物联网技术有哪些?

物联网技术有哪些?,第1张

从物联网的层次划分,列举物联网的技术:\r\n感知层:包括传感器技术、RFID、近距离通信技术、视频分析与识别、智能终端,等等;\r\n网络层:包括有线与无线通信技术、通信工程、计算机通信、TCP/IP等等;\r\n应用层:主要是数据处理、各行各业的专属技术

正确的是:必须适应强电磁干扰环境,采用自适应跳频、确定性通信资源调度,无线路由,采用低开销高精度时间同步,网络分层数据加密,异常监视与报警以及设备入网鉴权。

就国内目前的主要市场环境来看,其主要用的是wifi mesh(例如strix的mesh设备)和cofdm mesh(例如winet无线智能宽带网络),前者利用的是wifi技术速率可达几百兆,频率主要用24G和58G,使用全向天线距离大概3-5公里。

物联网

是新一代信息技术的重要组成部分,IT行业又叫:泛互联,意指物物相连,万物万联。由此,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。

WiFi技术:

WiFi方案的优势是技术成熟,单独的产品就可以接入公网,成本也是相对较低。

缺点则是WiFi设备一般功耗较大,在物联网领域中,供电是一个问题;

WiFi接入数量相对有限,一个家庭路由器一般只能接入几十个设备;

当然,WiFi方案在物联网初级阶段有较大优势,单独的WiFi模块依托路由器即可入网,优势明显,虽然接入数量不多,但是在物联网、智能家居未大规模普及的情况下,也可以满足大多数需求。

所以基于IoT UART串口WiFi模块WG219/WG229/WG231/LCS6260的WiFi方案更适用于对功耗要求不明显,不会大量部署的物联网产品,例如:智能电饭煲,智能空调、冰箱、洗衣机等传统家电设备接入物联网。

蓝牙技术:

蓝牙方案的主要优势在于蓝牙模块的超低功耗,而且通过app打开蓝牙与手机的交互比较简单。

目前随着蓝牙50模块SKB501、以及更多蓝牙50产品的上市,蓝牙技术的数据传输速度和覆盖范围等得到了巨大的提升,更加适用于物联网的要求。

所以,蓝牙方案适用于对功耗有要求,和手机可以直接交互的物联网产品,例如:智能门锁,智能秤,智能电动牙刷等,也适用于大规模蓝牙mesh灯控、蓝牙传感器网络的部署。

UWB技术:

超宽带技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波,而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据,从而具有31~106GHz量级的带宽。目前,包括美国,日本,加拿大等在内的国家都在研究这项技术,在无线室内定位领域具有良好的前景。

UWB技术是一种传输速率高,发射功率较低,穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术,无载波。正是这些优点,使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。

超宽带室内定位技术常采用TDOA演示测距定位算法,就是通过信号到达的时间差,通过双曲线交叉来定位的超宽带系统包括产生、发射、接收、处理极窄脉冲信号的无线电系统。而超宽带室内定位系统则包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签。定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号,通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰,得到含有效信息的信号,再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。

超宽带可用于室内精确定位,例如战场士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。超宽带系统与传统的窄带系统相比,具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此,超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度。根据不同公司使用的技术手段或算法不同,精度可保持在01 m~05 m。

目前在物联网应用服务中使用较广泛的近距离无线通信技术是蓝牙(Bluetooth),无线局域网80211(Wi-Fi)和ZigBee技术。同时也诞生出还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准,它们分别是:短距通信(NFC)、超宽频(Ultra WideBand)、GPS、WiMedia、无线1394与DECT等。

蓝牙技术:将通信技术与计算机技术进一步结合起来,使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下,能在近距离范围内实现相互连接通信或功能性 *** 作。其传输频段为全球公众通用的24GHz ISM频段,提供最高24Mbps的传输速率和300m的传输离。

Wi-Fi技术:一种无线通信协议,与蓝牙技术一样,同属于短距离无线通信技术。Wi-Fi速率最高可达11Mb/s。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些,但在普通用户的覆盖范围方面却略胜一筹,因为wifi无线通信技术可以接入互联网络。

ZigBee技术:主要应用在近距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。 ZigBee可以说是蓝牙的同宗兄弟,应用跳频技术,也使用24 GHz波段。与蓝牙技术相比较,ZigBee传输速率较慢、使用更简单、它所具有的优势是可以比蓝牙更好地支持消费电子、游戏、仪器和家庭楼宇自动化应用。人们将ZigBee技术用于传感器网络、工业监控、家庭监控、安全系统和玩具等领域。

IrDA技术:一种利用红外线进行点对点通信的技术,是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。 IrDA的优点主要集中在无需申请频率的使用权,所以红外通信成本费用较低。并且还具有移动通信所需的小体积、低功耗、连接更方便、简单易用的特点。另外,红外线发射角度幅度较小,传输安全性相对较高。

NFC技术:由NOKIA、Philips、和Sony主推的一种类似于RFID(非接触式射频识别)的近距离无线通讯的技术标准。和RFID不同,NFC则采用了双向的识别和连接。在20cm以内工作于1356MHz频率范围。

UWB技术:超宽带技术UWB(Ultra Wideband)是一种无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围较宽。 UWB可以利用低复杂度、低功耗发射/接收机实现高速数据传输,在近年来得到了飞速发展。

物联网无线通信技术不止四种啊,有很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。
LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
1、WIFI,WIFI是目前应用最广泛的无线通信技术,传输距离在100-300M,速率可达300Mbps,功耗10-50mA。
2、Zigbee,传输距离50-300M,速率250kbps,功耗5mA,最大特点是可自组网,网络节点数最大可达65000个。
3、电力载波,传输距离可达500M,速率可达500Mbps,最大优点是可基于电力线传输,无需布线。
4、蓝牙,传输距离2-30M,速率1Mbps,功耗介于zigbee和WIFI之间。UWB(Ultra Wideband),是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号,UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。
5、Z-wave:Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格,Z-wave联盟(Z-wave Alliance)虽然没有ZigBee联盟强大,但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商,该联盟已经具有160多家国际知名公司,范围基本覆盖全球各个国家和地区。
6、RF:无线射频的20世纪90年代兴起的一种非接触式的自动识别技术。射频技术相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触式、阅读速度快、无磨损等特点。无线射频技术在阅读器和设哦卡之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条形码、磁卡及IC卡相比,射频卡具有防冲突功能,能同时处理多张卡片,基于以上特点,平常用的大多数刷卡门禁用的都是射频技术,另外无线射频也被一些厂家应用在智能家居中。
7,NB-IoT是IoT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,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

●传感器技术:价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石,物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器和传感装置提出了更高的要求。具体如,微型化:元器件的微小型化,要求节约资源与能源;智能化:具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术;低功耗与能量获取技术:供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。
●设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,兼容关键是标准的统一。目前,工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议,已经较好地解决了兼容性问题,大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。
●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中,能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。
传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,会面临如下问题:工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足,提供了高可靠性、高实时性以及高安全性,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。
●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,提炼出对工业生产有指导性建议的结果,是工业物联网的核心所在,也是难点所在。
当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象,通过对环境数据的分析以及用户行为的建模,可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知,更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化,以便得出更准确的分析结果。
●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。

1、LoRa技术

LoRa是LPWAN通信技术之一,是美国Semtech公司采用并推广的基于bai扩频技术的超长距离无线传输方案。物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统无线系统使用频移键控(FSK)调制作为物理层,因为这是实现低功耗的非常有效的调制。

2、WiFi

全称Wireless-Fidelity,是无线局域网(WLAN)中的一个标准。自1999年推出以来,它一直是我们生活中最常用的上网方式之一。

3、Zigbee/802154协议

Zigbee于2003年正式提出,它的出现是为了弥补蓝牙通信协议复杂度高、功耗大、距离短、组网规模小等缺陷。这个名字取自蜜蜂。蜜蜂是一种“舞蹈”,通过飞行和拍动翅膀与同伴传递花粉的位置信息,在群体中形成交流网络。

4、线程/IEEE 802154协议

Thread和ZigBee属于802154,但是对于802154已经有了很大的改进。Thread是基于IPv6的协议,在传输安全性和系统可靠性方面进行了优化。它不仅可以承载高通海尔数十家企业集团的物联网联盟AllSeen,还可以支持苹果的Homekit智能家居平台。

5、Z-Wave

Z-Wave无线组网规范于2004年由丹麦芯片和软件开发商Zensys牵头提出,其应用由Z-Wave联盟推动。Z-Wave的工作频率在美国为90842MHz,在欧洲为86842MHz,采用无线mesh网络技术,因此任何节点都可以直接或间接地与通信范围内的其他邻居节点进行通信。

无线通信技术的特点

一、无线通信技术不受时空间因素影响

无线通信技术不依靠天线进行信息的传递,其传播介质为电磁波与光波。电磁波与光波广泛存在于大气中,因此其传播并不会受到传播介质因素影响。此外无线通信技术还可以借助于卫星网络进行信息的传输。、文字信息、视频、音频等各种信息都可以依靠无线通信技术在卫星网络的助力下进行传播,这种方式大大提升了信息的传播效率。

不受限于时间和空间的限制的这种信息交流方式,极大满足了当下人们的交流沟通需求,解决了人们跨地域交流存在的困难与问题,提高了信息交流交互的时效性以及便捷性。同时,优秀的信息处理能力也是无线通信技术的显著优势,其能够实现知识信息的快速查阅和处理,极大方便了人们的生活。

二、无线通信技术具有可移动性

无线通信技术诞生之后,随着科技信息的发展,其在技术方面也得到了突破性的创新和进步。譬如在无线通信技术终端方面,就得到了不断的完善。无线通信用户可以进行不同区域之间的移动,其通信连接也能进行相应的移动而通信信号不会受到任何的影响。

当前移动智能终端是无线通信技术应用的主要工具与载体,由于这些工具体积较小,便于人携带,也就更利于进行无线通信。用户可以携带这些工具进行出行,且始终能够保持和具有良好的通信能力,用户能够不受时空间因素限制进行办公或娱乐。

三、无线通信具有不稳定性

虽然无线通信技术具有很多的优势,且给人们的生活带来了很大的便利,然而其依旧存在着一些不足。无线通信技术主要是依靠于空气中的电磁波和光波等介质进行传播,大气层是无线通信传输的物理通道,但由于大气层是一个开放的空间,也就是说在进行无线通信技术的信息传播时,所有的调制信息都是暴露在公共空间中的,具有很大的安全隐患。

由于在信息传递过程中缺乏相应的物理层保护,部分不法分子在就可以通过这个漏洞对信息进行窃取和篡改,信息的安全性也就得不到有效的保障。无线通信技术所存在的不稳定性问题会增加用户通信风险与隐患,无论是对个人的隐私还是整个社会的稳定都有着极大的不利影响。

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