物联网的应用已经深入到我们的生活中,物联网项目的应用可以出现在方方面面。那么,物联网的无线连接技术有哪些呢?本文以6种无线技术为例,深入分析各种类型的优缺点。1.以太网以太网(Ethernet)是一种局域网通信技术。IEEE的IEEE802.3标准建立了以太网的技术标准,规定了物理层连接、电子信号和媒体接入层协议的内容。以太网使用双绞线作为传输介质,在没有中继器的情况下可以覆盖最远200米的范围。最流行的以太网类型数据传输速率为100Mb/s,更新后的标准支持1KMb/s和10KMb/s速率。以太网技术的最大优点是它是目前应用最广泛的局域网技术,并逐渐取代了令牌环、FDDI和ARCNET等其他局域网标准。我们现在熟悉的互联网,就是把这些大大小小的局域网连接起来形成的覆盖全球的网络。2、串口通信技术串口(Serialport)是设备间通信非常常用的接口,也广泛用于设备与仪器之间的通信。常见的串行端口包括RS-232(使用25针或9针连接器)和用于工业计算机应用的半双工RS-485和全双工RS-422。串口通信采用串行方式进行通信,即串口逐位发送和接收字节序列。通常,串口用于ASCII码字符的传输。串行通信使用3根线完成:接地线、传输线和接收线。串口通信可以用接收线接收数据,用发送线发送数据。非常简单,可以实现远距离通讯,通讯距离可达1200米。(1)优点串口通讯的最大优点是普及率高。串口仍然是PC电脑的标准配置。通常,大多数工业设备都有串行端口,以方便连接打印机。对于那些没有串口的设备,在开发的时候,常用的方法也是通过串口连接电脑进行开发,所以串口是设备通信最简单最容易的方式。另外值得一提的是,如果不考虑连接串口的电缆,串口通信的成本是非常低的。(2)缺点串口通讯的组网能力较差。虽然情况通常比无线稳定,但在工业环境中,也容易受到有线所在环境的电磁影响,通信不稳定,甚至串口烧坏。与以太网相比,串口的通信速度还有很大差距。一般来说,它只适用于低速、数据量小的通信。3.Modbus不同于以往的通讯技术。一般认为,Modbus只是一种串行通讯的应用层协议标准,并不包括电气规范。Modbus最初由Modicon于1979年发布,用于可编程逻辑控制器(PLC)通讯,后来衍生出三种模式:ModbusRTU、ModbusASCII和ModbusTCP。前两者使用的物理接口就是上面介绍的串口。后者使用以太网接口。随着PLC在工业领域的广泛应用,Modbus也成为工业领域最流行的通讯协议。它采用主/从(Master/Slave)通信方式,即一对多连接。一个主控制器最多可以支持247个从控制器。(1)优点Modbus的主要优点是:标准化、开放性、免费使用、无许可费、无知识产权授权。支持串口、以太网接口等多种电接口,支持双绞线、光纤、无线等多种传输介质。Modbus协议帧格式简单、紧凑、易用了解。易于开发,易于使用。(2)缺点Modbus主要存在以下问题:组网能力差,只有主从模式通信网络规模有限,从控制器数量限制网络规模,安全性差,无认证,无权限管理,纯文本4、GPRSGPRS是GeneralPacketRadioService*(通用分组无线业务)的缩写,GPRS是一种终端与通信基站之间的远距离通信技术。无线电业务首先采用模拟通信技术,成为第一代移动通信技术,后来采用数字通信技术,称为第二代移动通信技术。其中,以全球移动通信系统(GlobalSystemforMobileCommunications),即GSM的应用最为广泛和最为成功。GSM主要是为传输语音而设计的,传输语音时独占一个信道。GPRS可以说是GSM的延续。它以分组方式传输数据,不独占信道,因此可以更好地利用GSM上空闲的信道资源。GPRS的传输速率可达56~114Kbps。使用该数据服务,用户可以连接到电信运营商的通信基站,进而连接到互联网,获取互联网信息。GPRS由欧洲电信标准协会(ETSI)发起,后来移交给第三代合作伙伴计划(3rdGenerationPartnershipProject),即3GPP。(1)优点由于GSM网络信号覆盖范围广,因此可以使用GPRS服务的区域也很广。这是GPRS技术的主要优势。其次,GPRS终端可以在信号覆盖范围内自由漫游,开发者无需开发任何其他通信设备(运营商负责),用户使用方便。最后,由于移动通信终端的普及,它们的成本已经大大降低,所以在物联网中使用GPRS通信技术在硬件成本上比Wi-Fi或ZigBee有更大的优势。(2)缺点GPRS终端在通信时需要使用电信运营商的基础设施,因此需要支付一定的费用,即数据流量费。该服务费限制了大量设备连接到网络。GPRS速率较低是另一个问题。GPRS通信质量受信号强弱影响较大,在信号无覆盖或信号弱的地方通信效果差,可能影响业务的完成。5.NFCNFC,Near-fieldcommunication,中文常译为近场通信。NFC是一种短距离高频无线电技术,是RFID技术的一种。其工作频率为13.56MHz,有效工作距离在20cm以内。共有三种传输速度:106Kb/s、212Kb/s或424Kb/s。通过卡、读卡器和点对点三种业务模式读取和交换数据。NFC于2002年由飞利浦半导体、诺基亚和索尼率先开发。2004年,NFC论坛成立,致力于近场通信技术的标准化和推广。(1)优点NFC通信距离很近,因此通信安全性好。NFC卡没有功耗,读卡器的功耗也很低,可以应用于很多不耗电或者低功耗的应用场景。NFC方案成本低,尤其是NFC卡的成本非常低,特别适合覆盖大量的非智能物体。NFC通信技术目前广泛应用于移动支付和消费电子领域。例如,很多手机已经支持NFC应用,公交卡等小额支付系统都采用了NFC技术。(2)缺点NFC不像其他无线通信那样存在无线信号被窃听的风险,但其NFC卡过于简单,被动响应的设计也是不安全因素。看到报告的风险如:NFC银行卡中的交易信息很容易被其他读卡器甚至智能手机读取。此外,通信距离短、通信速率低也是其劣势,限制了NFC仅适用于某些物联网应用。6.LoRaLoRa来源于LongRange一词,是一种用于远距离通信的通信技术。LoRa技术基于线性Chirp扩频调制,延续了频移键控调制的低功耗特性,但大大增加了通信距离。Chirp扩频调制具有传输距离远、抗干扰性好等优点,在军事和航天通信中应用多年。在极端情况下,单个LoRa网关或基站可以覆盖整个城市或数十公里。LoRa技术应用的典型场景包括:超长电池寿命(数年)、节点间的远距离通信、低速(例如每小时只有少量数据传输)。和NB-IoT技术一样,也可以牺牲低功耗指标来提升速率。
