實現「萬物互聯」的物聯網無線通信技術,到底是什麼?

九脈新視界 發佈 2022-09-27T13:49:35.096275+00:00

物聯網產業具有典型的長尾效應,應用領域廣泛、發散,細分領域眾多。目前,物聯網的實際應用,已在製造業、安防、農業、家居、交通和車聯網、醫療健康等多個領域取得顯著成果,萬億級垂直行業市場正在興起。

物聯網產業具有典型的長尾效應,應用領域廣泛、發散,細分領域眾多。目前,物聯網的實際應用,已在製造業、安防、農業、家居、交通和車聯網、醫療健康等多個領域取得顯著成果,萬億級垂直行業市場正在興起。


在供給側和需求的雙重推動下,5G、低功耗廣域網等基礎設施加速構建,數以萬億計的新設備將接入網絡,帶來了物聯網市場的高速發展。

無線通信傳輸是實現萬物互聯的重要環節,其在傳輸速度及成本方面具有顯著優勢。今天我們將一起聊聊物聯網無線通信的幾種常見類型,了解其優勢及應用。

物聯網無線通信技術可分為近距離無線通信技術和遠距離無線通信技術。近距離通信技術包括WI-FI、藍牙、ZigBee等,遠距離通信技術以2G/3G/4G/5G、LPWAN(NB-IoT、eMTC、LoRa等)為代表。




在智能家居、工業數據採集等區域網通信場景一般採用短距離通信技術,但對於廣範圍、遠距離的連接則需要遠距離通信技術。


01

常見無線通信技術6大類型


短距離通信技術


在無線通信技術里,WI-FI、藍牙、ZigBee這幾項較早推出且已成熟應用於各領域。WI-FI適用於大數據量的傳輸,比如影音傳輸或者AR/VR等領域,同時也是一般無線網絡的基礎,缺點是耗電量大;藍牙多用於個人穿戴式裝置,在聲音領域的應用較為成熟;ZigBee則是在工業、建築等自動控制應用中成果豐碩。


藍牙技術

藍牙(Bluetooth)是一種無線技術標準,可實現固定設備、行動裝置和樓宇個人域網之間的短距離數據交換(使用2.4~2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波)。藍牙技術最初由電信巨頭愛立信公司於1994年創製,當時是作為RS232數據線的替代方案。藍牙可連接多個設備,克服了數據同步的難題。其速率快、低功耗,安全性高,但網絡節點少,不適合多點布控。

Wi-Fi

Wi-Fi是一種允許電子設備連接到一個無線區域網(WLAN)的技術,通常使用2.4G UHF或5G SHFISM 射頻頻段。其覆蓋範圍廣,數據傳輸速率快。但其傳輸安全性及穩定性較差,功耗略高,組網能力較差。

Zigbee

ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗區域網協議。根據國際標準規定,ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低數據速率,主要適合用於自動控制和遠程控制領域,可以嵌入各種設備。簡而言之,ZigBee就是一種便宜的,低功耗的近距離無線組網通訊技術。


LPWAN技術(低功耗廣域網)


LPWAN(低功耗廣域網),是一種能夠以低比特率進行遠距離通信的無線網絡,可以同時滿足覆蓋和續航的要求。

LoRa因功耗低、傳輸距離遠、組網靈活等諸多特性,被廣泛部署在智慧社區、智能家居和樓宇、智慧農業、智能物流等多個垂直行業,前景廣闊。

相比LoRa,NB-IoT工作在License頻段,需要收費才可使用,可直接部署於LTE網絡,與現有網絡共存。

eMTC技術則具有傳輸速率高,支持語音,可定位等特點,彌補了NB-IoT 技術不可定位和不支持語音的缺陷。

NB-IoT

NB-IoT(窄帶物聯網,全稱Narrow Band Internet of Things)構建於蜂窩網絡,只消耗大約180kHz的帶寬,可直接部署於GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低部署成本、實現平滑升級。NB-IoT支持待機時間長、對網絡連接要求較高設備的高效連接。據說NB-IoT設備電池壽命可以提高至少10年,同時還能提供非常全面的室內蜂窩數據連接覆蓋。

LoRa

LoRa(Long Range,簡稱LoRa)無線傳輸,是由美國Semtech公司推出的一種基於擴頻技術的低功耗窄帶遠距離通信技術,LoRa使用線性調頻擴頻調製技術,保持了低功耗的同時,增加了通信距離和網絡效率,並消除了干擾,即使用相同頻率同時發送數據也不會產生相互干擾,能並行接收、處理多個節點數據。在同樣的功耗條件下比其他無線通信方式傳播的距離更遠,實現了低功耗和遠距離的統一,它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

eMTC

eMTC基於蜂窩網絡進行部署,其用戶設備通過支持1.4MHz的射頻和基帶帶寬,可以直接接入現有的LTE網絡。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率,可以支持豐富、創新的物聯應用。


02

無線通信技術對比


早期的物聯網通信主要應用RFID等單向、半雙工的通信技術,相對可以傳遞的信息量非常有限。隨後,各類WLAN(無線區域網)技術例如藍牙、ZigBee、WiFi等不斷發展,使得工廠設備的感知和監測成為可能。但是,WLAN技術傳輸距離有限,難以做到長距離的數據採集。為了解決傳輸距離的問題,LPWAN(低功耗廣域網)技術應運而生。

無線通信本身是一個多樣化的市場,並沒有任何一種技術可以解決所有問題,各通信技術各有千秋。面對不同的無線通信技術,企業需結合自身場景進行選擇,切實解決痛點及需求。

近距離無線通訊技術對比



遠距離無線通訊技術對比


當前,無線通信在商用、民用、工業各領域廣泛應用,未來也將朝著更可靠、靈活、穩定及建設成本更低的方向發展。




03

連接萬物,智創未來


近年來,物聯網網絡必須克服的一大挑戰是無線數據速率。隨著物聯網通信技術的發展及成熟,5G、WiFi 6、LPWAN 等連接技術逐漸成為行業熱門選擇。

以NB-IoT、LoRa為代表的低功耗廣域網(LPWAN)為例,據悉,過去數年間,NB-IoT、LoRa作為物聯網通信圈的「網紅」,取得了高速發展。目前,NB-IoT和 LoRa的全球節點數均已超過2億,而且被廣泛應用於眾多行業。其快速發展的一個重要原因在於,LPWAN技術不僅速率更高,且滿足了分布廣泛的數十億物聯網終端和傳感器對電池供電的嚴苛要求。

物聯網通信技術實現了信息資源的共享和融通,是物聯網應用功能的重要支撐。在短距離無線傳輸上,受制於技術限制,物聯網通信多以組合方式應用於智能家居、智能建築等室內場景。

物聯網的行業需求具有離散型的特徵,政府、企業和公眾等不同用戶的不同業務場景,對網絡的通信距離和傳輸速度有不同的技術要求。其基礎設施建設正加速推進,無線通信技術也在升級發展中,物聯網技術應用將迎來更多元化的發展。

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2021-11-16T06:44:29.475962+00:00

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