物聯(lián)網(wǎng)無線連接技術(shù)有哪些 6類技術(shù)優(yōu)缺點分析

計訊物聯(lián)
LoRa技術(shù)應(yīng)用典型場景包括:超長電池壽命(幾年),節(jié)點之間長距離通信,低速率(如每小時只要傳遞幾次數(shù)據(jù))。和NB-IoT技術(shù)一樣,也可以犧牲低功耗指標(biāo)來提高速率。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)深入我們生活,方方面面都能出現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)項目應(yīng)用。那么,物聯(lián)網(wǎng)無線連接技術(shù)有哪些呢?計訊小編以6類無線技術(shù)為例,深刻分析各類優(yōu)缺點。

1、以太網(wǎng)

以太網(wǎng)(Ethernet)是一種局域網(wǎng)通信技術(shù),IEEE組織的IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它規(guī)定了包括物理層的連線、電子信號和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)使用雙絞線作為傳輸媒介,在沒有中繼的情況下,最遠(yuǎn)可以覆蓋200米的范圍。最普及的以太網(wǎng)類型數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mb/s,更新的標(biāo)準(zhǔn)則支持1KMb/s和10KMb/s的速率。

以太網(wǎng)技術(shù)的最大優(yōu)點是它是目前應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù),已經(jīng)逐步取代了其他局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET等?,F(xiàn)在我們熟悉的互聯(lián)網(wǎng)就是指所有這些大大小小的局域網(wǎng)連接在一起以后,形成的覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)。

2、串口通信技術(shù)

串口(Serial port)是一種非常通用的用于設(shè)備之間通信的接口,也廣泛用于設(shè)備以及儀器儀表之間的通信。常見的串口有RS-232(使用25針或9針連接器)和工業(yè)電腦應(yīng)用的半雙工RS-485與全雙工RS-422。

串口通信使用串行方式進行通信,即串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)序列,典型地,串口用于ASCII碼字符的傳輸。串口通信使用3根線完成:地線,發(fā)送和接收。串口通信可以在使用發(fā)送線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用接受線接收數(shù)據(jù),它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)距離的通信,其通信長度可達1200米。

(1)、優(yōu)點

串口通信的最大有點就是普及率高,串口至今PC電腦還是標(biāo)配,通常為了方便連接打印機,大部分的工業(yè)設(shè)備都有串口,那些沒有串口的設(shè)備,在其開發(fā)時,常見方法也是通過串口連接到進行開發(fā)的電腦上的,因此串口是設(shè)備進行通信的最簡單最容易的方法。

另外值得一提的是,如果不考慮連接串口的線纜,串口通信的成本非常低。

(2)、缺點

串口通信的組網(wǎng)能力差,雖然通常情況比無線穩(wěn)定,但是在工業(yè)環(huán)境中,也容易受到線纜所處環(huán)境的電磁影響出現(xiàn)通信不穩(wěn)定,甚至串口燒壞的情況。串口的通信速度以太網(wǎng)比起來還是有很大差距,一般來講,只適合低速率和小數(shù)據(jù)量的通信。

3、Modbus

同前面幾種通信技術(shù)不一樣,通常認(rèn)為Modbus只是使用串行方式進行通信的應(yīng)用層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),它并不包含電氣方面的規(guī)范。Modbus最初是Modicon于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信而發(fā)表的,后來衍生出Modbus RTU,Modbus ASCII和Modbus TCP三種模式,前兩種所用的物理接口是上面介紹的串口,后一種使用Ethernet接口。

隨著PLC在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,Modbus也成為工業(yè)領(lǐng)域最受歡迎的通信協(xié)議,它采用主/從(Master/Slave)方式通信,即一對多的方式連接,一個主控制器最多可以支持247個從屬控制器。

(1)、優(yōu)點

Modbus的主要優(yōu)點有:

標(biāo)準(zhǔn)化、開放,免費使用,無許可證費,無需知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)。

支持多種電氣接口,如串口和Ethernet接口等,支持多種傳輸介質(zhì),如雙絞線、光纖、無線等。

Modbus協(xié)議的幀格式簡單、緊湊,通俗易懂。易開發(fā),易用。

(2)、缺點

Modbus主要存在以下問題:

組網(wǎng)能力差,只有主從方式通信

網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有限,從屬控制器數(shù)量限制了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

安全性差,無認(rèn)證、無權(quán)限管理,明文傳輸使得它在非受控環(huán)境下是非常有風(fēng)險的

4、GPRS

GPRS是通用分組無線電服務(wù)*(General Packet Radio Service)的縮寫,GPRS是終端和通信基站之間的一種遠(yuǎn)程通信技術(shù)。

無線電服務(wù)最早采用模擬通信技術(shù),被成為第一代移動通信技術(shù),后來采用數(shù)字通信技術(shù),稱為第二代移動通信技術(shù),其中全球移動通訊系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications),即GSM的應(yīng)用最廣泛最為成功。GSM主要是為了傳輸話音設(shè)計的,話音在傳輸時,獨占一個頻道。

GPRS可說是GSM的延續(xù),它以封包方式來傳輸數(shù)據(jù),不獨占頻道,因此可以較好利用GSM上空閑的頻道資源。GPRS的傳輸速率可達到56~114Kbps。用戶使用該項數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),可以連接到電信運營商的通信基站,進而連接到互聯(lián)網(wǎng),獲取互聯(lián)網(wǎng)信息。GPRS由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(ETSI)推出,后來移交給第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project)即3GPP負(fù)責(zé)。

(1)、優(yōu)點

由于GSM的網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍很廣,實際上可以使用GPRS業(yè)務(wù)的地域也很廣,這是GPRS技術(shù)的主要優(yōu)點。

其次,GPRS終端可以在信號覆蓋范圍內(nèi)自由地漫游,開發(fā)商無需在開發(fā)任何其他通信設(shè)備(由運營商負(fù)責(zé)),用戶使用方便。

最后,由于移動通信終端的普及,其成本已經(jīng)大大降低,因此在物聯(lián)網(wǎng)中采用GPRS通信技術(shù),其硬件成本相比Wi-Fi或者ZigBee都有較大的優(yōu)勢。

(2)、缺點

GPRS終端在通信時要使用電信運營商的基礎(chǔ)設(shè)施,因此需要繳納一定的費用,即數(shù)據(jù)流量費,這個服務(wù)費用限制了大量設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。

GPRS的速率較低,是另外一個問題。

GPRS通信質(zhì)量受信號強弱影響較大,無信號覆蓋或者較弱的地方通信效果很差,可能影響業(yè)務(wù)的完成。

5、NFC

NFC,Near-field communication,中文常翻譯為近場通信。NFC是一種短距高頻的無線電技術(shù),屬于RFID技術(shù)的一種,工作頻率在13.56MHz,有效工作距離在20cm以內(nèi)。其傳輸速度有106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s三種。通過卡、讀卡器以及點對點三種業(yè)務(wù)模式進行數(shù)據(jù)讀取與交換。

物聯(lián)網(wǎng)無線連接技術(shù)有哪些6類技術(shù)優(yōu)缺點分析

NFC最早是于2002年由飛利浦半導(dǎo)體、諾基亞和索尼共同研發(fā)。2004年,NFC論壇成立,致力于近場通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和推廣。

(1)、優(yōu)點

NFC通信距離非常短,但因此通信保密性好。

NFC卡無功耗,讀卡器功耗也較低,可以適用于很多無功耗,或者低功耗的應(yīng)用場景中。

NFC方案的成本較低,尤其是NFC卡成本非常低,特別適合覆蓋大量非智能物體。

NFC通信技術(shù)目前在移動支付和消費類電子等方面有廣泛的應(yīng)用。例如很多手機都已經(jīng)支持NFC應(yīng)用,公交卡這類的小額支付系統(tǒng)都是使用的NFC技術(shù)。

(2)、缺點

NFC沒有其他無線通信那種無線信號被竊聽的風(fēng)險,但是其NFC卡過于簡單以及被動式響應(yīng)的設(shè)計也是不安全的因素。見到報道的風(fēng)險例如:即NFC銀行卡內(nèi)的交易信息,很容易被其他讀卡器,甚至智能手機讀取。

另外,如通信距離短,通信速率低,也是它的缺點,這限制了NFC只適合特定的某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

6、LoRa

LoRa來源于Long Range這個單詞,是一種長距離通信的通信技術(shù)。LoRa技術(shù)基于線性Chirp擴頻調(diào)制,延續(xù)了移頻鍵控調(diào)制的低功耗特性,但是大大增加了通信范圍。Chirp擴頻調(diào)制有長距離傳輸以及很好的抗干擾性,已經(jīng)在軍事和航天通信方面應(yīng)用多年。極端情況下,LoRa的單個網(wǎng)關(guān)或者基站可以覆蓋整個城市或者幾十公里。

(1)、LoRa的應(yīng)用場景

LoRa技術(shù)應(yīng)用典型場景包括:超長電池壽命(幾年),節(jié)點之間長距離通信,低速率(如每小時只要傳遞幾次數(shù)據(jù))。和NB-IoT技術(shù)一樣,也可以犧牲低功耗指標(biāo)來提高速率。

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