物联网领域四大无线技术 哪个更适合

物联网领域四大无线技术 哪个更适合,第1张

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。

正常来说,定位技术按精度区分,精度越高越高,对应的成本造价一般越高!

UWB室内定位最大特点是高精度。

主要利用超宽带的技术特点,以超短脉冲信号优化信号干扰,功耗强,冲突大等问题,WEWILLS众志物联网利用飞行时间TOF、TDOA算法,精度可达10cm。主要还是用在工业领域,如能源建设(电力、水利、火力等)、工业智能制造、公检司法的人员管控、隧道施工(地铁、高速隧道、矿场)等。UWB目前各厂家采用的技术方案都较为统一,最大的区别将在于流程服务及落地经验。

此技术常用于:危险场景管控、精准考勤、危险作业位置监测、流程效率分析、快速精准寻物寻人、贵重资产管理等等需要高精度场景。


根据不同的应用场景需求,精度定义会各有不同,比如养老院房间多的场景,需求如果是确定在哪个房间,那就可以用UWB、蓝牙AOA、蓝牙beacon,sub1G,UHF等等方式去实现(当然每个场景的特性差异将决定最终技术选择性),比如需要知道在房间的床上还是书桌左边还是右边,那就基本只能用UWB或者蓝牙AOA了。

综合来说,室内定位是个很大的舞台,WEWILLS众志做的是综合性的大平台,多种技术融合,可在不同场景下采用单种或多种定位技术,混合定位,实现内心所要的效果,有需求可以找。

这个问题,建议你先从底层有个认知,便于理解实质性的区别。

一、技术原理

1)UWB、蓝牙,是一种通信技术于标准,各有其标准协议,两者应用频段也不相同,UWB遵循IEEE 802154A,蓝牙发展至今已到51代标准。

2)AOA、AOD、TOF、TDOA等,皆为定位方法,AOA可配合蓝牙应用,也可配合UWB应用,而蓝牙,目前不会配套TOF,TDOA应用,此点由硬件底层技术决定了。

3)AOA方法:简化理解,就是通过测量标签与基站的角度,进行换算得出两者的距离,因而两者的角度辨识度是关键。

AOA示意

4)TOF、TDOA方法,简化理解,就是通过时间进行测量,什么时间呢,是标签与基站之间的信号飞行时间,无线信号的飞行速度近似光速,所以测量精度要求会高。

TOF示意

二、应用特性

由上可知,UWB技术,通常指的是采用TOF、TDOA方法的,蓝牙AOA,字面已可以理解,采用AOA方法。

1)安装特性:

    安装上,UWB整体更优。UWB采用飞行时间且无线频段基于超宽带脉冲波技术,抗干扰性能更优,安装时环境可选择性更宽,而AOA因与角度有关,基站安装要求具备一定高度范围,否则需要安装的基站数量成倍增长。

2)成本特性:

     成本上,蓝牙通常更优。单体硬件成本而言,UWB的标签成本通常为蓝牙标签成本的2~3倍。单体基站成本差异较小。但遇到高度受限场景,蓝牙所需部署基站激增,则整体成本优势可能逆转。

3)维护特性:

     维护上,蓝牙更优,但对于使用者的影响,多数场景差异不大。通常应用于人的,是充电方式,UWB一次可用1~3个月,蓝牙通常用换电方式,一次半年~1年。对于物品,则基本都可做到1~3年。故依据使用场景不同,对于维护的判定则有所偏倚。

4)群体特性:

    群体上,UWB目前更广泛的适用于工业场景,其工业应用保障性也已经受众多案例验证和认可。蓝牙更多使用于商业环境,目前基于手机都具备蓝牙功能,其也有独特的标签(终端)自由特性,部分场景可自然融入消费者。

5)供应关系特性:

    目前国内乃至全球,UWB方案厂商都基于Decawave芯片研发,故产品性能特性上区别有限,更多的区别是基于落地案例经验而优化的算法及整体服务,如WEWILLS众志基于1200+的落地经验,以物联网大平台及贴地气服务根基。蓝牙AOA,目前国内厂家较少,仍处于萌芽阶段,需要更多的落地案例推动厂家丰富化及技术成熟化。

三、全面性

     另,建议除了UWB及蓝牙AOA,可以全面的了解物联网相关技术,在不同的应用场景,采用单技术或多技术特点融合的方式,将会是更好适配需求的不二法宝。以下共享部分分析。

物联网技术对比

你好,这个问题建议你从两种技术的底层开始了解,会更好理解两者的优劣势

一、定义

  1)RFID定位,RFID(radio frequency identification devices)通常指24Ghz频段内的无线射频识别,用于定位的,主要分无源UHF和有源RFID(典型24G、800M、400M等非标准协议);

  2)UWB定位,UWB(Ultra Wide Band),遵循IEEE 802154A通信标准。

二、定位原理

1)无源RFID定位,通过UHF读头进行判别,通常安装于出入口,识别到即判定经过,门口两侧通过定向天线,进行进出区分,因无源(不用电池),标签从读头处获得能量再发射出来,故识别距离较短,通常1~2米;

2)有源RFID定位,有源标签通过定时发送信号,有源基站可接收周边标签信号,通常接收范围有限(一般不大于100米半径),加上标签RSSI进行过滤,即可得到一定的范围控制,从而可识别标签靠近哪个基站,且有粗糙的距离可以参考(通常米级~10米级,故仅作范围控制参考);

3)UBW定位,通过信号飞行时间进行精确计算,通常采用TOF或TDOA方法,以超高频率发送脉冲信号,可有效排除大部分杂信号干扰,精度可达10cm级别,通常30cm应用精度,如WEWILLS众志可做0维、一维、2维及3维的定位应用,此精度下,可赋能3D场景地图,实现虚拟化现场展现。

三、主要优劣对比点:

1)基于以上原理,最大的区别其实就是在定位精度及范围上,UWB为精准定位,有源RFID为存在性0维定位,无源RFID为识别性关卡定位;

2)成本对比,无源标签为元级别,有源RFID为10元级别,UWB为百元级别;

3)功耗:无源标签不需供电,有源RFID通常05~3年,UWB通常可充电1~3个月;

4)体积:无源纸片级别(除抗金属外),有源RFID打火机级别,UWB火柴盒级别;

四、其他几种技术,也可以参考了解:

多种物联网定位技术

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。

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。

SKB369/SKB501

目前随着蓝牙50模块SKB501(网页链接)、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。

通过室内定位及时得知仓库叉车、货物的位置属于资产定位,这个的话,您可以根据实际的定位精度需求选择蓝牙室内定位方案或者是UWB室内定位方案,前者精度在3-5米,后者精度已经达到厘米级。

适用于仓库叉车、货物这类资产定位的蓝牙室内定位方案是基于蓝牙网关的网络侧定位方案。蓝牙定位方案能为快速增长的资产追踪和寻物市场提供支持,帮助个人和大型机构对贵重资源进行定位和监控。在工厂,对仓储物资实现更加数字化的管理,实现资产高效盘点。

网络侧定位概述:

网络侧定位系统由蓝牙终端(移动的蓝牙设备:Beacon、定位手环、定位标签等)、蓝牙网关(蓝牙探针TD03/TD05),无线局域网及后端数据服务器构成。网络侧定位就是事先知道各个位置上蓝牙网关的固定位置坐标,通过蓝牙终端的RSSI值计算距离,后端数据服务器通过解析计算蓝牙终端信息和RSSI值得到蓝牙终端的位置信息。

网络侧定位

网络侧定位的工作原理:

蓝牙网关工作示意图

首先在需要定位的区域内铺设蓝牙网关(TD03/TD05) 。蓝牙网关可通过POE网线供电实现联网,也可以使用路由器实现联网(这种方式要外加直流电源供电)。当蓝牙终端(移动的蓝牙设备:Beacon、定位手环、定位标签等)进入定位区域内,蓝牙网关里面的蓝牙模块收集蓝牙终端的蓝牙设备信息,包括Mac地址、RSSI等信息,通过UART串口发给蓝牙网关里面的WiFi模块,WiFi模块把信息传输到指定的UDP服务器,并能接收服务器返回的信息。UDP服务器接收到来自某个IP的蓝牙网关数据后,通过数据解析和计算,得到蓝牙信标的位置信息。

网络侧定位的特征:

用于网络侧的蓝牙探针需要电源供电(5V/POE供电),需要连接网络(有线/无线网络);

网络侧是对蓝牙信标(Beacon、定位手环、定位标签)进行定位,不需要依赖于手机;

网络侧的定位算法运行于后台。

目前主要技术包括 Wifi、紫蜂 (Zigbee)、
蓝牙技术(Bluetooth)、超宽带技术( UWB)、射频识别技术(RFID)及近场通信(NFC)等。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求,作为无线通信技术重要分支的短距离无线通信技术正逐步引起越来越广泛的关注


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