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在未来智慧社区、智能家居等物联网终端普及的情况下,为保证无线数据传输的安全性,无线传输协议显得尤为重要。
“物联网”的概念最早由麻省理工学院于1999年提出,狭义的物联网是指“物物相连的互联网”。 .
广义的物联网是指信息空间与物理空间的融合,即虚拟与现实的融合,将一切物与事数字化、网络化,实现人与人、人与物的信息化,东西和东西。 交互、物品自动识别、监控定位、远程管理。 物联网以现有的互联网和各种专有网络为基础,通过感知层传输收集和汇总的各种数据,实现数据的实时传输,保证数据安全。 现在的有线和无线互联网,2G和3G网络等等,都可以作为传输层的一个组成部分。 在未来智慧社区、智能家居等物联网终端普及的情况下,为保证无线数据传输的安全性,无线传输协议显得尤为重要。
下面我们来看一下物联网中常见的无线传输协议类型:
射频识别
RFID(Radio Frequency Identification),即射频识别,俗称电子标签。 它是一种非接触式自动识别技术,通过射频信号自动识别目标物体并获取相关数据。
RFID 由三个基本元素组成:标签、阅读器和天线。 RFID技术的基本工作原理并不复杂。 标签进入磁场后,接收读写器发出的射频信号,并凭借感应电流获得的能量,将存储在芯片中的产品信息发出(Passive Tagtd-scdma无线网络技术,无源标签或无源标签),或主动发送一定频率的信号(Active Tag,有源标签或有源标签),阅读器读取并解码信息,并将其发送到中央信息系统进行相关数据处理。
RFID可广泛应用于防伪防伪、工商业自动化、财产保护、物流行业、车辆跟踪、停车场和高速公路不停车收费系统等。在行业方面,RFID将渗透到各个领域,包括汽车、医药、食品、交通、能源、军工、动物管理、人事管理。
红外线的
红外线技术也是一种无线通信技术,可以传输无线数据。 红外线具有明显的特点:点对点传输方式,无线,不能距离太远,必须对准方向,不能穿过墙壁和障碍物,几乎不能控制信息传输的进度。 在802.11物理层标准中,除了使用2.4GHz频率的射频外,还包含了相关的红外线标准。 IrDA1.0最高支持115.2kbps的通信速率td-scdma无线网络技术,IrDA1.1最高支持4Mbps。 该技术已基本被淘汰,取而代之的是蓝牙和更新的技术。
ZigBee
ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低速率的短距离无线网络技术。 ZigBee 的基础是 IEEE802.15.4,IEEE 无线个人区域工作组的标准。 但是IEEE802.15.4只处理底层的MAC层和物理层协议,因此ZigBee联盟对其网络层和API进行了标准化,联盟还负责其安全协议、应用文档和营销。
ZigBee联盟成立于2001年8月,由英国英维思、日本三菱电机、美国摩托罗拉、荷兰飞利浦半导体等公司组成。 ZigBee、蓝牙(Bluetooth)、WiFi(无线局域网)在2.4GHz频段属于IEEE标准网络协议。 由于性能定位不同,它们各自的应用也不同。
ZigBee具有超低功耗、网络容量大、数据传输可靠、时延短、安全性好、实施成本低等显着特点。 在ZigBee技术中,采用对称密钥的安全机制,由网络层和应用层根据实际应用需要生成密钥,并进行管理、存储、传输和更新。 因此,在未来的物联网中,ZigBee技术尤为重要,在美国已经广泛应用于智能家居等物联网领域。
蓝牙
蓝牙是东芝、爱立信、IBM、英特尔和诺基亚于1998年5月联合提出的一项技术标准。作为无线数据和语音通信的开放式全球规范,蓝牙以低成本的短距离无线连接为基础,建立了专门的适用于固定和移动设备通信环境的连接,完成数据信息的短距离无线传输。 它的本质是建立一个通用的无线电空中接口(Radio Air Interface)及其控制软件的开放标准,使通信和计算机进一步结合,使不同厂商生产的便携式设备可以不用电线或电缆连接起来。 它具有互操作性和近距离内的互操作性。
蓝牙基于无线局域网的 IEEE802.11 标准技术。 应用了“Plonk and play”的概念(有点类似于“即插即用”),即任何一个蓝牙设备一旦发现另一个蓝牙设备,就可以立即建立连接,无需用户进行任何设置,因此可以解释为“即时连接和使用”。
蓝牙技术具有低成本、低功耗、体积小、近距离通信、安全性好的特点。 蓝牙在未来物联网的发展中会有一定的应用,尤其是在办公场所、家庭智能家居等环境中。
GPRS
通用分组无线业务技术(General Packet Radio Service,GPRS)采用具有移动性管理的分组交换方式和无线接入技术。 GPRS可以说是GSM的延续。 GPRS不同于以往的连续信道传输方式。 它以数据包(Packet)的形式传输。 因此,用户承担的成本是以传输数据为单位计算的,而不是使用整个信道,理论上更便宜。 GPRS的传输速率可以提高到56甚至114Kbps。 然而,GPRS技术并不适合智能家居使用,主要用于电信网络。
3G
第三代移动通信技术(3rd-generation,3G)是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。 3G业务可以同时传输语音和数据信息,速率一般在几百kbps以上。
3G目前有四种标准:CDMA2000(美国版)、WCDMA(欧洲版)、TD-SCDMA(中国版)和WiMAX。 国际电信联盟(ITU)于2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA为三大主流无线接口标准,并写入3G技术指导文件《国际移动通信计划2000》。 2007年,WiMAX也被接纳为3G标准之一。
CDMA是码分多址(Code Division Multiple Access)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。 第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,但该系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰语音业务。 第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,采用独立的信道传输信令,使系统性能大大提高,但系统容量TDMA的性能仍然有限,切换性能还不够完善。 CDMA系统具有频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等优点,显示出巨大的发展潜力。
4G
4G技术也称为IMT-Advanced技术。 准4G标准是TD-LTE-Advanced对业界TD技术向4G的最新进展的称谓。 对于4G会用到的核心技术,业界并没有太大的区别。 归纳起来,有正交频分复用(OFDM)技术、软件无线电、智能天线技术、多输入多输出(MIMO)技术和基于IP的核心网五种。
由于人们研究4G通信的初衷是为了提高手机等移动设备无线上网的速率,因此4G通信给人印象最深的特点就是具有更快的无线通信速度。 此外,4G具有网络频谱广、通信灵活、智能化性能高、兼容性好、成本低等优势。
4G通信技术并不完善,主要体现在以下几个方面:一是4G通信技术的技术标准难以统一。 二是4G通信技术市场推广难度大。 三是4G通信技术配套设施难以更新。
无线上网
Wi-Fi的全称是Wireless Fidelity,又称IEEE802.11b标准。 它最大的优点是传输速度高,可达11Mb/s。 另外,它的有效距离也很远,也兼容现有的各种IEEE802. 11DSSS(直接序列扩频,DirectSequenceSpreadSpectrum)设备兼容。
IEEE802.11b无线网络规范是在IEEE802.11a网络规范的基础上发展起来的。 最大带宽为 11Mb/s。 在信号较弱或受到干扰的情况下,带宽可调整为5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。 带宽的自动调整有效保证了网络的稳定性和可靠性。 Wi-Fi无线保真技术与蓝牙技术一样,是一种用于办公室和家庭的短距离无线技术。 使用的频段约为 2.4GHz。 该频段目前是非授权无线频段。 有两个标准可以使用。 一种是802.11ay和802.11b,802.11g是802.11b的继承。
其主要特点是:速度快、可靠性高。 在开阔地带,其通信距离可达305m。 在封闭区域,其通信距离为76-122m,便于与现有有线以太网集成,组网成本更低。
窄带物联网
NB-IoT即窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things),是物联网技术的一种。 具有低成本、低功耗、覆盖面广等特点。 物联网市场应用前景广阔。 NB-IoT技术包括六大主要应用场景,包括位置追踪、环境监测、智能停车、远程抄表、农牧业。 而这些场景正是现有移动通信难以支持的场景。 市场研究公司 Machina 预测,未来 NB-IoT 技术将覆盖 25% 的物联网连接。
NB-IoT是LTE在3GPP R13阶段的重要增强技术,射频带宽可低至0.18MHz。 NB-IoT是NB-CIoT和NB-LTE的融合,平衡了各方利益,适用于更广泛的部署场景。 其中,华为、沃达丰、高通等公司支持NB-CIoT; 爱立信、中兴、三星、英特尔、联发科等公司都支持NB-LTE。 与标准NB-IoT相比,NB-CIoT和NB-LTE有很大不同。 终端无法顺利升级,部分非标准基站甚至面临退网风险。
随着物联网技术和应用的不断发展,无线传输协议将迎来前所未有的发展,其在未来智能系统中的应用也将呈现爆发式增长。 了解和掌握ZigBee、蓝牙、Wi-Fi、RFID等核心技术,开发相应的无线通信产品的借用接口和模块化,绝对是企业创造商机的正确手段。 无线传输协议一直是物联网发展的关键技术,也将是未来物联网发展的重中之重。
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