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当电锅炉遇上物联网,颠覆正在来临

2019年06月20日 16:58来源:未知手机版

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当电锅炉遇上物联网,颠覆正在来临2019-06-20 来源:人民邮电报 作者:董博远

物联网正在被越来越多的人熟知并使用。从物联网发展史上看,最早的应用可追溯到1990年施乐公司推出的能够联网的自动售货机,而今天,随着以物联网为代表的新一代信息通信技术加速与传统行业融合,更多的新技术和新应用涌现。其中,基于物联网的新型锅炉系统正在兴起。

“主流”通信技术

在物联网的应用场景中,很多情况下人和设备只需要在视距范围内通信,比如家庭、商场、车间等。但也存在长距离通信的情况,比如城市的网格化空气质量检测网、无人驾驶等。通常,业界将100米以内的通信定义为短距离通信,而超过1公里的通信则称为长距离通信。

从实际应用上看,目前没有任何一种通信技术能够满足所有物联网设备的通信需求,因而综合考虑功耗、成本、效率等因素,多数物联网项目都会使用多种通信技术。下面,就来看看在物联网中应用的几种主要的通信技术。

短距离通信

在物联网中应用的短距离通信技术有蓝牙、WiFi、ZigBee、射频识别(RFID)及近场通信(NFC)。

在民用级物联网中,蓝牙和WiFi两种技术被广泛使用,这两种技术的优势在于目前智能手机中已经集成了相关的硬件,大大降低了用户的联网成本,而且具有很好的用户体验。

蓝牙技术最早由IBM公司提出,目前已发展到5.0版本,它针对物联网场景做了很多优化,能以很低的功耗服务于家居类的物联网应用。WiFi技术的特点并不在低功耗上,而是在高带宽上。主流的802.11ac标准在理论上能够达到1.3Gbps的传输速率,而即将应用的802.11ad标准将会把传输速率提高到约7Gbps,能够为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。

工业级别的物联网场景中,常见的短距离通信技术当属ZigBee,它可工作在2.4GHz、868MHz和915MHz频段上,分别具有最高250kbps、20kbps和40kbps的传输速率,它的传输距离在10m~75m的范围内,由ZigBee组成的类似于移动网络的蜂窝状结构可以把网络覆盖范围扩展到几百米甚至几公里,ZigBee以其高容量、低功耗、低成本、支持Mash网络等优点一度被认为是最有前景的物联网通信技术,但由于ZigBee协议没有开源,无法使用IP协议等原因限制了它在实际中的应用。

在物联网近距离通信技术中,除了用于连接的技术之外,还有用于感知的通信技术,典型的感知类通信技术有RFID和NFC。RFID技术衍生的产品大概有三大类:第一类是公交卡、银行卡、二代身份证等无源RFID产品;第二类是由智能监狱、智能医院等场景衍生出来的有源RFID产品,由内置电池驱动的发射电路能够主动将信息送到十几米远的感知设备中,属于远距离自动识别类;第三类是半有源RFID产品。简言之,就是近距离激活定位,远距离识别及上传数据,典型的应用场景有停车场的管理系统。NFC也是一种超短距离的高频无线通信技术,允许电子设备在不到10厘米的范围内进行数据交换。NFC属于RFID范畴,在智能手机上有广泛应用。

长距离通信

物联网场景下的长距离通信,既有基于传统授权频率的通信技术,如GPRS、3G、4G、5G等,也有使用非授权频率通信技术,如LoRa等,两者各有优劣,互为补充。

在授权频率体系中,GPRS是最传统的通信技术,GPRS是GSM的一种移动数据业务,依托于2G网络。得益于运营商不断优化,虽然GPRS有传输速率慢、模块功耗偏高等问题,但其仍然是当前信号覆盖面积最广的移动物联网。

虽然5G商用已开启,但是目前主流的通信技术仍是4G。由于引入了OFDM技术,业界解决了CDMA的自干扰问题,另外还有智能天线与MIMO系统结合技术的加入,通过增加天线数目改善发射信噪比等方式来实现波形束缚,提高了4G网络的数据传输速率及性能。针对物联网应用,4G在Release12标准制定中,定义了LTE Category 0(Cat-0)设备。该设备的速率被“裁剪”到1Mbps,采用半双工机制,不支持MIMO,而正是由于这些修改,使得Cat 0模式大大降低了成本、复杂度和功耗。随后,在Cat 0的基础上,2015年9月3GPP提出了NB-IoT技术,即窄带物联网。

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