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物联网通信协议全解析

2020年07月18日 21:11来源:未知手机版

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随着物联网设备数量的持续增加,这些设备之间的通信或连接已成为一个重要的思考课题。通信对物联网来说十分常用且关键,无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术,都影响着物联网的发展。而在通信中,通信协议尤其重要,是双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。本文介绍了几个可用的物联网通信协议,它们具有不同的性能、数据速率、覆盖范围、功率和内存,而且每一种协议都有各自的优点和或多或少的缺点。其中一些通信协议只适合小型家用电器,而其他一些通信协议则可以用于大型智慧城市项目。将物联网通信协议分为两大类,一类是接入协议,一类是通讯协议。接入协议一般负责子网内设备间的组网及通信;通讯协议主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议,负责设备通过互联网进行数据交换及通信。

一、物理层、数据链路层协议

1、远距离蜂窝通信

(1)2G/3G/4G通信协议,分别指第二、三、四代移动通信系统协议。

(2)NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。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。NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。

应用场景:NB-IoT网络带来的场景应用包括智能停车、智能消防、智能水务、智能路灯、共享单车和智能家电等。

(3)5G

第五代移动通信技术,是最新一代蜂窝移动通信技术。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

应用场景:AR/VR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、超高清/全景直播、个人AI辅助、智慧城市。

2、远距离非蜂窝通信

(1)WiFi

由于前几年家用WiFi路由器以及智能手机的迅速普及,WiFi协议在智能家居领域也得到了广泛应用。WiFi协议最大的优势是可以直接接入互联网。相对于ZigBee,采用Wifi协议的智能家居方案省去了额外的网关,相对于蓝牙协议,省去了对手机等移动终端的依赖。

商用WiFi在城市公共交通、商场等公共场所的覆盖,将商用WiFi的场景应用潜力表露无疑。

(2)ZigBee

ZigBee是一种低速短距离传输的无线通信协议,是一种高可靠的无线数传网络,主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee技术是一种新型技术,它最近出现,主要是依靠无线网络进行传输,它能够近距离的进行无线连接,属于无线网络通讯技术。

ZigBee技术的先天性优势,使得它在物联网行业逐渐成为一个主流技术,在工业、农业、智能 家居等领域得到大规模的应用。

(3)LoRa

LoRa?(LongRange,远距离)是一种调制技术,与同类技术相比,提供更远的通信距离。LoRa 网关、烟感、水监测、红外探测、定位、排插等广泛应用物联网产品。作为一种窄带无线技术,LoRa 是使用到达时间差来实现地理定位的。LoRa 定位的应用场景:智慧城市和交通监控、计量和物流、农业定位监控。

物联网通信协议全解析

3、近距离通信

(1)RFID

射频识别(RFID)是 Radio Frequency Identification 的缩写。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛,典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。完整的RFID系统由读写器(Reader)、电子标签(Tag)和数据管理系统三部分组成。

(2)NFC

NFC的中文全称为近场通信技术。NFC是在非接触式射频识别(RFID)技术的基础上,结合无线互连技术研发而成,它为我们日常生活中越来越普及的各种电子产品提供了一种十分安全快捷的通信方式。NFC中文名称中的 近场 是指临近电磁场的无线电波。

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