盘点:这十种短距离无线通信技术你都知道吗?

语言是人类最重要的交流工具,是人们进行交流的主要表达方式。 物联网时代,机器需要交流的时候,也需要用彼此能够理解的语言进行交流。 今天我们就来看看物联网中常用的无线短距离通信语言和技术——华为Hilink协议、WiFi(IEEE 802.11协议)、Mesh、蓝牙、ZigBee、Thread、Z- Wave、NFC、UWB、LiFi。

1.华为Hilink协议。

去年12月,华为隆重推出了自主研发的智能家居“三件套”——Hilink协议、Huawei-LiteOS系统和IOT芯片。 目前,市场上有数百种不同的网络最终用户互连协议,但它们似乎相互不友好、相互隔离、闭门造车。 Hilink协议被誉为智能设备之间的“普通话”。 它可以自动发现设备并一键连接。 它还兼容ZigBee、WiFi、蓝牙等协议。

2.WiFi/IEEE 802.11协议。

WiFi,全称Wireless-Fidelity,无线保真度,是无线局域网(WLAN)中的一个标准。 自1999年推出以来,它一直是我们生活中最常用的上网方式之一。 通常WiFi技术使用2.4GHz和5GHz左右的频段,无线路由器可以连接到有线网络,将有线信号转换为WiFi信号。 WiFi 标准系列还包括 802.11a、802.11b、802.11g 和 802.11n。

WiFi联盟在2016年公布的最新802.11ah WiFi标准——WiFi HaLow,让WiFi可以用在更多的地方,例如:小型、电池供电的可穿戴设备,也适合部署在工业设施中,以及之间。 应用程序之间。 HaLow使用900MHz频段,低于当前WiFi的2.4GHz和5GHz频段。 功耗更低,同时HaLow的覆盖范围可达1公里,信号更强,不易受到干扰。 这些特点使得WiFi更加符合物联网时代的发展。

优点:覆盖范围广,数据传输速率快。

缺点:传输安全性差、稳定性差、功耗稍高、联网能力差。

3.Mesh/IEEE 802.11s协议。

无线Mesh网络被称为廉价的“最后一英里”宽带接入解决方案,采用多跳无线Mesh结构为移动用户提供宽带接入。 Mesh 是 WLAN 和移动 Ad Hoc(点对点)网络的结合。 与WLAN相比,每个网络终端都可以进行点对点直接通信,不再需要经过AP(基站)转发,覆盖范围更大。 与Ad Hoc相比,由于骨干路由器有固定且充足的电源,因此在移动性和功耗方面无需考虑太多。

优点:网络部署快,不需要复杂的配置; 网络稳定,任意节点故障,不会影响其他设备的数据传输; 网络覆盖范围大,可以与多种宽带无线接入技术(如WLAN、WiMAX、UWB、3G等)结合,形成更大的多跳网络结构。

缺点:有一定的时延,不适合实时监控的应用领域,网络容量有限。

4.蓝牙/IEEE 802.15.1协议。

蓝牙技术最早始于1994年,由瑞典爱立信公司开发。 它采用调频技术(跳频扩频),通信频段为2.402G Hz-2.480GHz。 到目前为止,已经更新了9个版本,分别是蓝牙1.0/1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1/4.2。 通信半径从几米延伸到数百米。

在微信、百度云还不太流行的时候,我们总是习惯打开手机中的蓝牙设备,和身边的朋友分享手机上有趣的事情。 蓝牙技术广泛应用于手机、PDA等移动设备、PC、GPS设备以及大量无线外设(蓝牙耳机、蓝牙键盘等)。

蓝牙技术也与物联网的发展保持同步。 最新的蓝牙4.2拥有高达1Mbps的数据传输速率、更强大的隐私功能以及Ipv6网络支持。 在智能家居领域,采用Bultooth Smart技术的蓝牙设备可以在不连接互联网的情况下实现设备之间的“对话”。 这样可以解决突然断网、没有WiFi的问题,智能家居设备仍然能够继续工作。

优点:速度快、功耗低、安全性高。

缺点:网络节点少,不适合多点部署和控制。

5. ZigBee/802.15.4协议。

Zigbee于2003年正式提出,它的出现是为了弥补蓝牙通信协议复杂度高、功耗高、距离短、网络规模小的缺点。 这个名字取自蜜蜂。 蜜蜂依靠飞行和之字形的翅膀将花粉的位置传达给它们的同伴。 这样,他们就在群体中形成了一个沟通网络。

ZigBee可以工作在三个频段:868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz。 最后一个频段是全球通用的,有16个频道,这个频段是免费、免申请的无线电频段。 三个频段的传输速率分别为20kbps、40kbps和250kbps。

ZigBee采用自组织网络进行通信,也是无线传感器网络领域最著名的无线通信协议。 在无线传感器网络中,当传感器的消息无法从某条通信路径顺利传输时,动态路由器会迅速寻找另一个短距离信道来传输数据,从而保证信息的可靠传输。

ZigBee并不是主流的无线通信技术,但它以其低功耗、低成本、低速率、高容量、长电池寿命等特点而备受一些厂商的追捧。 例如,小米2015年推出的一系列家居智能产品均支持ZigBee通信,以及最近推出的小米温湿度传感器。

优点:安全性高、功耗低、联网能力强、容量大、电池寿命长。

缺点:成本高、抗干扰性差、无开源ZigBee协议、通讯距离短。

6.Thread/IEEE 802.15.4协议。

Thread和ZigBee都属于802.15.4,但对802.15.4做了很大的改进。 Thread是建立在IPv6基础上的协议,在传输安全性和系统可靠性方面都做了非常好的优化。 它不仅可以搭载高通AllSeen,还支持苹果Homekit智能家居平台。 谷歌旗下的 Nest 将 Thread 指定为家庭物联网的唯一通信协议。 随后,Nest发起了行业联盟,联盟成员共同推广Thread协议。 线程在短距离通信方面也具有巨大潜力。

7.Z-Wave 协议。

Z-Wave 无线网络规范于 2004 年提出,由丹麦芯片和软件开发商 Zensys 主导。 Z-wave联盟推动其应用。 Z-Wave 的工作频率在美国为 908.42MHz,在欧洲为 868.42MHz。 它采用无线网状网络技术,因此任何节点都可以直接或间接地与通信范围内的其他相邻节点进行通信。 数据速率包括 9.6kbps 和 40kbps。 输出功率为 1mW 和 0 dBm。 信号有效覆盖范围室内30m,室外可超过100m。 Z-Wave是一种新兴的基于射频的射频技术,低成本、低功耗、高可靠性,适合短距离、窄带宽的应用。

Z-Wave主打家庭自动化,在欧美国家比较流行。 它进入中国市场晚于Zigbee,市场份额远不及Zigbee。 由于频段的划分,虽然在中国可以发展,但还是比较谨慎。

优点:结构简单、速率低、功耗低、成本低、传输距离比ZigBee更长、可靠性高。

缺点:标准不开放,芯片只能从唯一来源Sigma Designs获得。

8. 近场通讯。

NFC,即近场通信,由飞利浦半导体、诺基亚和索尼于2002年联合开发。2004年成立NFC论坛,重点关注近场通信技术的标准化和推广,该技术由RFID与互联技术融合演变而来。 NFC是一种短距离高频无线电技术,工作频率为13.56MHz,距离在20cm以内。 其传输速度为106 Kb/s、212 Kb/s或424 Kb/s。 数据读取和交换通过卡、读卡器和点对点三种业务模式进行。

NFC具有与蓝牙技术类似的功能,但传输速率和传输距离不如蓝牙那么快和远。 同时,功耗和成本低,保密性好。 这些优势使其成为移动支付和消费电子领域的宠儿。

近来,Apple Pay、Samsung Pay在移动支付领域掀起波澜。 NFC技术在未来移动物联网世界中的重要性不言而喻。

9.超宽带。

UWB,超宽带,一种无载波通信技术,采用纳秒到皮秒的非正弦窄脉冲来传输数据,在10m左右的范围内可以实现数百Mb/s到数Gb/s的数据传输速率。 。 UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、功耗低、发射功率低等诸多优点。 主要应用于室内通信、高速无线局域网、家庭网络、无绳电话、安全检测、定位、雷达等领域。

更有趣的是,UWB的标准化问题一直充满争议,这也间接减缓了其推广的步伐。 与蓝牙、802.11b、802.15等无线通信相比,UWB可以提供更快、更远、更宽的传输速率。 越来越多的研究人员投入到UWB领域。

10.LiFi。

LiFi,即光保真技术,是一种利用可见光谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的新型无线传输技术。 它是由英国爱丁堡大学哈拉尔德·哈斯教授发明的。 LiFi 是相当于 Wi-Fi 的可见光无线通信 (VLC) 技术。 它可以利用发光二极管(LED)灯泡的光波来传输数据。 它可以同时提供照明和无线网络,而不会造成电磁干扰,有助于缓解当今的网络流量爆炸。 增加问题。

各种传输技术都有各自的优点和缺点,希望看到它们在物联网的世界中大放异彩。 我们也期待更多像华为这样的企业在行业普及“普通话”,共同助力物联网行业,引领我们走向更加安全、舒适的现代生活。