一文讀懂物聯(lián)網(wǎng)中無線通信主要技術(shù)

無線技術(shù)正在迅速發(fā)展，并在人們的生活中發(fā)揮越來越大的作用。 而隨著無線應(yīng)用的增長(zhǎng)，各種技術(shù)和設(shè)備也會(huì)越來越多，也越來越依賴于無線通信技術(shù)。 本文盤點(diǎn)下物聯(lián)網(wǎng)中無線通信主要的技術(shù)。

一、無線通信技術(shù)的幾大主流分類

1.美國(guó)通信委員會(huì)(FCC)分類

2015年，美國(guó)通信委員會(huì)（FCC， Federal Communications Commission)技術(shù)咨詢委員會(huì)（TAC, Technological Advisory

Council）網(wǎng)絡(luò)安全工作組在一份白皮書中提到了將物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)分成了以下四類：

Mobile/WAN，Wide Area Network-移動(dòng)廣域網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍大

WAN，Wide Area Network-廣域網(wǎng)，覆蓋范圍大，非移動(dòng)技術(shù)

LAN，Local Area Network-局域網(wǎng)，覆蓋范圍相對(duì)較小，如住宅、建筑或園區(qū)

PAN，Personal Area Network-個(gè)域網(wǎng)，覆蓋范圍從幾厘米到幾米不等

主要的無線技術(shù)及分類如下表所示：

不知為何，F(xiàn)CC TAC將Sigfox歸入了LAN，而LoRaWAN歸入了WAN。Sigfox與LoRaWAN都同屬于LPWAN領(lǐng)域中的窄帶技術(shù)，都是可以廣域覆蓋。Weightless SIG在LPWAN領(lǐng)域中主推的將會(huì)是Weightless-P。NB-IoT也沒有列入其中。新的技術(shù)在不斷出現(xiàn)，也在不斷地重塑物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的格局。

2.KEYSIGHT分類

在KEYSIGHT的一份PPT中《Low Power Wide Area Networks,NB -IoT and the Internet of Things》，將IoT無線技術(shù)做了比較詳細(xì)的劃分，如下圖所示：

KEYSIGHT按照10cm、5km、100km通信范圍或距離，將無線通信技術(shù)分成了三大類。

3.近距離和遠(yuǎn)距離

從上面的分類可以看出無線通信技術(shù)基本都還是以覆蓋范圍或通信的距離來分類的。小編稍加整理，將通信技術(shù)分成近距離和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)兩大類，如下圖所示：

窄帶廣域是這兩年發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域，NB-IoT和LoRa在中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)正如火如荼地進(jìn)行。但是傳輸效果并沒有一份完整的歷史參考性，也是多用于偏民用領(lǐng)域。例如：智能泊車系統(tǒng)。在我國(guó)近距離的無線通信技術(shù)相對(duì)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈比較完善。無線產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，價(jià)格差距也比較大，所以在購(gòu)買的時(shí)候還需要根據(jù)具體的用途去選購(gòu)產(chǎn)品。 如果是個(gè)人實(shí)驗(yàn)來用，挑選價(jià)格較低的產(chǎn)品就可以滿足。如果是要用于工業(yè)制造場(chǎng)合并且需要長(zhǎng)期使用的，則應(yīng)該選擇大品牌的無線產(chǎn)品。有句話說得好：一分價(jià)錢一分貨，穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品內(nèi)部核心硬件的質(zhì)量首先就是最大的穩(wěn)定性保障。

4.國(guó)際電機(jī)電子工程學(xué)會(huì)（IEEE）

國(guó)際電機(jī)電子工程學(xué)會(huì)定義了一些標(biāo)準(zhǔn)，如關(guān)于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)，也成為了一些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)。

這些主要的標(biāo)準(zhǔn)有：

IEEE 802.11 Wireless LAN (WLAN) & Mesh (Wi-Fi certification)

IEEE 802.15 Wireless PAN

IEEE 802.15.1 Bluetooth certification

IEEE 802.15.3 High-Rate wireless PAN (e.g., UWB, etc.)

IEEE 802.15.4 Low-Rate wireless PAN (e.g., ZigBee, WirelessHART, MiWi, etc.)

IEEE 802.15.6 Body area network

IEEE 802.11定義了用于在900MHz、2.4GHz、3.6GHz、5GHz和60GHz頻段實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)（WLAN）計(jì)算機(jī)通信的一組媒體訪問控制（MAC）和物理層（PHY）規(guī)范，也是現(xiàn)在無線局域網(wǎng)通用的標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE 802.15規(guī)定了無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）標(biāo)準(zhǔn)，有10個(gè)主要的領(lǐng)域。

IEEE 802.11ah又稱為“Wi-Fi HaLow”，是定義在900MHz免授權(quán)頻段的WLAN網(wǎng)絡(luò)。相比2.4GHz和5GHz的Wi-Fi，功耗更低，距離更遠(yuǎn)。11ah可用于包括大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用。

IEEE 802.15.4c中國(guó)的WPAN，增加了新的RF頻譜規(guī)格：314-316MHz, 430-434MHz, 779-787MHz

IEEE 802.11p這個(gè)通信協(xié)議主要用在車用電子的無線通信上。是在IEEE 802.11基礎(chǔ)上的擴(kuò)充延伸，主要面向智能運(yùn)輸系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems，ITS)的相關(guān)應(yīng)用。

IEEE 802.15.4是低速率無線個(gè)域網(wǎng)(LR-WPAN)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是ZigBee/ISA100.11a/WirelessHART/MiWi和Thread等技術(shù)的基礎(chǔ),這些技術(shù)都通過開發(fā)在IEEE 802.15.4中未定義的上層進(jìn)一步擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)。另外,它可以與6LoWPAN一起使用來定義上層。

二、無線通信技術(shù)的幾大主流應(yīng)用

1.PLC之間無線通訊

2.PLC與上位機(jī)之間無線通訊

3.PLC與觸摸屏之間無線通訊

4.分布I/O信號(hào)Modbus自組網(wǎng)無線通訊

PLC傳感器I/O信號(hào)無線測(cè)控

審核編輯 黃宇