物联网和近距离无线通信技术

物联网和近距离无线通信技术

物联网和近距离无线通信技术

2010年10月21日05:19

物联网和近距离无线通信技术

福富软件公司首席架构师/卢捍华

1 概述

物联网是从英语“The Internet of Things”翻译而来的，它是一个很大的概念。当前的电信网、Internet等网络连接的主要是人与人、计算机与人、计算机和计算机，而物联网意味着更加广泛的互联，包括人、计算机和其他物体。正因为这种广泛的互联，将使物联网需要很多新的技术，也有很多个性和特点。这些都使得其在网络的组织、应用和市场模式等方面将与传统网络有很多不同之处。

自去年下半年以来，物联网这个话题为人们所热议。有人估计，物联网产业的经济规模将是现有Internet的30倍。无论从历史的发展，还是从网络的现实来看，笔者觉得这一估计一点都不过分。

从历史上来看，从18世纪的工业革命，到21世纪的美国信息高速公路，技术发展推动经济发展和社会进步的例子俯拾皆是；从现实来看，

Internet的出现已经极大地改变了人们的生活方式。如果把网络比作人类的血液循环系统，那么，物联网中的传感网相当于毛细血管的网络末梢，这个末梢目前还基本上是空白。正如人的毛细血管的长度占了整个血管长度的90%以上，物联网末梢的规模同样是惊人的，例如，有人估计，一个家庭大约需要200个左右的传感和控制节点。

广泛的互联伴随智能化的发展，将给社会和人们的生活带来革命性的变化。今天，我们可以足不出户了解整个世界发生的大事，未来我们可以足不出户了解世界任意角落发生的我们想知道的事情。通过迅速部署和广泛安装的传感网，救灾人员可以了解灾区的各种信息，以保证及时救灾；煤矿管理者可以了解矿井安全情况，防止矿难的发生；农民可以及时了解气候和土地墒情，适时灌溉并节约用水；家庭成员可以随时了解冰箱中的储物情况，避免变质而浪费；我们甚至可以像孙悟空那样，画地为牢，建立没有围墙又严密防范的重要区域…。总之物联网将渗透各行各业和人们的生活，带来巨大的经济效益和社会效益。

任何技术的发展除了带来好处以外，必然会产生各种各样的问题。Internet的发展为我们带来通信的便利，但也带来网络攻击，网络犯罪等一系列难以预料的问题。由于物联网涉及更为广泛的连接和更为复杂的功能，它所产生的问题会更为棘手。当然，我们不会为此因噎废食，而是应当积极应对，或防患于未然，或亡羊补牢，因为社会和技术的发展就是在这种循环中进行的，试想，如果如今仍然过着日出而作，日落而息，自给自足的农耕日子，我们能知道网络防火墙是何物吗？

物联网是社会需求和技术两方面发展的结果，社会需求促使人们去努力发展技术，而技术的成熟使物联网逐步成为现实。物联网将建立更广泛的连接，更到位的感知和更深入的智能。有鉴于此，在物联网关键技术中，无线传感网技术无疑占有非常重要的地位，它可以实现广泛的连接和传感，为智能化奠定坚实的基础。无线传感网的主要内容是传感和无线传输，在无线传感网中，由于需要在很小的范围内布置大量的无线节点，近距离无线通信技术在其中占有非常重要的地位。

2 技术概要

近距离无线电通信没有一定的定义，属于这个范畴的可以有通信距离为5~100米的无线个域网（WPAN）技术，也可以有射频标签（RFID）、近场通信（NFC）等一些非常短距离的通信技术，有时红外通信也被划在这一范畴。这些技术的共同之处是点到点的通信距离非常短，一般不超过100米，有的甚至短到微米级（例如，采用UWB 技术进行集成电路内部的连接）。近距离通信的速率差别也很大，每秒数百bit直至每秒数百Mbit甚至每秒Gbit的数量级。下面的图给出了一些典型近距离无线通信的通信距离、通信速率和应用的情况，以及它们与WLAN、蜂窝通信的对比。

典型近距离无线通信技术的概况

由于近距离无线电通信的应用非常多样化，要求各不相同，所以，多种标准和技术并存的现象会长期存在。例如，需要宽带传输的视频、高速数据可以采用UWB技术；对速率要求不高的，但对功耗、成本等有较高要求的无线传感网可以采用ZigBee、Z-Wave及与其相似的技术；对于非常近距离的标签无线识别应用，则可以采用

NFC、RFID等无线通信技术。

从使用的频率上来看，多数近距离无线通信使用的是ISM（工业、科学、医疗）频段，在限制功率的前提下，对频率的使用不需要许可。遗憾的是除了2.4G这个频段以外，其他频段各国的规定各不相同，因此，有些标准会给出多个频段。UWB和NFC、RFID使用频段的情况有所不同，前者由于近似白噪声通信，平均功率密度非常低，使用高频率（例如，3.1GHz~10.6GHz）的频段和非常宽带宽（例如4~7GHz）；后二者由于通信距离非常短，发射功率极低，所以使用的频段限制相对较为宽泛。例如，RFID就有使用低频（125KHz、134KHz）、高频（13MHz）、超高频（868~956 MHz）、和微波（2.4GHz）等不同频率的产品。

在标准方面，当前无论在哪种应用领域，都是一种群雄蜂起的战国局面，有多个组织和多种标准存在，例如，IEEE、ISO/IEC以及一些民间组织，如ZigBee联盟、Z-Wave联盟等。有些技术的标准往往是一些组织之间的分工合作的结果，例如，ZigBee技术标准就是由IEEE和ZigBee

联盟合作的产物。

在近距离无线通信方面，IEEE的工作比较令人瞩目，IEEE 802.15工作组分设了七个任务组（TG），在以下几个方面对近距离无线通信技术和标准进行研究：

TG1 从事蓝牙标准的制定、

TG2 协调ISM频段WLAN和WPAN的共存、TG3 高速多媒体标准的制定（UWB、WiMedia）

TG4 低速WPAN标准的制定（ZigBee）

TG5 无线网状网技术在WPAN中的应用、 TG6 人体内部无线通信标准的制定、

SGrfid RFID技术在WPAN的应用。

下面我们介绍两种典型的近距离无线通信技术

－ZigBee和UWB技术。

ZigBee标准的主要制定组织是IEEE和ZigBee 联盟，前者工作重点在协议底层（IEEE

802.15.4），后者在于高层。ZigBee标准于2004年开始推出，后来又发布了ZigBee2006、ZigBee2007两个版本。ZigBee技术具有以下特点：

近距离（ <100米）和低速率（<250kbps）；极低功耗，电池供电可以维持数年甚至20年；

多种拓扑结构；

支持不同的网络规模（最大可达6万节点）； 高层节点数可达1000以上（2007版）；

自组织网络支持节点的灵活加入和退出。

由于具备这些特点，所以它特别适合无线传感网的应用。

ZigBee的工作频段有三个，分别是868MHz、915MHz和2.4GHz。868MHz频段主要用于欧洲，有一个信道，传输速率为20kbps；915MHz （902~928MHz）频段用于美国，有10个信道，每信道传输速率为40kbps； 2.4GHz有40个信道，每信道传输速率可达250bps。

ZigBee的网络拓扑结构可以是星形、网状或混合结构，如下图所示。

ZigBee的网络拓扑结构

ZigBee的节点有两种，一种是全功能节点（FFD，图中绿色和红色的节点），另一种是限制功能节点（RFD，图中的蓝色节点）。RFD 结构比较简单，但只能与FFD通信，用于终端节点；FFD则可以用于终端节点和中继节点。

每个ZigBee网络需要有一个协调节点（图中的红色节点），必须由FFD承担。

ZigBee可以广泛用于各种传感网和监控系统，近几年来发展十分迅速。已经生产的芯片主要是集成无线收发器和用于协议栈和应用处理的微

处理器的片上系统（SoC）。芯片成本较低，目前为2~3美元，据称最终可达一美元以下。ZigBee的一个有力竞争对手是Z-Wave，由丹麦Zensys公司开发，后来成立Z-Wave联盟，2007年以后，该联盟得到Microsoft、Cisco

等通信和计算机大公司的支持。和ZigBee不同，Z-Wave从开发伊始就紧盯家庭自动化应用，从技术的角度来看，它没有特别的优势，其工作速率低于ZigBee，组网方式和网络规模也不如ZigBee，但由于其针对性强，协议更加简单，便于实现，成本有望更低、更易于普及，所以近年来，Z-Wave在家庭自动化方面得到广泛的应用。笔者在美国市场上就看到多款基于Z-Wave 家庭电气控制产品，但没有见到基于ZigBee的类似产品。

和ZigBee不同，UWB（超宽带无线通信技术）的主要应用是短距离的宽带传输。UWB的概念

出现得很早，过去主要用于军事通信，2002年，美国联邦通信委员会批准作为个域网技术开放

使用，从那以后，在民用领域得到很快的发展。根据美国FCC的要求，用于无线个域网的UWB 技术应当具有以下特性：

使用FCC开放的3.1~10.6GHz频段；

功率密度低于- 41.3dbm/MHz；

传输速率为：10m距离上110Mbit/s；4m距离上200Mbit/s；1m距离上480Mbit/s；

同一空间支持4个微微网同时工作。

由于占用极宽的带宽和非常低的功率密度，UWB具有以下可贵的特性：

占用频带极宽，达4~7.5GHz，而移动通信不过几百kHz~几十MHz；

传输速率高，有望达到千兆bit/s的速率；

空间容量大，可达1Mbit/s/m2，相比之下，802.11b仅为1kbit/s/m2 ；蓝牙仅为

30kbit/s/m2 ；

穿透能力强，极宽的带宽有助于微波信号的穿透；

抗干扰性能好，因为信号的频谱类似白噪声，对其他类型的无线通信来说，容易滤除，又由于

有极宽的带宽，也不易受其他信号的干扰。

当前UWB技术主要分两大阵营，即DS-UWB 和MB-OFDM。

DS-UWB方案使用的是脉冲无线电技术，提交给IEEE802.15工作组的是一些掌握大量脉冲无线电专利的小公司。这是一种无载波技术，发送的是极窄的脉冲信号。由于没有载波，不需要调制解调，所以实现简单，平均功率低，成本也相对较低。

MB-OFDM方案则是用多波段OFDM复用实现数据的传输，其频谱特性也符合对UWB的要求。提交这一方案的是一些大的通信和计算机公司，如IBM、微软、惠普、诺基亚、索尼等。

两种方案各有千秋，DS-UWB商用较早，但MB-OFDM有后来居上之势。特别是MB-OFDM 已经被USB联盟采纳，作为无线USB底层的传输手段，使其前景更加光明。

3 应用

作为一个体系，物联网的实现还有很长的路要走。在物联网时代，可以将当前遍布世界的Internet看做是整个网络的骨干部分，末梢部分将是由各种不同的局部网络和节点组成。由于需

要广泛的部署和分布，这些节点和今天的网络节点会有很大的不同。不同的应用会有不同的要求，为了适应不同的要求，这些节点应当做到：能够在较小的空间里密集分布；

长寿命、低功耗、低成本、小型化；

能够在恶劣环境下长期工作。

整个物联网必须实现个域网、局域网、广域网的有效互联，在此基础上，开发各种应用，最终实现各方面的自动化和智能化。

当前，物联网在工业、能源、交通运输、医疗、农业、气象、环保等领域的应用已经开始起步，但还是一些局部的应用，例如，有资料称，上海浦东机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测。多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。即使这样，也只是一个局部的应用系统，物联网就是要将千千万万个这样的系统连接起来，为社会和大众提供更为智能化的服务，方便人们的生活，也为社会经济的可持续发展提供更有效的保障。

如何着手进行物联网的普及是一个十分重要的

问题，末梢网络及其应用的建立是物联网发展的

关键，而近距离无线通信技术在末梢网络中起着至关重要的作用。不言而喻，物联网还是一个新生事物，其发展过程中会产生这样或那样的问题（例如安全、犯罪等），这些问题还有待于我们研究解决。但我们不能因为问题的存在而裹足不前，应当采取积极稳妥的方针。参照Internet

的发展可以看出，物联网的发展将是一个星火燎原的过程：逐步建立的末梢网络将会为局部的应用带来好处，这些局部应用普及以后，会改变人们的行为习惯，也会为广泛的互联和更高的智能化奠定基础，届时各种技术逐步成熟，为人们广泛接受，物联网的发展就水到渠成，展熊熊燎原之势了。

综上所述，在实践和商务方面，物联网发展的初期不宜急于建立和推进面面俱到的体系和系统，而应当从最需要的应用出发，开发一些能够体现物联网技术优越性的简单产品和局部的应用。拿智能家庭来说，人们或许会对全面的家庭智能化抱有不信任和畏惧之心，难以接受一下子全面展开的家庭智能化系统，但我们可以利用物联网技术的一些优越性来解决诸如布线、开关遥控等实际问题，为人们的生活带来便利，然后逐步深入，

待人们习惯了这些技术以后，逐步向系统化推进。人们对Internet的依赖不也是从单一的Web 应用逐步迈向各个领域的吗？

物联网中的通信技术

物联网中的通信技术 典型的物联网是将所有的物品通过短距离射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来，实现局域范围内的物品“智能化识别和管理”。即从智慧地球到感知中国，无论物联网的概念如何扩展和延伸，其最基础的物物之间感知和通信是不可替代的关键技术。 普遍认为，M2M技术是物联网实现的关键。M2M技术原意是机器对机器，通信的简称，是指所有实现人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段，广义上也指人对机器、机器对人以及移动网络对机器之间的连接与通信。 M2M是无线通信和信息技术的整合，用于双向通信，因此适用范围广泛，可以结合GSM/GPRS/UMTS等远距离连接技术，也可以结合Wifi、蓝牙、Zigbee、RFID和UWB等近距离连接技术，此外还可以结合XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术等。 随着科技飞速发展，最近，三种新兴的短距离无线传输技术凭借其独有的特点进入了我们的视线。 其一紫蜂(ZigBee)技术，新一代的无线传感器网络将采用802．15．4(Zig．Bee)协议。ZigBee是一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入在各种设备中，同时支持地理定位功能。 Zigbee技术的特点主要有：低速率、低时延、低功耗、实现简单

、低成本、网络容量高。ZigBee技术的应用范围非常广泛，其中包括智能建筑、军事领域、工业自动化、医疗设备、智能家居及各种监察系统等。ZigBee技术弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。 其二是RFID，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签(Tag)、解读器(Reader)和天线(Antenna)三个基本要素组成。其基本工作原理并不复杂，标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)。解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 RFID可被广泛应用于安全防伪、工商业自动化、财产保护、物流业、车辆跟踪、停车场和高速公路的不停车收费系统等。从行业上讲，RFID将渗透到包括汽车、医药、食品、交通运输、能源、军工、动物管理以及人事管理等各个领域。然而，由于成本、标准等问题的局限，RFID技术和应用环境还很不成熟。主要表现在：制造技术较为复杂，智能标签的生产成本相对过高；标准尚未统一，最大的市场尚无法启动；应用环境和解决方案还不够成熟，安全性将接受很大考验。 形形色色的传感技术、通信技术、无线技术、网络技术共同组成了以物联网为核心的智慧网络。亚里士多德曾说过“给我一个支点我

物联网无线通信技术行业标准对比

物联网无线通信技术标准对比 目前无线通信就其范围大小来分有广域的和局域的，广域的通常就是指我们的移动通信网，目前已经发展到第三代，也就是 3G，其三大主流标准将来都将会经历LTE过渡到第四代；局域的通常指短距离无线通信，标准有IrDA、Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、RFID和UWB。 IrDA(InfraredDataAssociation)是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0到1M之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳M左右的近红外线。其传输具备小角度(30度锥角以内)，短距离，直线数据传输，保密性强，传输速率较高的特点，适于传输大容量的文件和多媒体数据。并且无需申请频率的使用权，成本低廉。IrDA已被全球范围内的众多厂商采用，目前主流的软硬件平台均提供对它的支持。 IrDA的不足在于它是一种视距传输，2个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔，因而只适用于2台(非多台)设备之间的连接。 Bluetooth是1998年5月，东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚共同提出该技术标准。它能够在10M的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，数据传输带宽可达1Mbps。Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为 2.402GHz到 2.480GHz的电磁波。一台Bluetooth设备可同时与七台Bluetooth设备建立连接，在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通信视角和方向要求。此外，Bluetooth还具备功耗低、通信安全性好、支持语音传输、组网简单等特点。 但Bluetooth同时存在植入成本高、通信对象少、通信速率较低和技术不够成熟的问题，它的发展与普及尚需经过市场的磨炼，其自身的技术也有待于不断完善和提高。 802.11Wi-Fi(Wireless Fidelity)即无线保真技术是另一种目前流行的技术。它使用的是2.4GHz附近的频段。Wi-Fi基于IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n。不仅传输的有效距离很长，而且速率还高达上百兆，与各种802.11DSSS设备兼容。目前最新的交换机能把Wi-Fi无线网络从接近100M的通信距离扩大到约6.5公里。另外，使用Wi-Fi的门槛较低。厂商只

各种近距离无线传输对比

蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB性 能对比 蓝牙: 蓝牙就是一种支持设备短距离通信(一般就是10m之内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准就是IEEE802、15,工作在2、4GHz 频带,带宽为1Mb/s。 “蓝牙”(Bluetooth)原就是一位在10世纪统一丹麦的国王,她将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用她的名字来命名这种新的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频(FH,Frequency Hopping)与时分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等先进技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备(各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统,如数字照相机、数字摄像机等,甚至各种家用电器、自动化设备)呈网状链接起来。蓝牙技术将就是网络中各种外围设备接口的统一桥梁,它消除了设备之间的连线,取而代之以无线连接。 蓝牙就是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了 蓝牙技术的系统结构分为三大部分:底层硬件模块、中间协议层与高层应用。底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)与链路管理(LM)。无线跳频层通过2、4GHz无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤与传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据与信息帧的传输。链路管理负责连接、建立与拆除链路并进行安全控制。 蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点,可以进行异步数据通信,可以支持多达3个同时进行的同步话音信道,还可以使用一个信道同时传送异步数据与同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57、6kb/秒的不对称连接,也可以支持43、2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制与适应协议、服务发现协议、串口仿真协议与电话通信协议。逻辑链路控制与适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量与复用协议的功能,该层协议就是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音与数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层(HCI)就是蓝牙协议中软硬件之间的接口,它提供了一个调用基带、链路管理、状态与控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时,HCI以上的协议软件实体在主机上运行,而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成,二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。 在蓝牙协议栈的最上部就是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访

十大物联网通讯技术优劣及应用场景

十大物联网通讯技术优劣及应用场景 在实现物联网的通讯技术里面，蓝牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是应用最为广泛的无线技术。除了这些，还有很多无线技术，它们在各自适合的场景里默默耕耘，扮演着不可或缺的角色。现在随着物联网解决方案供应商云里物里科技一起来看下常见的十大无线通讯技术优劣及应用场景。 1、蓝牙的技术特点 蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制。如今蓝牙由蓝牙技术联盟管理，蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。 蓝牙技术的特点包括采用跳频技术，抗信号衰落；快跳频和短分组技术能减少同频干扰，保证传输的可靠性；前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响；用FM调制方式降低设备的复杂性等。其中蓝牙核心规格是提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络，让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。蓝牙主设备最多可与一个微网中的七个设备通讯，设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备。 2、ZigBee的技术特点 与蓝牙技术不同，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、便宜的无线通信技术，它是一种低速短距离传输的无线网络协议。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀(bee)的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等，其中物理层和媒体访问控制层

短距离无线通信技术

短距离无线通信技术 1.1短距离无线通信 以信号有效接发/传输距离为标志区分各种无线技术，由于技术不断融合和发展，具体 技术的应用围也会动态变化。 WWAN 无线广域网 WMAN 无线城域网 WLAN 无线局域网 WPAN 无线个域网 无线基站（信源） 发送/接收 蜂窝通讯技术 2G/3G/4G GPRS EDGE LTE …… WiMax Wibro（国） 802.16 WIFI WAPI 802.11 Bluetooth UWB Zigbee …… RFID NFC IrDA 中、长距离无线通信，卫星通信和长波、 短波则能实现超长距离无线通信 短距离无线通信，NFC则被视为非接触超 短距离无线通信 WIFI IrDA Zigbee Bluetooth UWB NFC RFID 通信模式点对点网状单点对多点点对点 通信距离0~100m 0~1m 10m~75m 0~10m 0~10m 0~20cm 0~50m 传输速度54Mbps 1Mbps 10K~250Kbps 1Mbps 53.3~480M 424Kbps 安全性低低中高高极高高 频段 2.4GHz 2.4GHz 868MHZ欧洲 915MHz美国 2.4GHz 3.1~10.6G 13.56MHz 多频段 国际标准802.11b 802.11g 无802.15.4 802.15.1x 无ECMA340 ECMA352 成本高低极低低高低低 1.1.1WLAN WIFI是WLAN的主流技术标准，应用中常把WIFI与WLAN等价，其实这并不严谨，例如，中国对WLAN强制执行自有知识产权的WAPI标准。 WLAN应用的标准协议是802.11，这是一个庞大的协议家族。 802.11是WLAN原始标准，WIFI应用802.11b标准，可向11g、11n升级。有兴趣的可

物联网通信

1 融合包含以下三个层次的内容： 业务融合,终端融合,网络融合 异构网络融合的实现分为两个阶段：连通阶段和融合阶段。连通阶段是指传感网、RFID 网、局域网、广域网等的互联互通，将感知信息和业务信息传送到网络另一端的应用服务器进行处理，以支持应用服务。 2物联网框架结构 3 感知控制层 (1)数据采集子层通过各种类型的感知设备获取现实世界中的物理信息，这些物理信息可以描述当前“物”属性和运动状态。感知设备的种类主要有各种传感器、RFID、多媒体信息采集装置、条码（一维、二维条码）识别装置和实时定位装置等。 (2)短距离通信传输子层将局部范围内采集的信息汇聚到网络传输层的信息传送系统，该系统主要包括短距离有线数据传输系统、无线传输系统、无线传感器网络等。 (3)协同信息处理子层将局部采集到的信息通过汇聚 装置及协同处理系统进行数据汇聚处理，以降低信息的冗余度、提高信息的综合应用度、降低与传送网络层的通信负荷为目的。协同信息处理子层主要包括信息汇聚系统、信息协同处理系统、中间件系统及传送网关系统等。 4 网络传输层 网络传输层将来自感知控制层的信息通过各种承载网络 传送到应用层。各种承载网络包括了现有的各种公用通信网络、专业通信网络，目前这些通信网主要有移动通信网、固定通信网、互联网、广播电视网、卫星网等。 5 应用层及其应用子层的作用 应用层是物联网框架结构的最高层次，是“物”的信息综合应用的最终体现。“物”的信息综合应用与行业有密切的关系，依据行业的不同而不同。 应用层主要分为两个子层次，即服务支撑层和行业应用层。服务支撑层主要用于各种行业应用的信息协同、信息处理、信息共享、信息存储等，是一个公用的信息服务平台；行业应用层主要面向诸如环境、电力、智能、工业、农业、家居等方面的应用。 6 按照物联网的框架结构，物联网的通信系统可大体分为两大类，即感知控制层通信和网络层传输通信 7 感知控制层通信系统功能及特点 感知控制层的通信目的是将各种传感设备所感知的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统，并由该系统传送（或互联）到网络传输层。 其通信的特点是传输距离近，传输方式灵活、多样。 8 网络传输层通信系统 网络传输层是由数据通信主机（或服务器）、网络交换机、路由器等构成的，在数据传送网络支撑下的计算机通信系统 9 多个无线接入环境的异构性体现在以下几个方面： （1)无线接入技术的异构性（2)组网方式的异构性。(3)终端的异构性。(4)频谱资源的异构性(5)运营管理的异构性 第一章 1 什么是通信系统模型 通信的任务是完成消息的传递。消息具有不同的形式，如符号、文字、语音、数据、图像等，为了将消息传递到目的地，须经过若干个环节构成的“通信系统”来完成，将这些环节抽象为一般的模型，即形成了通信系统的模型。

各种近距离无线传输对比

各种近距离无线传输对比

蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB 性能对比 蓝牙： 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在 2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。 “蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至

蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、

几种常见的物联网通讯方式及其技术特点

Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2017, 7(10), 984-993 Published Online October 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/564964224.html,/journal/csa https://https://www.wendangku.net/doc/564964224.html,/10.12677/csa.2017.710111 Several Communication Modes of the Internet of Things and the Technical Characteristics Qin Zhang1,2, Shenglong Yang1, Yumei Wu1, Yang Dai1* 1Ministry of Agriculture Key Laboratory of East China Sea & Oceanic Fishery Resources Exploitation and Utilization, East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 2College of Engineering Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai Received: Oct. 5th, 2017; accepted: Oct. 18th, 2017; published: Oct. 24th, 2017 Abstract In today’s Internet era, the existing wireless communication networks have been developed from the interconnection between people and people or people and things to the interconnection be-tween things and things [1]. Low power wireless communication is one of the main hot spot of to-day’s Internet network technology. With the characteristics of low power consumption and low cost, the low power wireless communication is a good technology to match the application re-quirements of the Internet of things. The low-power wireless communication technologies include the low-power wide area network (WAN) and the low-power local area network (LAN). The low-power wide area network includes LoRa, NB-IOT, Sigfox, Weightless, and the Low-power local area network includes Zigbee and bluetooth 4.0, the technical introduction and the key techniques of each communication are discussed respectively, and the prospect of the low-power network technology is discussed. Keywords Low Power Consumption, The Internet of Things, Low Power Consumption WAN, Low Power Consumption LAN 几种常见的物联网通讯方式及其技术特点 张琴1,2，杨胜龙1，伍玉梅1，戴阳1* 1中国水产科学研究院东海水产研究所，农业部东海及远洋渔业渔业资源开发利用重点实验室， 上海 *通讯作者。

常见的物联网通信方式

常见的物联网通信方式 随着时代进步和发展，社会逐步进入互联网+，各类传感器采集数据越来越丰富，大数据应用随之而来，人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。简而言之，物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段，而是进入到完整的智能工业化领域，智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟，并纳入互联网+整个大生态环境。 一、前言 早期的物联网是指两个或多个设备之间在近距离内的数据传输，解决物物相连，早期多采用有线方式，比如RS323、RS485，考虑设备的位置可随意移动的方便性（有根线太丑了），后期更多的使用无线方式； 随着时代进步和发展，社会逐步进入互联网+，各类传感器采集数据越来越丰富，大数据应用随之而来，人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。简而言之，物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段，而是进入到完整的智能工业化领域，智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟，并纳入互联网+整个大生态环境。 二、物联网的发展 最早的物联网只是简单把两个设备用信号线连接在一起：

后来使用了无线，也出现了简单的组网： 在互联网+时代，越来越多的传感器、设备接入互联网，互联网也不单是通过网线传输，引入了空中网、卫星网等，应用的领域也越来越广泛：

三、常见的物联网通信方式 笔者对常用的物联网通信方式进行归纳总结分为四大种类，见下图： 1、有线传输 设备之间用物理线直接相连，不是很方便。主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB，这里只对常用的RS232串口、RS485、USB做介绍。 RS232串口：串行通信接口，全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，是电脑与其它设备传送信息的一种标准接口；该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定；RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信，常用的串口线一般只有1~2米。见图：

物联网中的几种短距离无线传输技术

短距离无线通信场指的是100m 以内的通信，主要技术包括Wifi、紫蜂(Zigbee)、蓝牙技术(Bluetooth)、超宽带技术(?U ltra-wideband ,UWB)、射频识别技术(Radio Frequency IDentification ,RFID)以及近场通信(Near Field Communication,NFC)等类型。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求，作为无线通信技术重要分支的短距离无线通信技术正逐步引起越来越广泛的关注。各国也相应地制定短距离通信技术标准，特别是RFID 和NFC 在物联网、移动支付和手机识别方面的应用标准，例如主要的RFID 相关规范有欧美的EPC 规范、日本的UID(Ubiquitous ID)规范和ISO 18000 系列标准。中国政府也高度重视短距离通信的发展，制定了一系列的政策来扶持短距离通信产业。例如科技部、工信部联合14 部委制订的《中国RFID 发展策略白皮书》等。此外，包括诺基亚、英特尔、IBM、东芝、华为、中兴和联想等众多企业也积极参与到短距离无线通信中各技术的研究中。 1、Wi-Fi技术 Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线高保真)是一种无线通信协议（IEEE802.11b），Wi-Fi的传输速率最高可达11Mb/s，虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在无线电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100 m左右。 Wi-Fi是以太网的一种无线扩展，理论上只要用户位于一个接入点四周的一定区域内，就能以最高约11Mb/s的速率接入互联网。实际上，如果有多个用户同时通过一个点接入，带宽将被多个用户分享，Wi-Fi的连接速度会降低到只有几百kb/s，另外，Wi-Fi的信号一般不受墙壁阻隔的影响，但在建筑物内的有效传输距离要小于户外。 最初的IEEE802.11规范是在1997年提出的，称为802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技术标准，它的工作频率是2.4GHz，与无绳电话、蓝牙等许多不需频率使用许可证的无线设备共享同一频段。随着Wi-Fi协议新版本如802.11a和802.11g的先后推出，Wi-Fi的应用将越来越广泛。速度更快的802.11g使用与802.11b相同的正交频分多路复用调制技术，它也工作在2.4GHz频段，速率达54Mb/s。根据最新的发展趋势判断，802.11g 将有可能被大多数无线网络产品制造商选择作为产品标准。微软推出的桌面操作系统Windows XP和嵌入式操作系统Windows CE，都包含了对Wi-Fi的支持。 2、UWB技术 超宽带技术UWB（Ultra Wideband）是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。 UWB可在非常宽的带宽上传输信号，美国FCC对UWB的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。由于UWB可以利用低功耗、低复

各种近距离无线传输对比

蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB 性能对比 蓝牙： 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。 “蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至各种家用电器、自动化设备）呈网状链接起来。蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁，它消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。 蓝牙是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了 蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。 蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。

物联网通讯技术优劣及应用场景

十大无线通讯技术优劣及应用场景 在实现物联网的通讯技术里面，蓝牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是应用最为广泛的无线技术。除了这些，还有很多无线技术，它们在各自适合的场景里默默耕耘，扮演着不可或缺的角色。现在随着物联网解决方案供应商云里物里科技一起来看下常见的十大无线通讯技术优劣及应用场景。 十大物联网通讯技术优劣及应用场景

1、蓝牙的技术特点 蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制。如今蓝牙由蓝牙技术联盟管理，蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成 员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。 蓝牙技术的特点包括采用跳频技术，抗信号衰落；快跳频和短分组技术能减少同频干扰，保证传输的可靠性；前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响；用FM调制方式降低设备的复杂性等。其中蓝牙核心规格是提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络，让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。蓝牙主设备最多可与一个微网中的七个设备通讯， 设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备。 2、ZigBee的技术特点 与蓝牙技术不同，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、便宜的无线通信技术，它是一种低速短距离传输的无线网络协议。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀(bee)的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，ZigBee协议从下到 上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等，其中物理层和媒体访问控

常见无线通信技术

常见无线通信技术蓝牙超宽带技术ZigBe Wi 一F zigBee 的产生 ZigBee 的优势 zigBee 的应用 1.典型的短距离无线数据网络技术 典型的短距离无线系统由一个无线发射器（包括 数据源、调制器、RF源、RF功率放大器、天线、电源组成）和一个无线接收器（包括数据接收电路、RF 解调器、译码器、RF 低噪声放大器、天线、电源）组成。 随着无线的发展，网络化、标准化、要求逐渐出现在人们的面前。因此各种无线网络技术标准纷纷被制订出来。下面我们来看看目前比较热门的几种无线网络技术标准、 5种短程无线连接技术正在成为业界谈论的焦点，它们分别是ZigBee、无线局域网（Wi-Fi ）、蓝牙（Bluetooth）、超宽频（Ultra Wide Band）和近距离无线传输（NFC）。 1.ZigBee ZigBee 是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。它此前被称作HomeRFLite或FireFly无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数

千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器 只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。最后，这些数据可以进入计算机，用于分析或者被另一种无线技术如WiMaX攵集。 ZigBee的基础是IEEE 802.15.4，这是IEEE无线个人区域网(PAN,Personal AreaNetwork)工作组的一项标准，被称作IEEE 802.15.4 (ZigBee)技术标准。 ZigBee不仅只是802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，所以ZigBee联盟对其网络层协议和API 进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本点的4KB或者作为Hub路 由器的协调器的32KB。每个协调器可连接多达255 个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。ZigBee 联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络 的远距离传输不会被其他节点获得。、 2.Wi-Fi Wi-Fi是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准(IEEE802.11 )。Wi-Fi的第1个版本发表于1997 年，其中定义了介质访问接入控制层( MAC!)和物 理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段懂行的两

各种近距离无线传输对比知识讲解

各种近距离无线传输 对比

蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、 UWB性能对比 蓝牙： 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。 “蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至各种家用电器、自动化设备）呈网状链接起来。蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁，它消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。 蓝牙是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了

蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。 蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。

物联网和近距离无线通信技术

物联网和近距离无线通信技术

物联网和近距离无线通信技术 2010年10月21日05:19 物联网和近距离无线通信技术 福富软件公司首席架构师/卢捍华 1 概述 物联网是从英语“The Internet of Things”翻译而来的，它是一个很大的概念。当前的电信网、Internet等网络连接的主要是人与人、计算机与人、计算机和计算机，而物联网意味着更加广泛的互联，包括人、计算机和其他物体。正因为这种广泛的互联，将使物联网需要很多新的技术，也有很多个性和特点。这些都使得其在网络的组织、应用和市场模式等方面将与传统网络有很多不同之处。 自去年下半年以来，物联网这个话题为人们所热议。有人估计，物联网产业的经济规模将是现有Internet的30倍。无论从历史的发展，还是从网络的现实来看，笔者觉得这一估计一点都不过分。 从历史上来看，从18世纪的工业革命，到21世纪的美国信息高速公路，技术发展推动经济发展和社会进步的例子俯拾皆是；从现实来看，

Internet的出现已经极大地改变了人们的生活方式。如果把网络比作人类的血液循环系统，那么，物联网中的传感网相当于毛细血管的网络末梢，这个末梢目前还基本上是空白。正如人的毛细血管的长度占了整个血管长度的90%以上，物联网末梢的规模同样是惊人的，例如，有人估计，一个家庭大约需要200个左右的传感和控制节点。 广泛的互联伴随智能化的发展，将给社会和人们的生活带来革命性的变化。今天，我们可以足不出户了解整个世界发生的大事，未来我们可以足不出户了解世界任意角落发生的我们想知道的事情。通过迅速部署和广泛安装的传感网，救灾人员可以了解灾区的各种信息，以保证及时救灾；煤矿管理者可以了解矿井安全情况，防止矿难的发生；农民可以及时了解气候和土地墒情，适时灌溉并节约用水；家庭成员可以随时了解冰箱中的储物情况，避免变质而浪费；我们甚至可以像孙悟空那样，画地为牢，建立没有围墙又严密防范的重要区域…。总之物联网将渗透各行各业和人们的生活，带来巨大的经济效益和社会效益。

短距离无线通信技术你知道多少

短距离无线通信技术你知道多少 随着Internet的飞速发展，从WAN到MAN，再到LAN，PAN，这些技术已逐渐成熟。目前，各类网络中最具增长潜力的是无线网络，许多机构会选择采用无线局域网（WLAN）来拓展他们的现有网络，获得在机构区域内部移动接入网络的能力。 怎样不通过电缆，摆脱物理连接上的限制，使设备互联起来呢？为了找到这个问题的答案，十多年来，人们不断探索，形成了当今令人眼花缭乱的无线通信协议和产品。其中，最流行的关于短距离无线数据通信的3个标准是蓝牙(Bluetooth),802.11(Wi-Fi)和IrDA。 1蓝牙 1．1蓝牙简介 爱立信在1994年开始研究一种能使手机与其附件（如耳机）之间互相通信的无线模块，4年后，爱立信、诺基亚、IBM等公司共同推出了蓝牙技术，主要用于通信和信息设备的无线连接。 蓝牙工作频率为2．4GHz，有效范围大约在10m半径内。在此范围内，采用蓝牙技术的多台设备，如手机、微机、激光打印机等能够无线互联，以约1Mb／s的速率相互传递数据，并能方便地接入互联网。随着蓝牙芯片价格和耗电量的不断降低，蓝牙已成为许多高端PDA和手机的必备功能。 1．2蓝牙技术的应用及市场展望 作为一种电缆替代技术，蓝牙具有低成本高速率的特点，他可把内嵌有蓝牙芯片的计算机、手机和多种便携通信终端互联起来，为其提供语音和数字接入服务，实现信息的自动交换和处理，并且蓝牙的使用和维护成本据称要低于其他任何一种无线技术。目前蓝牙技术开发重点是多点连接，即一台设备同时与多台（最多7台）其他设备互联。今后，市场上不同厂商的蓝牙产品将能够相互联通。 蓝牙技术的应用主要有以下3类： （1）语音／数据接入是指将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上，完成与广域网的联接。 （2）外围设备互连是指将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上。 （3）个人局域网（PAN）如图1所示，主要用于个人网络与信息的共享与交换。 蓝牙产品涉及PC、笔记本电脑、移动电话等信息设备和A／V设备、汽车电子、家用电器和工业设备领域。蓝牙的支持者们预言说，一旦支持蓝牙的芯片变得非常便宜，蓝牙将置身于几乎所有产品之中，从微波炉一直到衣服上的纽扣。 蓝牙在个人局域网中获得了很大的成功，应用包括无绳电话，PDA与计算机的互联，笔记本电脑与手机的互联，以及无线RS232，RS485接口等。 采用蓝牙技术的设备使用方便，可自由移动。与无线局域网相比，蓝牙无线系统更小、更轻薄，成本及功耗更低，信号的抗干扰能力强。 IBM、索尼和东芝等公司已经推出同时支持蓝牙和802．11b的笔记本电脑。微软也表示，一旦支持蓝牙的外围设备开始问世，出现了足够多的设备驱动程序，他将在Windows XP 中增加对蓝牙的支持。韩国和台湾的许多公司也利用其在手机、电脑开发制造上的优势，积极介入蓝牙技术的研发，并不断有产品推出。可以预料，蓝牙技术将和PC、移动电话、数码相机一样迅速流行。 1

物联网应用中各种无线连接技术对比

物联网应用中各种无线连接技术对比 关键字：无线传感器无线通信无线连接解决方案 据预测，到2020年将有大约500亿个采用无线通信方式的装置。据来自GSM联盟的数据，其中移动手持和个人计算机仅占1/4，其余的是采用非用户交互方式与其他机器通信的自主互连装置。当前我们的互联网正在快速发展成为无线装置互连的万维网 - 物联网（IoT）。无线连接装置的可选方式有很多，最流行的包括Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee和基于sub-GH z技术的解决方案。每种解决方案都有优缺点，在这个互连的世界里，以上无线技术将会共存（如图1所示）。然而，物联网的重要驱动力之一是低功耗无线传感器的出现，从智能电表到传输系统、从安全系统到楼宇自动化，传感器越来越广泛的用于各类应用中。对于无线传感器来说，可扩展性、范围、休眠电流和可靠性等属性至关重要。虽然某些终端节点所需数据传输速率相对较低，但是大规模网络中的实时报告汇聚意味着“大数据（big data）”。 图1 物联网中多种无线技术共存 为了更好的服务最终用户，公共事业公司和市政局开始扩展智能计量系统，以解决实时数据不断增长的问题。公共事业公司通过智能电表，能够更频繁和更有效的查看客户的能源消耗信息，同时也能快速识别、隔离，以及解决电力失效等问题。消费者也能通过互连来获取相关信息。室内网络设备均能实时报告其状态和能耗，并且还能响应公共事业公司发出的信息。采用智能能源和智能家居系统，消费者将更加方便和高效，例如，在电费最低的时候控制激活洗碗机，或是适时提醒用户需要添加洗涤剂。

同样的，在铁路运输网络中，无线传感器能可用于远程监视广阔的轨道网络，技术人员能提前识别维护需求，以降低人工轨道巡视的成本和迟延。 无线传感器网络的核心需求 可扩展性对于无线传感器网络环境至关重要。某些传感器仅每秒进行一次状态更新，并且每次仅传输几个字节信息，但单个建筑物可能有数万个节点。举个例子，美国拉斯维加斯的A ria酒店，部署7万多个采用ZigBee网状网络通信的节点，以便控制照明、空调和建筑物周围的许多其他服务。在多数应用中，传感器需要安装在无法连接主电源或只能电池供电的位置。因此，可靠的网络架构要求有能力处理大量汇聚的数据，但传感器节点自身必须低功耗。 可靠性、可扩展性和电源效率的组合，明确界定无线传感器节点能够采用的通信技术需求。系统集成商不仅要考虑所选拓扑结构和无线协议的优缺点，也要考虑无线技术本身固有的物理属性。混凝土墙和多径衰落对于任何无线系统来说都是不利的，但也有办法减轻影响。为了解决这个问题，不同国家有不同的法规来管理无线电频谱和可用的频率范围。 其中2.4GHz已成为无需授权的全球频段，因此无线系统的设计能够服务于全球所有主要市场。例如Wi-Fi是基于2.4GHz频段的通信技术，其擅长在两节点之间快速传输大量数据，但同时消耗能量高，并且在星型配置中，每个AP限制在不超过15-32个客户端。Bluetoot h是另一种2.4GHz技术，其针对便携式设备，主要作为点对点的解决方案，仅支持几个节点。ZigBee与Bluetooth和Wi-Fi共享相同的无线频谱，但仅用于满足低功耗无线传感器节点的特殊需求。表1汇总目前的无线网络技术核心特性和能力。 表1 无线网络技术和标准的比较 ZigBee：无线网状网络的优化解决方案 ZigBee基于全球标准，是一个开放的无线网状网络技术。与传统的网络架构不同，例如星型和点对点，网状网络采用最低成本节点为建筑物内的所有位置提供可靠覆盖（参见图2 中网络拓扑结构选项对比）。ZigBee采用动态、自主的路由协议，基于AODV（Ad Hoc On-demand Distance Vector）的路由技术。在AODV中，当一个节点需要连接时，他将广播一条路由请求报文，其他节点在路由表中查找，如果有到达目标节点的路由，则向源节点反馈，