通信协议合集解析|LoRa、NB-IoT等通信协议


物联网存在着许多通信协议。本文整理汇总了LoRa、NB-IoT、ZigBee、WiFi、RFID这几个常见的物联网通信协议的知识点,以便朋友们更好地掌握。

通信协议合集解析|LoRa、NB-IoT等通信协议

一、LoRa


说到LoRaWan,许多人自然就会想到了LoRa。LoRa是LoRaWan的一个子集,属于物理层的一种调制技术,其采用线性调制扩频的方式,能显著提高接收灵敏度,实现了比其它调制方式更远的通信距离。LoRa作为LPWAN主流技术之一,其的发展现状及未来趋势是人们所关注的。那么,关于LoRa,你了解多少?

关于LoRa,你了解多少

LoRa,即远距离无线电(LongRangeRadio),作为一种线性调频扩频的调制技术,最早由法国几位年轻人创立的一家创业公司Cycleo推出,2012年Semtech收购了这家公司,并将这一调制技术封装到芯片中,基于LoRa技术开发出一整套LoRa通信芯片解决方案,包括用于网关和终端上不同款的LoRa芯片,开启了LoRa芯片产品化之路。

不过,仅仅一个基于LoRa调制技术的收发芯片还远不足以撬动广阔的物联网市场,在此后的发展历程中,由于多家厂商发起的LoRa联盟,以及推出不断迭代的LoRaWAN规范,催生出一个全球数百家厂商支持的广域组网标准体系,从而形成广泛的产业生态。

推动这一生态的相关技术标准、产品设计、应用案例等都是多个厂商共同参与的过程,这些也是形成目前庞大产业生态更为关键的元素,而它们并不属于Semtech单个公司所有,比如LoRaWAN规范是一个全球多个厂商共同参与的开放标准,任何组织或个人都可以根据这一规范进行产品开发和网络部署。

相较于大多数的网络采用网状拓朴,易于不断扩张网络规模,但缺点在于使用各种不相关的节点转发消息,路由迂回,增加了系统复杂性和总功耗。LoRa采用星状拓朴(TMD组网方式),网关星状连接终端节点,但终端节点并不绑定唯一网关,相反,终端节点的上行数据可发送给多个网关。理论上来说,用户可以通过Mesh、点对点或者星形的网络协议和架构实现灵活组网。

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二、NB-IoT


NB-IoT,窄带物联网(NarrowBandInternetofThings),其为互联网的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。可,NB-IoT是什么?NB-IoT有哪些应用?你们都了解了吗?

一、NB-IoT是什么

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

对于物联网标准的发展,华为的推进最早。2014年5月,华为提出了窄带技术NBM2M;2015年5月融合NBOFDMA形成了NB-CIOT;7月份,NB-LTE跟NB-CIOT进一步融合形成NB-IOT;预计NB-IOT标准会在3GPPR13出现,并于2016年6月份冻结。

此前,相对于爱立信、诺基亚和英特尔推动的NB-LTE,华为更注重构建NB-CIOT的生态系统,包括高通、沃达丰、德国电信、中国移动、中国联通、Bell等主流运营商、芯片商及设备系统产业链上下游均加入了该阵营。

NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。

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三、ZigBee


一、ZigBee技术概述

ZigBee技术是一种先进的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、高可靠性、高安全性的双向无线通信技术,其基础是IEEE802.15.4国际标准协议。目前在世界范围内,Zigbee技术已经在医疗、农业、汽车、通讯、电力、智能化控制多种行业中获得了广泛的应用。

Zigbee技术的主要特点包括以下几个部分:

数据传输速率低:最大是250k字节/秒,专注于低传输速率应用。

功耗低:其工作功耗远小于WiFi的工作功耗。

抗干扰性强:在低信噪比的环境下,Zigbee具有很强的抗干扰性能;在相同的环境中,Zigbee抗干扰性能远远好于蓝牙和WiFi。

成本低:因为Zigbee数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本。且Zigbee协议免收专利费。

时延短:通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;高安全性:Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用AES-128,同时可以灵活确定其安全属性。

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四、WiFi


WiFi-6到底强在哪?就普通消费者而言,WiFi-6目前会对他们的生活有多少的改善?有必要去更换现在的设备吗?尤其在使用成本持续上升的情况下,这还真是一个疑问。下面,小编就跟大家谈谈WiFi-6到底强在哪吧!

WiFi-6到底强在哪

说起网络速度,大家一定非常熟悉现在的5G网络,但是,很多人并不知道,理论上来说,WiFi-6的传输速度与5G网络是不相上下的。最新一代WiFi-6(802.11ax)的传输速率最高可达9.6Gbps,也就是说理论传输速度达到了1.2GB/s的传输速度,比上一代快了40%,不仅如此,还能够提升多台设备接入后每台设备的传输速率。

现在,Wi-Fi6还引入了MU-MIMO技术,即多用户多进多出,使Wi-Fi6技术能够支持多达8×8天线和多达8×1并发的上下线根据华为和思科的测试,多并发的直接结果是当用户达到几十个并发接入时,Wi-Fi6(802.11ax)在总带宽上基本保持稳定技术的创新自然带来了业绩的显著提升。

目前,WiFi6主要在室内、固定或低移动接入场景,基本涵盖了家庭、园区、企业办公、工业生产管理、城市热点覆盖等应用领域。

其实,网速的提升知识WiFi-6升级的一方面,此外如加入的MU-MIMO、OFDMA等技术,才是它升级的核心。

有人要问了,5G与WiFi-6有没有冲突呢?其实,5G和Wi-Fi的应用场景模式是不同的,前者是一种广域网技术,更多用于室外场景,而WiFi主要用于室内环境,两者相互补充。

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五、RFID


RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。下面,我们就来深入地了解一下RFID技术的概念及关键技术吧!

一、RFID技术的源起

1899年,NikolaTesla产生了用无线来传递电能的想法,这是RFID的基本思想。

1945年,LéonTheremin发明了一种间谍工具,主要是利用声音的反射来传递重要的信息,这种技术被视为RFID的鼻祖。

1948年,Harrystockman发表的“利用反射功率通信”一文,奠定了即RFID的理论基础。

MarioCardullo在1973年,发明了现代RFID的原型设备。MarioCardullo被视为RFID的发明者,同时也是移动通信卫星概念的提出者。

二、RFID技术的概念

RFID直接继承了雷达的概念,并在此基础上得到了进一步的发展。一套完整的RFID系统,是由阅读器(Reader)与电子标签(Tag)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成。阅读器发射特定频率的电磁波,用以驱动标签电路将内部的数据(如产品信息)送出。阅读器依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。

RFID技术可识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便。

按供电方式的不同,RFID的标签可分为有源标签和无源标签(也可以称作主动式标签和被动式标签)。有源标签是指标签内部有电源供电;无源标签是指标签无需电源供电,依靠阅读器发送电磁波的能量来工作。一般而言,商用无源标签的作用距离小于6米。

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