共享式局域网是指 所有结点共享一条公共通信传输介质的局域网 技术。共享介质局域网可分为 以太网、令牌总线、令牌环、光纤分布式数据接口FDDI以及在此基础上发展起来的高速以太网和FDDIⅡ等 。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,同有线局域网一样,可采用共享方式。
交换式局域网是指以数据链路层的帧或更小的数据单元为数据交换单位,以以太网交换机(Ethernet Switch)为核心的交换式局域网技术。交换式局域网可分为 交换以太网、ATM网以及在此基础上发展起来的虚拟局域网 ,由于ATM网组网费用高,近年来已很少用ATM技术组建局域网,更多的是交换以太网。
局域网参考模型---IEEE802参考模型是由美国国际电气和电子工程师协会802委员会制定的, 该模型对应OSI参考模型的最低两层,即物理层和数据链路层。
同学们可能会奇怪IEEE802参考模型为什么只对应OSI参考模型的最低两层呢? 这是因为局域网的拓扑结构比较简单,一般为总线型、环型、星型和树型,2个接点间只有唯一的一条链路,不需要进行路由选择和流量控制,因此该模型不需要考虑网络层。至于其他高层的应用往往与具体的实现有关,通常包括在网络 *** 作系统中,因此该模型对其余高层也没有相应的描述。
从图中我们可以看到,IEEE802参考模型的最底层对应于OSI参考模型的物理层,它的主要功能是负责信号的编码与解码、前导的生成与去除以及比特的传输和接收。
局域网种类繁多,使用的传输介质各种各样,接入方法不一,因此IEEE802参考模型将数据链路层分为 媒体访问控制MAC和逻辑链路控制LLC两层 。
逻辑链路控制LLC子层与传输介质无关,对于各种不同类型的局域网都是适合的,它完成通信链路的建立、维护和释放,为高层协议与MAC层之间提供统一的接口,进行帧发送、接收及流量控制等工作。
媒体访问控制MAC子层则与传输介质有关,它和网络的拓扑结构、传输介质的类型有直接关系,负责完成介质访问控制,进行合理的信道分配,实现局域网多个设备共享单一信道资源 , 以及数据帧的组装和拆装、MAC地址识别及差错检测。
IEEE802参考模型包含了一系列的标准:从 I EEE8021 ~ I EEE80222 ,提出了众多的局域网,经过多年的使用、淘汰,现在最重要的幸存者就只剩下 8023 以太网、 80211 无线局域网( wiFI )、 80215 个域网(蓝牙)、 80216 无线城域网了。
以太网的故事始于1976年,是由麻省理工学院的学生bob metcalfe与他的同事设计并实现的,它们利用一个长的粗同轴电缆连接着所有的计算机,其结构如图中我们所看到的那样,他们用Ethernet“以太网”命名了这个系统。
经典以太网是10M以太网, 使用四种传输媒体----粗缆、细缆、双绞线、光纤, 分别是10base-5粗缆以太网、10base-2细缆以太网、10base-T双绞线以太网和10base-F光纤,直接通过电缆线将计算机连接在一起,之所以用电缆线,是 因为在那个时代普遍认为“有源器件不可靠,无源的电缆线才是最可靠的”。
经典以太网都有电缆的最大长度限制,这个范围内的信号可以正常传播,超过这个范围信号将无法传播。为了允许建设更大的网络,可以用中继器/集线器把多条电缆连接起来。在这些电缆上,信息的发送使用曼彻斯特编码。以太网可以包含多个电缆段和多个集线器,但是不允许任意两个收发端之间的距离超过25千米,并且在任意两个收发端之间经过的集线器不能超过4个。
经典以太网使用带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD协议来控制网络的使用,这个协议有3个基本要点:
(1)多点接入:许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上,采用总线型拓扑结构,物理拓扑结构可以是星形的。
(2) 载波监听
当一个站有数据有发送时,它首先侦听信道,确定当时是否有其他站正在传输数据。如果信道空闲,它就发送数据;如果信道忙,该站等待直到信道变成空闲,再发送帧。
(3) 碰撞检测
也就是边发送边监听。如果发生冲突,该站等待一段随机的时间,然后再从头开始上述过程。
这三点总结起来就是四句话——先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发。
随着交换机应用的广泛和高带宽的需求,诞生了IEEE8023U快速以太网。快速以太网100BASE-T是传送100Mb/s基带信号的星型以太网。用户只要更换一个网卡,再配上一个100Mb/s的交换机就可以方便地由10Base-T升级到100BASE-T,并不需要改变网络的拓扑结构。
100base-t4:使用4对3类UTP双绞线,其中三对传送数据,第四对用于检测碰撞,不支持全双工方式。
100base-tx:使用两对5类UTP双绞线全双工传输,一对用于发送信号到交换机,一对用于接收交换机发来的信号,站点与集线器/交换机之间的最大距离为100米,且站点----集线器----站点之间的距离不超过200米;
100base-fx,当采用多模光纤,且站点与站点直接相连时,半双工状态间距不超过412米,全双工状态下间距不超过2000米;当采用单模光纤,全双工状态下,最大传输距离可达10000米;
快速以太网标准的墨迹未干,802委员会就开始制定一项更快的快速以太网,称为千兆以太网。 千兆以太网允许在1Gb/s速率下全双工和半双工两种方式 工作: 在半双工方式下使用CSMA/CD协议,全双工方式下不需要 。能够与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容,有很好的网络延展能力,易升级,易管理,目前已成为一种成熟的园区局域网主干网组网技术。
同样,根据所使用电缆的不同,千兆以太网也分为两种,一种是基于光纤通道的千兆以太网1000base-x,另一种是基于双绞线的1000base-t。
1000BASE-SX——SX表示短波长(使用850nm 激光器),使用纤芯直径为625μm微米和50μm微米的多模光纤时,传输距离分别为275m和550m。
1000BASE-LX——LX表示长波长(使用1300nm 激光器),使用纤芯直径为625μm和50μm的多模光纤时,传输距离为550m。使用纤芯直径为10μm的单模光纤时,传输距离为5km。
1000BASE-CX——CX表示铜线,使用2对屏蔽双绞线,传输距离为25m。
1000BASE-T——使用4对5类UTP双绞线全双工工作,传送距离100m。
1999底802委员会进行万兆以太网技术(10Gbps)的研究,并于2002年正式发布了光纤标准,2004年发布了屏蔽铜电缆标准,紧接着2006年发布了铜双绞线标准。
万兆以太网使用光纤作为传输介质,使用单模光纤传输距离超过40km,多模光纤为 65~300m。
万兆以太网采用全双工方式,不采用CSMA/CD机制,摆脱了CSMA/CD的距离限制,现在正致力于研究“电信级以太网”,对40 Gbps和100 Gbps进行标准化工作。
以太网已经发展了30多年,在发展过程中还没有出现过真正有实力的竞争者,其原因在于它的简单可靠、易于维护的特性,这也是网络世界中的一个经典名言——“保持简单,否则就傻!”
其实令牌是一种特殊的帧,用于控制网络结点的发送权,只有持有令牌的结点才能发送数据。也就是说,如果某个站有等待传输的帧队列,当它接收到令牌时就可以发送帧,然后再把令牌传递到下一站;而如果它没有排队的帧要传送,则它只需简单地把令牌传递下去。同学们需要注意的是,发送结点在获得发送权后就将令牌删除,在环路上不会再有令牌出现,其它结点也不可能再得到令牌,这就保证了环路上某一时刻只有一个结点发送数据,因此令牌环技术不存在争用现象,它是一种典型的无争用型介质访问控制方式。
20世纪90年代,一种高于当时的 以太网 (10Mbps)和 令牌网 (4或16Mbps)令牌环网——光纤分布式数据接口FDDI出现了。FDDI的访问方法与令牌环网的访问方法类似,在网络通信中均采用“令牌”传递的方式,但它与标准的令牌环又有所不同。
从FDDI的组成结构图中我们可以看到,它使用双环结构,它的网络信息流由类似的两条流组成,两条流以相反的方向绕着两个互逆环流动。其中一个环叫“主环”,逆时钟发送,另一个环叫“副环”,顺时钟发送。一般情况下,网络数据信号通常只在主环上流动。如果环失败,令牌网会自动重新配置网络,数据可以沿反方向流到副环上去。这种双环结构的优点之一是冗余,一个环用于传送,另一个环用于备份,也就是说,如果出现问题,其中主环断路,副环代替。
无线局域网可分为两大类:第一类是有固定基础设施的,第二类则是无固定基础设施的。
所谓“固定基础设施”是指预先建立起来的、能够覆盖一定地理范围的一批固定基站。大家经常使用的蜂窝移动电话就是利用电信公司预先建立的、覆盖全国的大量固定基站来接通用户手机拨打的电话。
对于第一类有固定基础设施的无线局域网,1997年IEEE制定出无线局域网的协议标准80211系列标准,其网络的使用有两种——自组织和有架构模式。
(1) 自组织模式
这种模式下的网络由一组相互关联的计算机组成,他们相互之间可以直接向对方发送数据,进行点对点,或点对多点之间的通信。
无线个人区域网WPAN
无线个人局域网WPAN就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备,比如我们的便携式电脑、平板电脑、便携式打印机以及蜂窝电话等等,用无线技术连接起来的 自组织网络 ,不需要使用接入点AP,整个网络的范围大约在10m左右。WPAN可以是一个人使用,也可以若干人共同使用。这些电子设备可以很方便地进行通信,就像用普通电缆连接一样。现在最常见的无线个人区域网的例子就是我们平时所使用的蓝牙系统。
(1)蓝牙系统
最早使用WPAN的就是1994年爱立信公司推出的蓝牙系统,其标准是IEEE802151,传输速率为720kb/s,距离范围为10米,运行在 2.4GHz 频带上 。
蓝牙技术是一种用于各种固定与移动的数字化硬件设备之间的低成本、近距离的无线通讯连接技术。这种连接是稳定的、无缝的,其程序写在一个9×9 mm的微型芯片上,可以方便地嵌入设备之中。同时,它很容易穿透障碍物,实现全方位的数据传输。如果设备是属于那种活动范围比较广、要求和多种设备迅速互联,如笔记本电脑、数字无绳电话、个人数字助理、手机等,采用蓝牙或无线个人局域网是十分理想的。
(2) ZigBee
与蓝牙相类似,ZigBee是一种新兴的短距离无线通信技术,用于传感控制应用,是一种物联网无线数据终端,利用ZigBee网络为用户提供无线数据传输功能。ZigBee,这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式。蜜蜂通过跳Z形的舞蹈,来通知其伙伴所发现的新食物源的位置、距离和方向等信息。ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网 协议 ,其主要特点是通信距离短,通常为10到80米,传输数据速率低2~250kb/s,并且成本廉价。
(3)高速WPAN
高速WPAN的标准是IEEE802153,是专为在便携式多媒体装置之间传送数据而定制的,支持11到55Mb/s的数据率。这在个人使用的数码设备日益增多的情况下特别方便。例如,使用高速WPAN可以不用连接线就能把PC机和在同一间屋子里的打印机、扫描仪、外接硬盘以及其他电子设备连接起来。别人使用数码摄像机拍摄的视频,可以不用连接线就复制到你的数码摄像机的存储卡上;在会议厅里的便携式电脑可以不用连接线就通过投影仪把制作好的幻灯片投影到大屏幕上,十分的方便快捷。
(2)有架构模式
图中所示的这种模式的网络使用星型拓扑结构,每个客户端与一个中心接入点AP相连,该中心接入点AP(无线访问接入点(WirelessAccessPoint))又可以与其他网络相连接,如图所示通过中心接入点和一个有线网络相连接后,通过路由器连入因特网。
通过中心AP所形成的局域网就是我们平时所说的wifi , 在MAC层使用CSMA/CA多点接入载波监听/碰撞避免协议(与经典以太网中使用的CSMA/CD不同) 。现在,WIFI几乎成为了无线局域网WLAN的同义词。
现在许多地方,如办公室、机场、快餐店、旅馆、购物中心等都能够向公众提供有偿或无偿接入WIFI的服务, 这样的地点就叫做热点 ,也就是公众无线入网点。由许多热点和接入点AP连接起来的区域叫做热区。
本书系统深入地介绍了物联网的基本概念、体系结构、感知层和网络层相关的通信技术。
全书共12章,分为三大部分:第一部分讲述物联网的基本知识,包括第1章物联网概述和第2章物联网体系架构;第二部分讲述感知层通信技术,包括第3章工业控制网络技术、第4章短距离无线通信技术和第5章无线传感器网络;第三部分讲述网络层通信技术,包括第6章接入网技术、第7章无线局域网技术、第8章电话通信网技术、第9章移动通信技术、第10章传送网技术、第11章虚拟专用网技术和第12章计算机网络技术。每章后都配有思考题。
本书注重选材,内容翔实,层次清楚,编写方法新颖,既可作为高等学校物联网专业以及信息、通信、电子、计算机、工程管理等专业本科生的教材,也可作为从事物联网研究的专业技术人员、管理人员,特别是从事物联网研究和设置的人员的参考书。
WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用,并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。
WiFi技术定义
WiFi(Wireless Fidelity)是一种将电子终端设备以无线方式互相连接的局域网通讯技术。WiFi技术基于IEEE 80211标准,该标准是由电气和电子工程师协会(IEEE)定义的无线局域网通信标准,通过定义一个媒体访问控制层(MAC)和数个物理层(PHY)规范标准为便携式、可移动终端设备建立局域网无线连接。
根据IEEE 80211标准的定义,WiFi网络架构可分为独立型基本服务集(Independent Basic Service Set)、基础结构型服务集(Infrastructure Basic Service Set)、网状基本服务集(Mesh Basic Service Set)以及扩展服务集(Extended Service Set)。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用,并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。
物联网无线传输技术
在物联网通信技术体系中,WiFi、蓝牙、Zigbee同属无线局域网技术,主要面向通信范围较小的场景,三类技术在传输速率、传输距离、功耗等方面存在差异。
国际WiFi联盟简介
国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别,不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同。
国际WiFi联盟国际WiFi联盟(WiFi Alliance,WFA)成立于1999年,是负责WiFi技术应用产品认证及商标授权的国际组织。电气和电子工程师协会(IEEE)为WiFi技术创建IEEE 80211标准,但不负责测试、认证相关技术产品,国际WiFi联盟填补技术认证方面的空白,通过建立和执行WiFi相关产品认证标准,对技术相关产品的互 *** 作性、兼容性等进行测试、验证,以进一步推动WiFi技术规范应用。当相关技术产品通过国际WiFi联盟的测试后,产品的相关制造商、经销商即可获得授权,在产品上使用“WiFi CERTIFICATE”商标。国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别,不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同,其中,面向大、中型企业的成员级别包括贡献者会员和实施者会员,面向小型企业的成员级别包括入门级参与者会员和入门级实施者会员。
WiFi行业产业链分析
中国分立器件领域8英寸晶圆制程整体落后于国际领先水平,并向后制中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商,中游的路由器供应商、WLAN设备供应商,以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商约着中国小信号分立器件设计能力的发展。
中国WiFi行业产业链
中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商,中游的路由器供应商、WLAN设备供应商,以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商。上游的芯片供应商为模组供应商提供WiFi芯片产品,模组供应商为中游的路由器供应商和WLAN设备供应商提供通讯设备模组产品。中游的路由器供应商和WLAN设备供应商为下游提供路由器、WLAN设备等无线网络设备产品。下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商为最终用户提供基于WiFi技术的终端产品以及应用服务。
产业链上游分析
WiFi芯片市场高度集中,海外大型传统集成电路设计厂商占据主导地位,而伴随着WiFi 6标准的推广,头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。
WiFi芯片市场状况:WiFi芯片市场集中度高,以海外厂商为主,博通、高通、Marvell、Celeno、Quantenna等头部厂商占据约80%市场份额。
WiFi芯片市场价格:WiFi芯片可分为终端设备芯片和网络设备芯片,其中,终端设备芯片市场平均单价区间约为5-10元,网络设备芯片市场平均单价区间约为20-30元。
WiFi芯片市场参与者:WiFi芯片市场参与者包括以博通、高通、Marvell、Celeno、联发科等为代表的大型传统集成电路设计厂商,和以乐鑫科技、南方硅谷、联胜德、新岸线等为代表的中小型集成电路设计企业。
WiFi芯片市场发展前沿:WiFi 6为最新WiFi技术标准,博通、高通、Marvell等WiFi芯片头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。2019年,WiFi芯片市场发生多起芯片厂商收购事件,传统集成电路头部厂商通过收购WiFi芯片相关厂商打进WiFi产业链上游市场,为其在物联网应用市场的战略布局作铺垫。
WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展,按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。
WiFi模组市场状况:相比WiFi芯片,WiFi模组生产门槛更低,厂商数量众多,市场竞争更激烈,WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展。
WiFi模组市场价格:WiFi模组可分为终端设备模组和网络设备模组,其中,网络设备模组市场平均单价区间约为40-60元。不同类型终端设备所采用的WiFi模组产品价格存在差别,其中,手机端WiFi模组市场平均单价区间约为5-20元,智能家居类终端设备WiFi模组市场平均单价区间约为15-45元。
WiFi模组市场参与者:按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。终端设备类厂商典型代表包括华为、小米、三星等,芯片类厂商典型代表包括高通、博通、联发科等,物联网应用服务类厂商包括涂鸦智能、利尔达等,网络设备类厂商包括锐捷科技、华为、TP-Link等。
WiFi模组市场发展:现阶段,相比手机端WiFi模组,应用于智能家居、智慧城市等物联网场景的WiFi模组价格仍处于较高水平,仍有较大下降空间。
产业链中游分析
多家厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品,而该类产品定价高,主要面向游戏场景,无线速率达3,000Mbps以上。
WiFi路由器:信号传输重要设备
WiFi路由器可将有线网络信号转换为无线网络信号,为安装WiFi模组的手机、笔记本电脑、智能家电等终端设备提供信号传输功能。在中国市场中,WiFi路由器代表厂商包括TPLink、华为、小米、华硕、Netgear等。
多家厂商发布WiFi 6路由器产品
在WiFi 6技术标准应用推广步伐逐步加快的发展背景下,TP-Link、华为、小米、华硕、Netgear等多家路由器厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品以迎合市场发展需求,而从产品的发展情况分析,现阶段的WiFi 6相关路由器产品定价高,多采用4核芯片,主要面向游戏场景,无线速率均在3,000Mbps以上,其中,华硕GT-AX11000的速率可达11,000Mbps以上。伴随WiFi 6路由器应用规模进一步扩大,相关产品价格将趋于下降。
现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主,市场集中度高,新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备,市场竞争愈发激烈。
WLAN设备:WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网)指以无线电波为数据传输介质将计算机设备相互联通,构成资源共享的局域网络体系。构成WLAN网络的设备包括WLAN终端设备、AP(Access Point,无线接入点)、AC(Access Controller,无线控制器)、PORTAL服务器等。
WLAN设备产品及应用服务:WLAN设备厂商主要为用户提供AP和AC设备,并可为用户提供WLAN网络整体解决方案。WLAN设备产品及应用服务可分为商用级和消费级两个层级,而现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主,主要面向产业园区、机场、火车站等大型应用场景。
WLAN设备市场竞争格局:WLAN设备市场集中度高,思科、Aruba-HPE、Ubiquiti、ARRIS、华为占据全球市场约80%份额,而中国市场中,新华三、锐捷网络、华为、信锐技术、思科的市场份额约共达90%。在中国通信运营商2019年WLAN设备大型集中采购项目中,锐捷网络、新华三多次中标。
WLAN设备市场发展前沿:新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备,如锐捷网络的RG-AP880、华为的AirEngine系列等,头部厂商在WiFi 6 WLAN设备方面的竞争将愈发激烈,WLAN设备市场将保持高度集中的发展态势。
产业链下游分析
消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景,但近5年来,以智能手机为代表的消费级电子终端市场规模逐步下滑,WiFi技术逐步向物联网应用场景渗透。
消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景
手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景,在消费级电子终端市场发展带动下,WiFi产业基础逐步建立。现阶段,市场中的多数智能手机、平板电脑、笔记本电脑产品均支持WiFi技术,其中,约50%的WiFi连接设备为智能手机。近5年来,中国智能手机出货量从2015年的46亿部下滑至2019年的37亿部,下滑趋势明显,对WiFi产业产生不利影响。伴随WiFi 6标准逐步推广,苹果、华为、三星、小米、vivo、OPPO等智能手机厂商逐步加快WiFi 6相关产品布局,以在竞争愈发激烈的智能手机市场中取得发展优势。
WiFi技术正重点渗透物联网应用场景
近5年来,伴随着消费级电子终端市场规模逐步下滑,WiFi技术逐步拓展应用市场,向智能家居、智慧城市、智能制造等物联网应用场景渗透,其中,WiFi技术在智能家居场景的应用推广步伐较快。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,能迎合智能家居场景的应用需求。除WiFi外,蓝牙、Zigbee等局域网技术亦是智能家居场景的常用无线传输技术,三种技术之间存在竞争关系。在中国市场中,基于WiFi技术的物联网应用服务商典型代表包括小米、欧瑞博、涂鸦智能、紫光物联网等。
市场规模
近5年来,在消费级电子终端设备市场发展步伐趋于滞缓的背景下,中国WiFi芯片市场规模有所下滑,预计未来5年,WiFi 6标准及物联网应用将带动WiFi芯片市场进一步增长。
中国WiFi芯片市场规模
现阶段,WiFi技术仍主要应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等传统消费级电子终端设备,WiFi芯片市场与消费级电子终端市场密切相连。近5年来,消费级电子终端设备市场规模呈现下滑趋势,以手机为例,中国手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰,而2017-2019年,中国手机出货量逐年下滑,对WiFi芯片市场造成不利影响。按芯片销售额进行计算,中国WiFi芯片市场规模从2015年的1729亿元下滑至2019年的1680亿元。近两年来,智能家居、智慧城市等物联网领域对WiFi芯片产品需求愈发提升,中国WiFi芯片出货量有所回升。
WiFi芯片市场未来发展
WiFi 6芯片产品将成为主流:现阶段,支持WiFi 6标准的芯片产品出货量仍不高,而伴随着WiFi 6标准逐步应用推广,预计至2023年,支持WiFi 6标准的芯片在WiFi芯片总出货量中的占比有望达90%
物联网应用占比将逐步提升:在手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端出货量逐步下滑的背景下,WiFi技术将加快渗透至智能家居、智能制造等物联网应用场景,相关芯片应用占比将逐步提高。
新型应用场景将日益增多:除传统消费级电子终端和物联网应用外,WiFi技术在VR/AR、超高清视频等新型高速率应用场景亦具有高适用性,预计针对此类应用的WiFi芯片将在未来5年不断增多。
WiFi行业发展驱动因素
WiFi 6标准推动技术升级
WiFi 6标准通过引入OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术、BSS着色机制、TWT技术等技术实现升级发展。
WiFi技术每4-5年实现一次迭代升级,而最新的WiFi 6标准于2018年推出市场。在WiFi 6标准中,OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术分别在频率空间和物理空间上提供多路并发技术支持,显著提升网络整体性能与速度,降低网络时延,优化用户体验。BSS着色机制可降低同频道干扰,有效提升频谱资源利用效率。WiFi 6标准还通过引入TWT技术降低终端设备功耗,有利于WiFi技术在物联网领域进一步应用推广。
基于WiFi 6标准的多方位性能升级,支持WiFi 6标准的芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等产品市场需求日益提升,WiFi 6标准将推动WiFi行业进一步发展。
WiFi 6标准实现多方面性能提升:相比WiFi 4、WiFi 5等历代标准,WiFi 6标准在带宽、 设备连接数量、时延、功耗等多方面实现提升。WiFi最高调制从WiFi 5的256QAM提升至WiFi 6的1,024QAM,可在高密度用户环境下实现高速率、低时延网络传输。此外,WiFi 6标准还将每个频段的载波发送时间从Wi-Fi 5标准的32毫秒提升至128毫秒,有效降低丢包率和重传率。
WiFi 6标准相关产品不断增多:自WiFi 6标准发布以来,市场中的WiFi 6标准相关产品数量不断增多,有利于行业进一步发展。从市场产品情况分析,WiFi 6标准相关产品主要集中在芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等方面,其中,以无线AP和手机终端发展最为突出。在无线AP方面,华为、锐捷网络、新华三等厂商走在前列,而在手机终端方面,苹果、华为、三星、小米等手机大厂在WiFi 6手机产品方面的竞争亦愈发激烈。
智能家居应用市场快速扩张
WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术,在智能家居应用市场快速扩张的发展背景下,WiFi技术产业发展步伐日益加快。
中国智能家居市场快速扩张:在人工智能、物联网、云计算、大数据等智能技术赋能下,智能家居行业快速发展,相关产品数量增长迅猛。此外,伴随着中国居民人均可支配收入日渐提高,消费者对智能家居产品的消费能力亦不断提高,推动中国智能家居市场逐步扩张。中国智能家居市场规模从2015年的1,6544亿元增长至2019年的3,8762亿元,年复合增长率达237%。预测未来5年,消费者对智能家居的认知度将日益提升,智能家居产品普及度将逐步提高,智能家居市场规模将进一步扩张。
WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术:WiFi技术具有高速率、高宽带、安全可靠等突出优点,可满足智能家居应用需求,是智能家居场景重要无线组网连接技术。根据中国智能家居产业联盟数据,2018年,WiFi在中国智能家居行业组网连接技术体系中的应用占比达194%,为智能家居场景第二大无线传输技术。得益于中国智能家居市场快速发展,应用WiFi技术的智能家居设备数量不断增长,WiFi产业发展步伐日益加快。
中国WiFi行业发展风险因素
中国WiFi行业发展风险主要体现在需求端和技术应用端:在需求端,智能手机出货量趋于下滑不利于WiFi产业发展;在技术应用端,WiFi面临其他物联网通信技术竞争风险。
需求端风险:智能手机出货量趋于下滑
手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术的核心应用市场,其中,约50%的WiFi连接设备为智能手机。中国智能手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰后逐渐下滑,从2016年52亿部下降至2019年的37亿部,下滑趋势明显。作为下游应用需求端的核心代表,智能手机市场逐渐萎缩对WiFi产业链上、中游发展带来明显发展风险,行业发展压力加大。
技术应用端风险:其他物联网通讯技术竞争风险
在传统消费级电子终端市场发展步伐趋于滞缓的背景下,WiFi技术逐步转移目标应用市场,正重点渗透物联网应用场景。在物联网应用场景中,WiFi技术面临来自NB-IoT、LoRa、Zigbee等无线传输技术竞争。相比NB-IoT、LoRa等技术,WiFi技术在功耗、连接设备数量等方面处于劣势。此外,WiFi模组价格下滑幅度小于其他技术模组产品,不利于其在物联网领域进一步应用推广。
中国WiFi行业相关政策法规分析
中国政府发布的多部重要产业规划均对无线通信、无线局域网技术提出相关发展要求及指引,有力推动WiFi行业进一步发展。
2016年7月,中共中央、国务院发布《国家信息化发展战略纲要》,提出要统筹国家现代化建设需求,实现信息基础设施共建共享,协调频谱资源配置,科学规划无线电频谱,提升资源利用效率,该政策内容有利于中国频谱资源规范化配置,使WiFi技术在稳定频谱环境下运作。2019年2月,中共中央、国务院发布《粤港澳大湾区发展规划纲要》,提出要推动珠三角无线宽带城市群建设,实现免费高速无线局域网在大湾区热点区域和重点交通线路全覆盖,实现城市固定互联网宽带全部光纤接入,WiFi作为无线局域网重要技术之一,将在粤港澳大湾区逐步推广应用。
中国WiFi行业发展趋势
WiFi 6将与5G技术形成互补共存关系
5G和WiFi 6均应用MIMO相关技术,同具有高速率、低时延等突出优势,而两者的技术本质和应用优势各不相同,5G将重点面向户外场景,WiFi 6将重点面向户内场景。
5G和WiFi 6为通讯领域两大前沿技术,两种技术同具有高速率、低时延等优势,均可应用于物联网、虚拟现实、超高清视频等应用领域。而从两种技术的本质特性分析,5G为广域网授权频谱技术,重点面向户外应用场景,WiFi 6为局域网非授权频谱技术,重点面向户内应用场景,两者的应用优势各不相同。WiFi 6可改善5G通信在户内场景穿透性差、覆盖率低、功耗高等问题,5G可改善WiFi 6在户外场景无法实现大量设备远距传输的问题,两者将逐步形成互补共存关系。
新兴应用场景不断增多
伴随着WiFi 6标准逐步应用推广,WiFi网络的高速率、低时延、低功耗等性能优势将更加突出,应用WiFi网络的新兴应用场景不断增多。
相比WiFi 4、WiFi 5等历代WiFi技术标准,WiFi 6在带宽、网络速率、网络时延、功耗等方面实现提升,从而进一步拓展WiFi技术应用场景。从WiFi技术的应用发展情况分析,第一阶段以手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端为驱动,第二阶段以智能家居、智慧城市等物联网应用为驱动,第三阶段以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速率应用为驱动,而在WiFi 6技术标准发展推动下,WiFi技术向第三阶段迈进的步伐日益加快。
中国WiFi行业市场竞争格局
中国WiFi芯片厂商的发展水平与海外头部厂商相比有较大差距,仍需进一步提高,而WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点,WiFi 6相关网络设备、终端设备产品将不断增多。
中国厂商在WiFi芯片环节参与度最低:WiFi芯片市场集中度高,以海外厂商为主,中国厂商在WiFi芯片环节的参与度最低。在中国芯片厂商中,乐鑫科技在WiFi MCU芯片方面逐渐积累优势,华为在最新发布的AX3 WiFi路由器中应用其自研的凌霄系列芯片,中国厂商的发展步伐日渐加快,但和海外头部厂商相比仍有较大差距。
WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点:WiFi产业链各环节厂商陆续研发支持WiFi 6标准的产品,WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点。近两年来,支持WiFi 6标准的WLAN设备、路由器、手机终端产品受到市场高度关注,而在WiFi 6相关产品方面走在前列的厂商包括华为、小米、锐捷网络等。华为在路由器、WLAN设备、手机终端等方面均布局WiFi 6相关产品,其中以AirEngine系列WLAN设备发展最突出。小米在WiFi 6路由器、手机终端、智能家居设备等方面走在前列。
返回搜狐,查看更多物联网其实到目前为止也没有一个精确的定义,一般来说,我们认为物联网是传统的互联网向物理世界的一个延伸。通过连接物理世界,使得网络能够更好的为人类服务。物联网能够广泛用在生产和生活的各个方面,产生了如智慧家庭、智慧城市、智慧农业、智慧医疗、智慧环境等一系列相关的应用场景。
涉及的主要技术包括以下几种:
1、传感器网络技术
传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成,用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。
作为物联网感知和获取数据信息的重要手段,传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。
无线传感器网络主要由三大部分组成,包括节点、传感网络和用户这3部分。其中,节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围,整个范围按照一定要求能够满足监测的范围;传感网络是最主要的部分,它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集,然后对这些节点信息进行一定的分析计算,将分析后的结果汇总到一个基站,最后通过卫星通信传输到指定的用户端,从而实现无线传感的要求。
构成传感器节点的单元分别为:数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。
(1) 数据采集单元,通常都是采集监测区域内的信息并加以转换,比如温湿度、光照度等;
(2) 数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主;
(3) 数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等;能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积,会选择微型电池的构成形式。
2、RFID技术
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID),是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术,通过无线射频来对电子标签进行读写,以达到自动识别目标以及信息交换目的。
RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成,其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号,当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时,就会利用感应电流所获得的能量(无源RFID),或者主动发送无线电信号(有源RFID)将标签芯片内所存储的产品信息发送出去,读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后,再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。
RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成。一般由阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理。
(1)标签:标签由耦合元件及芯片组成,每个电子标签都具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID(用户身份z明),其在制作标签芯片时存放在ROM中,无法修改,其对物联网的发展有着很重要的影响。
(2)阅读器:阅读器是读取或写入标签信息的设备,可设计为手持式或固定式等多种工作方式。对标签进行识别、读取和写入 *** 作,一般情况下会将收集到的数据信息传送到后台系统,由后台系统处理数据信息。
(3)天线:天线是用来在标签和阅读器之间传递射频信号。射频电路中的天线是联系阅读器和电子标签的桥梁,阅读器发送的射频信号能量,通过天线以电磁波的形式辐射到空间,当电子标签的天线进入该空间时,接收电磁波能量,但只能接收其很小的一部分。
3、嵌入式系统技术
嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的,能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术,使得传统的机电产品智能化,并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能,用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。
由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等,使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。嵌入式系统的核心由一个或多个微处理器或微控制器组成,这些微处理器或微控制器经过预编程以执行一些任务。嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的。嵌入式系统需要与应用紧密结合的,它具有很强的专用性,必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。用先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的知识集成系统。
从应用角度可分为通用型嵌入式 *** 作系统和专用型嵌入式 *** 作系统。常见的通用型嵌入式 *** 作系统有Linux、VxWorks、Windows >摘 要:对物联网的技术信息进行了综合分析,介绍了物联网的起源、基本概念、国内外的研究现状和应用现状,讨论了物联网的体系结构、感知及终端技术、物联网的安全、智能化等关键技术,最后结合中国物联网的发展及产业现状,提出了物联网的应用与技术建议。
关键词:物联网(IOT);射频识别(RFID);网络应用;关键技术
中图分类号:TP3934 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展,智能化管理与服务也得到快速发展,物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统,其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变,可大大提高生产力和社会运行效率,提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后,世界信息产业的第3次革命。
早在1995年,比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念,但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年,美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年,在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上,美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”,从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末,但近年来,随着信息技术的发展,物联网才真正引起人们的关注。2005年,在信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》[2]。《报告》指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临:通过一些关键技术,用互联网将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以上网,世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段:2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域;2010—2015年实现物与物之间的互联;2015—2020年进入半智能化阶段;2020年之后实现全智能化。目前,物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期,物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链,这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用,但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统,根据信息生成、传输、处理和应用过程,可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成,可以部署于世界任何地方、任何环境之中,被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术,是联系物理世界和信息世界的纽带,主要作用是感知和识别物体,采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备,也包括各种智能电子产品用来人工信息生成,主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来,各类可联网的电子产品层出不穷,智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及,人们可以随时随地接入互联网,分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入,是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准),无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准),无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准),无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。目前工业无线通信系统还在发展,主要用于工业自动化、物联网、能源管理、安全监控、安全监控、物流和仓储、农业和环境监测等,主要是用于设备间相关数据、声音或等信息的相互通信、传输或监控。
当然,无线通信系统最大的问题是抗干扰能力,特别是工业使用领域,那么,具有双模的无线透传设备刚好可以解决这个问题。本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准,帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。
首先说一下IEEE 802154,IEEE 802154是一种技术标准,目前常用的无线通讯协议大多数是在802154标准规定的底层协议基础上,开发的上层协议而演变出来的,它规定了低速率无线个域网 (LR-WPAN)的 物理层 和 媒体访问控制 ,并由 IEEE 80215 工作组维护,该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础,另外像诸如 ISA10011a , WirelessHART ,WIA-PA , 6LoWPAN 和 SNAP 规范,每个标准规范都是通过开发IEEE 802154中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准,Lora是基于IEEE802154g标准进行了上层标准的扩展定义,而IEEE802154g是在IEEE802154基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE80211b标准创建的一种无线局域网技术,通常使用24G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802151是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准,应用于无线个人区域网(WPAN)。可以说原版IEEE802151来源于蓝牙规范并与蓝牙11完全兼容使用。
接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术,有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。
ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802154标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议,应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。
WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互 *** 作的无线通讯标准,满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分,除了保持现有HART设备、命令和工具的能力,它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591(Ed10),是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在24GHz频段上的无线电IEEE802154标准,采用直接序列扩频(DSSS)、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术,WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域,弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例,从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品,从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等,逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。
WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系,2008年10月,该规范获得了国际电工委员会(IEC)全体成员国96%的投票,成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802154标准,通讯速率250kbps,频段24GHz,工业室内通讯距离200m,室外环境可达800m,数据可靠性大于99%,自适应跳频技术,避免干扰,冗余路由技术,自组织修复网络。同时支持HART命令,兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。
LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议,基于IEEE 802154g标准,它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段,包括433、868、915 MHz。
WiFi俗称无线宽带,又叫80211b标准,工作在24GHz或者5GHz频段,最高传输速率能达到11Mbps,网络覆盖范围最高可达300m,适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致,所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中,也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中,这样,就可以利用已有的宽带有线接入资源,迅速地部署WLAN网络,形成无缝覆盖。
蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初,就建立了统一全球的目标,向全球公开发布工作频段为全球统一开放的24GHz工业、科学和医学(ISM)频段。从目前的应用看,蓝牙体积小、功率低,其应用早已不局限于计算机外设,可以集成到任何数字设备中,尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点,一是全球范围适用,无需申请许可证,二是同时可传输语音和数据,三是可以建立临时性对等连接,四是具有很好的抗干扰能力。
窄带物联网(NB-IOT)是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求,制订的一个新的蜂窝物联网的标准(CIOT),这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准,主要是用在终端与基站之间的约定,包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用,基于IEEE802154标准自主开发的一种无线通信协议,具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力,可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因,能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端,较往代产品效率提高近四倍。
1、更高速灵敏的反馈
基于高精度的网络同步性能,所有设备可以工作在最优的功耗状态下,保持全网秒级的响应速度,可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。
2、更丰富的应用方式
同步网络下的节点,真正实现协同工作,赋予数据在无线应用中时间的属性,无论星型,树状等网络模式,均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。
3、更低的维护成本
协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ,针对不同工况及应用需要,兼容有线状态分析系统的采集需求;时间同步及低功耗设计,在确保网络运行精准的同时,降低了设备的无效工作时间,使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗,可改善设备的维护周期,降低维护难度和平均维护成本,为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别:
NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA
组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关
网络部署方式节点节点+网关
受现场遮挡影响
节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关
传输距离远距离,基站覆盖10公里以上远距离,可达十几公里短距离
10-100m
短距离50米10米不含中继200m不含中继200m
单网接入节点容量约20万理论约6万,实际500-5000理论6万,一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万,一般200-500个
电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池
成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元
频段License频段
运营商频段
unLicense频段
Sub-GHZ(433/868/915MHz)
unLicense频段
24GHz
24G和5G24GunLicense频段
24GHz
unLicense频段
24GHz
传输速度理论160kbps-250kbps
实际小于100kbps
03-50kbps理论250kbps,实际小于100kbps24G:1-11Mbps
5G:1-500Mbps
1M理论250kbps理论250kbps
网络时延6-10sTBD<1s<1s<1s<1s<1s
适合领域户外户外,工厂工厂,室内办公室,工厂移动设备工厂,车间工厂,车间
联网所需时间3 30ms3s10s3s3s题主是否想询问“物联网节点之间的无线通信不会受到什么的影响”?时间。物联网节点之间的无线通信在运行时,不会受到时间的影响。物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程。
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