物联网通信技术的了解

    物联网通信技术由哪些?首先物联网通信技术分为有线通信技术无线通信技术

    有线通信技术为以下几点:

    以太网(Ethernet) TCP/IP

    ji站 (河蟹关键字不能使用)  使用的有三种接口: 一个ETH接口,两个FE/GE接口和两个SFP接口。SFP是光纤传输的千兆接口,ETH就是标准的以太网传输速率为10Mbps,PE(Fast Ethernet)是快速以太网速率为100Mbps,GE意思是千兆以太网传输速率为1000Mbps。以太网的核心技术采用为CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)的通讯控制机制。一般应用在终端或者视频监控上面

    RS-232

    通讯距离不超过20米。不平衡传输方式,单端通信。一对一通信数量以及38.4Kbps传输效率。应用场景少量仪表,工业控制上。

    RS-485

    理论通信距离1200m,实际应用为300-500m。平衡传输和差分传输方式,总线总共允许128个收发器,传输效率为10Mbps。应用场景工业仪表或者抄表

    通用串口总线(USB)

    常见电脑和移动端设备都是用的是该通讯技术,缺点通讯扩展不足,取决于个人设备接口的支持数量。最新一代的usb4,最大的传输效率是40Gbit/s。接口类型分为

        Type-AType-bmicro-BType-C ,一般应用场景为家居办公,移动,电子设备等等。

    M-bus(Meter bus)

    户用仪表总线,它的最大传输距离为1000m,且可以提供设备供电,无需单独部署电源,电能力为5A,节点功功耗率需要<0.65mA。是一种不常见的通信技术。应用于功能能源消耗数据采集

    PLC(power line communication)

    电力线通信,意思是在我们平时的电线上附加数据的方式传输数据。该技术是把有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受的信息适配器再把高频从电流中分离出来并传输到计算机或者电话实现信息的传递。缺点:是最好使用在电压稳定的场景当中,如果电压不稳定发生改变那么其中的高频信号就会消失。应用于电网和电表设备。

无线通讯技术有以下几种

  1. 短距无线通讯技术
  2. 蜂窝通信技术
  3. LPWA通信技术

短距通讯技术 -Bluetooth 蓝牙

最早的蓝牙技术通信距离从10cm到 10m的距离最高传输率为5Mbps, 最新的蓝牙5.0最高支持传输率为3Mbps。传输距离约300m,蓝牙技术后期分为BR/EDR(基础率/增强数据率)和LE(低耗能)两种技术类型,BR/EDR型是以点对点的方式进行通信,LE型则是支持点对点(一对一),广播(一对多)和Mesh(多对多)等多种网络拓扑结构。其中LE型主要应用于物联网领域,智能家居使用。

优点:速率快,低功耗,安全性高。

缺点:针对于EDR型网络节点少,不适合多点布控。

短距通讯技术 -Wi-Fi

wifi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术。通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM 射频频段。最新的wifi6支持9.6Gbps传输率以及低至20ms的时延。传输距离为 50-100m。 

优点:覆盖广,数据传输速率快。

缺点:传输安全性不好,稳定性差,功耗略高,组网能力差。

短距通讯技术 - ZigBee

ZigBee特点是近距离,低复杂度,自组织,低功耗,低数据速率。广泛应用于工业和智慧家庭领域。

优点:ZigBee低功耗2节电池支持6-24个月,低成本 无专利费,低传输率 20-250kbps,传输距离10-100m。网络时延15-30ms,高容量的传输理论为254节点数。三级安全模式,免授权 915MHz,868Mhz,2.4GHz。Mesh组网和自组网。

缺点:不同芯片兼容差,维护难,不移维护不灵活。

 

短距通讯技术 - Z-Wave

z-Wave是一种新兴的基于射频,低成本,低功耗,高可靠,适用于网络短距离无线通信。协议标准不开放。适用于小速率传输,传输数率为9.6-40kbps/s。频段:868.42MHz(欧洲) 908.42Mhz(USA),传输距离为30m(室内)-100m(室外),应用场景为智能家居,监控和控制

优点:结构简单,低速率,低功耗,低成本,可靠性搞。

缺点:标准不开放,芯片只能通过Sigma Designs 这唯一来源获取。

 

蜂窝通信技术 - 2G

GSM(Global System for Mobile Communications) 全球移动通信系统,是第二代移动通信技术。GSM是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准,它采用数字通信技术,统一网络标准,使通信质量得以保证,并可以开发出更多的新业务提供用户使用。GSM数据速率为9.6Kbps。授权频段以900M为主。

GPRS(General Packet Radio Service) 通用分组无线服务技术。是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务,属于第二代通信中的数据传输技术。GPRS可以说是GSM的延续。GPRS的传输速率提升至56-114Kbps。

 

蜂窝通信技术 - 3G

3G 是第三代通信技术,支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G服务能够同事传送声音以及数据信息,速率一般在几百Kps以上。目前3G存在3中标准CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA。而WCDMA最新技术HSPA+已可支持42Mbps的下行速率。授权频段为900M,1800M为主。

 

蜂窝通信技术 - 4G

4G是移动电话通信标准的第四代,该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。

4G是集3G于WLAN于一体,并能够快速传送数据,高质量音频,视屏和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载,比家用宽带ADSL(4M)快25倍。授权频段为 1800M-2500M。4G可以在DSL和有线电视调制解调器没用覆盖的地方部署,再扩展到整个地区。有着不可比拟的优越性。

4G的几个等级:

LTE-Cat

LTE Cat是指LTE Category是LTE的Ue-Category设置,Ue-Category指的是UE的接入能力等级,也就是UE能够支持的传输速率等级。针对不同等级的速率如下表:

    

等级 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刚开始的时候使用的等级为cat-4,以后可能会使用cat6等级。不同的等级意思指不同的芯片价格不一样。目前物联网使用的等级是cat 1主要是性价比以及物联网特性。

 

蜂窝通信技术 - 5G

5G是第五代移动通信网络,其峰值理论传输可达10Gbps。频段为C-band毫米波,5G的三个标准eMBB(Enhanced Mobile Broadband)主要达到的是10Gbps/s 的速率,mMtc(Massive Machine Type Communitcation) 每平方公里100万设备的连接,uRLLC(Ultra Reliable & Low Latency Communication)要达到的1ms的时延。

 

LPWA通信技术 - SigFox

是一家法国的网联网公司SigFox网络利用超窄带UNB技术,传输功耗水平非常低并仍能维持一个稳定的数据连接。SigFox无线链路使用免授权的ISM射频频段。但是每个地方使用的评率不同欧洲广泛使用868MHz,美国是915MHz.它的传输功率非常低50-100uw。信息安全有待争议。 频段;SubG免授权频段

SigFox 使用超窄调制技术,单个JI站能够实现网络消息传输最远距离1000公里以上,每个JI站允许多达100万个物联网(IOT)设备终端。

通过免费频段,低功耗设备简化网络架构吸引IOT连接。

LPWA通信技术 - LoRa

LoRa(Long Range) 由LoRa联盟维护管理,是一个基于物理层实现网络数据通信的技术。支持双向数据传输,符合一系列开源标准。它的具体实现方案成为LoRaWAN,LoRa使用未授权频谱来支持服务。 频段;SubG免授权频段

 

LPWA通信技术 - NB-IoT

NB-Iot 是基于蜂窝的窄带物联网,其构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,主要在SubG免授权频段。可直接部署于GSM网络,UMTS网络或者LTE网络,以降低部署成本,实现平滑升级。其特点具有覆盖广,连接多,速率低,成本低,功耗低,架构优等特点。同时根据3GPP的R14版本,NB-IoT可支持JI站定位,同时支持80km/h以内的移动性场景。

 

LPWA通信技术 - eMTC

eMTC是爱立信提出的无线物联网解决方案。eMTC基于LTE接入技术设计无线物联网软特性,主要面向于低速率,深度覆盖,低功耗,大连接的物联网应用场景.相对于NB-Iot,eMTC速率更高,可达1Mbps,但覆盖小,功耗大,容量也较小。 频段;SubG免授权频段,并且提供一定的语音通信能力。

 

SubG是指1GHz以下大概27-160 Hz 频段,是理想的长距离,低功耗的选择。

最后可根据不同的需要选择不同的网络方式选择

 

 

 

 

 

 

 

 

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