物聯網通信技術的瞭解

    物聯網通信技術由哪些?首先物聯網通信技術分爲有線通信技術無線通信技術

    有線通信技術爲以下幾點:

    以太網(Ethernet) TCP/IP

    ji站 (河蟹關鍵字不能使用)  使用的有三種接口: 一個ETH接口,兩個FE/GE接口和兩個SFP接口。SFP是光纖傳輸的千兆接口,ETH就是標準的以太網傳輸速率爲10Mbps,PE(Fast Ethernet)是快速以太網速率爲100Mbps,GE意思是千兆以太網傳輸速率爲1000Mbps。以太網的核心技術採用爲CSMA/CD(載波監聽多路訪問/衝突檢測)的通訊控制機制。一般應用在終端或者視頻監控上面

    RS-232

    通訊距離不超過20米。不平衡傳輸方式,單端通信。一對一通信數量以及38.4Kbps傳輸效率。應用場景少量儀表,工業控制上。

    RS-485

    理論通信距離1200m,實際應用爲300-500m。平衡傳輸和差分傳輸方式,總線總共允許128個收發器,傳輸效率爲10Mbps。應用場景工業儀表或者抄表

    通用串口總線(USB)

    常見電腦和移動端設備都是用的是該通訊技術,缺點通訊擴展不足,取決於個人設備接口的支持數量。最新一代的usb4,最大的傳輸效率是40Gbit/s。接口類型分爲

        Type-AType-bmicro-BType-C ,一般應用場景爲家居辦公,移動,電子設備等等。

    M-bus(Meter bus)

    戶用儀表總線,它的最大傳輸距離爲1000m,且可以提供設備供電,無需單獨部署電源,電能力爲5A,節點功功耗率需要<0.65mA。是一種不常見的通信技術。應用於功能能源消耗數據採集

    PLC(power line communication)

    電力線通信,意思是在我們平時的電線上附加數據的方式傳輸數據。該技術是把有信息的高頻加載於電流然後用電線傳輸接受的信息適配器再把高頻從電流中分離出來並傳輸到計算機或者電話實現信息的傳遞。缺點:是最好使用在電壓穩定的場景當中,如果電壓不穩定發生改變那麼其中的高頻信號就會消失。應用於電網和電錶設備。

無線通訊技術有以下幾種

  1. 短距無線通訊技術
  2. 蜂窩通信技術
  3. LPWA通信技術

短距通訊技術 -Bluetooth 藍牙

最早的藍牙技術通信距離從10cm到 10m的距離最高傳輸率爲5Mbps, 最新的藍牙5.0最高支持傳輸率爲3Mbps。傳輸距離約300m,藍牙技術後期分爲BR/EDR(基礎率/增強數據率)和LE(低耗能)兩種技術類型,BR/EDR型是以點對點的方式進行通信,LE型則是支持點對點(一對一),廣播(一對多)和Mesh(多對多)等多種網絡拓撲結構。其中LE型主要應用於物聯網領域,智能家居使用。

優點:速率快,低功耗,安全性高。

缺點:針對於EDR型網絡節點少,不適合多點布控。

短距通訊技術 -Wi-Fi

wifi是一種允許電子設備連接到一個無線局域網(WLAN)的技術。通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM 射頻頻段。最新的wifi6支持9.6Gbps傳輸率以及低至20ms的時延。傳輸距離爲 50-100m。 

優點:覆蓋廣,數據傳輸速率快。

缺點:傳輸安全性不好,穩定性差,功耗略高,組網能力差。

短距通訊技術 - ZigBee

ZigBee特點是近距離,低複雜度,自組織,低功耗,低數據速率。廣泛應用於工業和智慧家庭領域。

優點:ZigBee低功耗2節電池支持6-24個月,低成本 無專利費,低傳輸率 20-250kbps,傳輸距離10-100m。網絡時延15-30ms,高容量的傳輸理論爲254節點數。三級安全模式,免授權 915MHz,868Mhz,2.4GHz。Mesh組網和自組網。

缺點:不同芯片兼容差,維護難,不移維護不靈活。

 

短距通訊技術 - Z-Wave

z-Wave是一種新興的基於射頻,低成本,低功耗,高可靠,適用於網絡短距離無線通信。協議標準不開放。適用於小速率傳輸,傳輸數率爲9.6-40kbps/s。頻段:868.42MHz(歐洲) 908.42Mhz(USA),傳輸距離爲30m(室內)-100m(室外),應用場景爲智能家居,監控和控制

優點:結構簡單,低速率,低功耗,低成本,可靠性搞。

缺點:標準不開放,芯片只能通過Sigma Designs 這唯一來源獲取。

 

蜂窩通信技術 - 2G

GSM(Global System for Mobile Communications) 全球移動通信系統,是第二代移動通信技術。GSM是1992年歐洲標準化委員會統一推出的標準,它採用數字通信技術,統一網絡標準,使通信質量得以保證,並可以開發出更多的新業務提供用戶使用。GSM數據速率爲9.6Kbps。授權頻段以900M爲主。

GPRS(General Packet Radio Service) 通用分組無線服務技術。是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務,屬於第二代通信中的數據傳輸技術。GPRS可以說是GSM的延續。GPRS的傳輸速率提升至56-114Kbps。

 

蜂窩通信技術 - 3G

3G 是第三代通信技術,支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術。3G服務能夠同事傳送聲音以及數據信息,速率一般在幾百Kps以上。目前3G存在3中標準CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA。而WCDMA最新技術HSPA+已可支持42Mbps的下行速率。授權頻段爲900M,1800M爲主。

 

蜂窩通信技術 - 4G

4G是移動電話通信標準的第四代,該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。

4G是集3G於WLAN於一體,並能夠快速傳送數據,高質量音頻,視屏和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載,比家用寬帶ADSL(4M)快25倍。授權頻段爲 1800M-2500M。4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒用覆蓋的地方部署,再擴展到整個地區。有着不可比擬的優越性。

4G的幾個等級:

LTE-Cat

LTE Cat是指LTE Category是LTE的Ue-Category設置,Ue-Category指的是UE的接入能力等級,也就是UE能夠支持的傳輸速率等級。針對不同等級的速率如下表:

    

等級 DL Speed/Mbps DL-MIMO UL Speed/Mbps
1 10 1 5
2 50 2 25
3 100 2 50
4 150 2 50
5 300 4 75
6 300 2 or 4 50
7 300 2 or 4 150
8 1200 8 600
9 450 2 or 4 50
10 450 2 or 4 100

4G剛開始的時候使用的等級爲cat-4,以後可能會使用cat6等級。不同的等級意思指不同的芯片價格不一樣。目前物聯網使用的等級是cat 1主要是性價比以及物聯網特性。

 

蜂窩通信技術 - 5G

5G是第五代移動通信網絡,其峯值理論傳輸可達10Gbps。頻段爲C-band毫米波,5G的三個標準eMBB(Enhanced Mobile Broadband)主要達到的是10Gbps/s 的速率,mMtc(Massive Machine Type Communitcation) 每平方公里100萬設備的連接,uRLLC(Ultra Reliable & Low Latency Communication)要達到的1ms的時延。

 

LPWA通信技術 - SigFox

是一家法國的網聯網公司SigFox網絡利用超窄帶UNB技術,傳輸功耗水平非常低並仍能維持一個穩定的數據連接。SigFox無線鏈路使用免授權的ISM射頻頻段。但是每個地方使用的評率不同歐洲廣泛使用868MHz,美國是915MHz.它的傳輸功率非常低50-100uw。信息安全有待爭議。 頻段;SubG免授權頻段

SigFox 使用超窄調製技術,單個JI站能夠實現網絡消息傳輸最遠距離1000公里以上,每個JI站允許多達100萬個物聯網(IOT)設備終端。

通過免費頻段,低功耗設備簡化網絡架構吸引IOT連接。

LPWA通信技術 - LoRa

LoRa(Long Range) 由LoRa聯盟維護管理,是一個基於物理層實現網絡數據通信的技術。支持雙向數據傳輸,符合一系列開源標準。它的具體實現方案成爲LoRaWAN,LoRa使用未授權頻譜來支持服務。 頻段;SubG免授權頻段

 

LPWA通信技術 - NB-IoT

NB-Iot 是基於蜂窩的窄帶物聯網,其構建於蜂窩網絡,只消耗大約180KHz的帶寬,主要在SubG免授權頻段。可直接部署於GSM網絡,UMTS網絡或者LTE網絡,以降低部署成本,實現平滑升級。其特點具有覆蓋廣,連接多,速率低,成本低,功耗低,架構優等特點。同時根據3GPP的R14版本,NB-IoT可支持JI站定位,同時支持80km/h以內的移動性場景。

 

LPWA通信技術 - eMTC

eMTC是愛立信提出的無線物聯網解決方案。eMTC基於LTE接入技術設計無線物聯網軟特性,主要面向於低速率,深度覆蓋,低功耗,大連接的物聯網應用場景.相對於NB-Iot,eMTC速率更高,可達1Mbps,但覆蓋小,功耗大,容量也較小。 頻段;SubG免授權頻段,並且提供一定的語音通信能力。

 

SubG是指1GHz以下大概27-160 Hz 頻段,是理想的長距離,低功耗的選擇。

最後可根據不同的需要選擇不同的網絡方式選擇

 

 

 

 

 

 

 

 

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