浅析物联网近距离无线传输技术论文_李鹏,吴卓,姜树弟,刘明辉,潘朝晖

浅析物联网近距离无线传输技术论文_李鹏,吴卓,姜树弟,刘明辉,潘朝晖

中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司

摘要:近距离无线传输技术主要应用在局域网,比如家庭网络、工厂车间联网、企业办公联网;远距离无线传输技术主要应用在远程数据的传输,如智能电表、智能物流、远程设备数据采集等。无线接入不仅仅体现在PC、移动终端对网络的连接需求,还有工业生产环境下物与物之间的连接需求。

关键词:物联网;无线传输技术

随着万物互联时代的到来,物与物之间的连接方式也在不断发展和更新。如果说,传感器是物联网的触觉,那么,无线传输就是物联网的神经系统,将遍布物联网的传感器连接起来。在物联网出现以前,网络的接入需求主要体现在PC、移动终端对互联网的接入需求。如今,随着物联网技术的发展,无线接入不仅仅体现在PC、移动终端对网络的连接需求,还有工业生产环境下物与物之间的连接需求。

1、物联网概念

当我们还没有真正理解物联网是什么的时候,在我们的身边已悄然涌现出许许多多的应用案例。大到对江河湖泊的水环境监测与智能化治理,小到对监狱在押人员的定位与精细化管理,物联网离我们越来越近。

物联网从狭义的角度看,只要是物与物之间通过通信网络连接而成的网络,不论是否接入互联网,都应算是物联网的范畴。从广义角度看,物联网不仅局限于物与物之间的信息传递,还会形成物与人之间畅通无阻的信息交换,形成泛在网络。

物联网的英文缩写为“The Internet of Things”。这包含了两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间、物品与人之间,进行信息交换和通信。

目前较为公认的物联网的定义是:通过RFID(射频识别)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

近距离无线传输技术主要应用在局域网,比如家庭网络、工厂车间联网、企业办公联网;远距离无线传输技术主要应用在远程数据的传输,如智能电表、智能物流、远程设备数据采集等。在物联网领域,大多数传感器都是嵌入在芯片中,网络传输模块的能耗低,且功率小,主要以近距离无线连接为主。特别在工厂内部,无数的生产设备、物料和智能终端都需要利用Wifi、蓝牙、Zigbee这些近距离无线技术实现互联。但在有些业务中,近距离无线传输无法满足需求。比如,企业需要对客户产品的使用状态进行监控并实时的传回数据。在重工企业,对远程设备使用状态的监控十分重要。因此,需要利用远距离无线传输技术实现数据的回传。这个时候企业可以选择3G、4G这样的蜂窝通信技术,也可以选择LoRa、Sigfox、NB-IoT这样的低功耗广域网传输技术。

二、物联网无线传输技术可能的应用前景

1、Wi-Fi的应用

WLAN未来最具潜力的应用将主要在SOHO、家庭无线网络以及不便安装电缆的建筑物或场所。Wi-Fi技术可将Wi-Fi与基于XML或Java的Web服务融合起来,可以大幅度减少企业的成本。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如企业选择在每一层楼或每一个部门配备802.11b的接入点,而不是采用电缆线把整幢建筑物连接起来,这样一来,可以节省大量铺设电缆所需花费的资金。目前这一技术的用户主要来自机场、酒店、商场等公共热点场所。

2、UWB的应用

UWB主要应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。除此之外,这种新技术适用于对速率要求非常高(大于100 Mb/s)的局域网(LAN)或个域网(PAN)。

UWB最具特色的应用将是视频消费娱乐方面的无线个人局域网(WPAN)。现有的无线通信方式,802.11b和蓝牙的速率太慢,不适合传输视频数据;54 Mb/s速率的802.11a标准可以处理视频数据,但费用昂贵。而UWB有可能在10 m范围内,支持高达110 Mb/s的数据传输率,不需要压缩数据,可以快速、简单、经济地完成视频数据处理。

具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的优点使得UWB较适合家庭无线消费市场的需求:UWB尤其适合近距离内高速传送大量多媒体数据以及可以穿透障碍物的突出优点,让很多商业公司将其看作是一种很有前途的无线通信技术,应用于诸如将视频信号从机顶盒无线传送到数字电视等家庭场合。当然,UWB未来的前途还要取决于各种无线方案的技术发展、成本、用户使用习惯和市场成熟度等多方面的因素。

3、ZigBee技术的应用

根据ZigBee联盟目前的设想,ZigBee将会在安防监控系统、传感器网络、家庭监控、身份识别系统和楼宇智能控制系统等领域拓展应用。

另外,ZigBee的目标市场主要还有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。

4、NFC技术的应用

NFC有三种应用类型:

(1)设备连接。除了无线局域网,NFC也可以简化蓝牙连接。比如,手提电脑用户如果想在机场上网,他只需要走近一个Wi-Fi热点即可实现。

(2)实时预定。比如,海报或展览信息背后贴有特定芯片,利用含NFC协议的手机或PDA,便能取得详细信息,或是立即联机使用信用卡进行门票购买。而且,这些芯片无需独立的能源。

(3)移动商务。飞利浦Mifare技术支持了世界上几个大型交通系统及在银行业为客户提供Visa卡等各种服务。索尼的FeliCa非接触智能卡技术产品在中国香港及深圳、新加坡、日本的市场占有率非常高,主要应用在交通及金融机构。

这项新技术正在改写无线网络连接的游戏规则,但NFC的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。

总而言之,随着物联网技术和应用的不断发展,短距离无线通信技术将会迎来前所未有的大发展,其在建筑智能化系统中的应用也将会呈现暴发性的增长。集中攻关Wi-Fi、UWB、Zigbee、NFC、高频RFID等核心技术,研制相关接口、接入网关设备,着力形成短距离无线通信模块化产品,并推动接口和设计的标准化工作将是未来创新工作的重点。

论文作者:李鹏,吴卓,姜树弟,刘明辉,潘朝晖

论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期

论文发表时间:2018/1/7

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