底層是采用 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問層與物理層。

主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點、支持多種網(wǎng)上拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠、安全。

傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加發(fā)射功率后，亦可增加到1～3km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。

支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型、樹形、網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)

使用距離：近、中距離(10m - 數(shù)km)

應(yīng)用場景：移動設(shè)備等

NFC

NFC實質(zhì)是脫胎于無線設(shè)備間的一種“非接觸式射頻識別”(RFID)及互聯(lián)技術(shù)，是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)。

支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點對點結(jié)構(gòu)

使用距離：近距離

應(yīng)用場景：掃碼、刷卡等

你知道物聯(lián)網(wǎng)采用哪些技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)嗎?

遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)包括GPRS、NB-IoT、Sigfox、LoRa，信號覆蓋范圍一般在幾公里到幾十公里。遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)主要應(yīng)用在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，如智能電表、智能物流、遠(yuǎn)程設(shè)備數(shù)據(jù)采集等。

GPRS

主要針對工業(yè)級應(yīng)用，是一款內(nèi)嵌GSM/GPRS核心單元的無線Modem，采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，是一款基于移動GSM短消息平臺和GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的工業(yè)級通訊終端。它利用GSM 移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息和GPRS業(yè)務(wù)為用戶搭建了一個超遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸平臺。

相比于短消息服務(wù)來說，GPRS是實時在線狀態(tài)，而且不需要停止目前工作狀態(tài)便可以同時處理多個或者接收多個檢測點的數(shù)據(jù)。非常適合系統(tǒng)同時采集多個目標(biāo)點的數(shù)據(jù);GPRS不但工作距離遠(yuǎn)，同時可以進(jìn)行系統(tǒng)雙向操作，非常適合一些遠(yuǎn)程設(shè)備操作和遠(yuǎn)程設(shè)備升級等應(yīng)用項目。因為GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，所以不需要單獨建立通信網(wǎng)絡(luò)，只需要安裝好設(shè)備插入SIM卡，便可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。

主要應(yīng)用于氣象、水文水利、地質(zhì)等行業(yè)。 GPRS實時數(shù)據(jù)傳輸銀行、證券、保險行業(yè)稅務(wù)、公安、交警、交通稽查、交通監(jiān)控工業(yè)控制、遙感、遙測、移動辦公。

NB-IoT

窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支。

NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。

NB-IoT的特點是低頻段、低功耗、低成本、高覆蓋、高網(wǎng)絡(luò)容量，也被稱作“窄帶物聯(lián)網(wǎng)”。

一個基站就可以比傳統(tǒng)的2G、藍(lán)牙、WiFi多提供50-100倍的接入終端，并且只需一節(jié)電池設(shè)備就可以工作十年。

支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)

使用距離：遠(yuǎn)距離(10km以上)

應(yīng)用場景：智慧城市、共享單車等

LoRa

LoRa的名字就是遠(yuǎn)距離無線電(Long Range Radio)，它最大特點就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)

使用距離：遠(yuǎn)距離(典型2km - 5km，最高可達(dá)15 km)

應(yīng)用場景：物流跟蹤等

在很多場景下，我們需要考慮多重因素，比如客戶數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)傳輸距離、成本等因素。因此，根據(jù)場景進(jìn)行選擇，才是最明智的決定。

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，大多數(shù)傳感器都是嵌入在芯片中，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的能耗低，且功率小，主要以近距離無線連接為主。特別在工廠內(nèi)部，無數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備、物料和智能終端都需要利用Wifi、藍(lán)牙、Zigbee這些近距離無線技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)。但在有些業(yè)務(wù)中，近距離無線傳輸無法滿足需求。比如，企業(yè)需要對客戶產(chǎn)品的使用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并實時的傳回數(shù)據(jù)。在重工企業(yè)，對遠(yuǎn)程設(shè)備使用狀態(tài)的監(jiān)控十分重要。因此，需要利用遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回傳。這個時候企業(yè)可以選擇3G、4G這樣的蜂窩通信技術(shù)，也可以選擇LoRa、Sigfox、NB-IoT這樣的低功耗廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)。

不同層次物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線傳輸需求

第一，高功耗、高速率的廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)，如2G、3G、4G蜂窩通信技術(shù)，這類傳輸技術(shù)適合于GPS導(dǎo)航與定位、視頻監(jiān)控等實時性要求較高的大流量傳輸應(yīng)用。

第二，低功耗、低速率的廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)，如Lora、Sigfox、NB-IoT等，這類傳輸技術(shù)適合于遠(yuǎn)程設(shè)備運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)智能設(shè)備及終端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

第三、高功耗、高速率的近距離傳輸技術(shù)，如WIFI、藍(lán)牙，這類傳輸技術(shù)適合于智能家居、可穿戴設(shè)備以及M2M之間的連接及數(shù)據(jù)傳輸。

第四，低功耗、低速率的近距離傳輸技術(shù)，如ZigBee。這類傳輸技術(shù)適合局域網(wǎng)設(shè)備的靈活組網(wǎng)應(yīng)用，如熱點共享等。

目前，物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢是以低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)為主?？梢灶A(yù)計，在未來的幾年時間，以Lora、Sigfox、NB-IoT為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)傳輸層連接技術(shù)的主流。