華為云計(jì)算 云知識(shí) 常見(jiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)之四大短距無(wú)線通信特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景
常見(jiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)之四大短距無(wú)線通信特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景

前面我們說(shuō)道了IoT的有線通信技術(shù),本文我們來(lái)介紹IoT常見(jiàn)的無(wú)線通信技術(shù),其中無(wú)線的技術(shù)又可以被細(xì)分成很多不同的部分,比如運(yùn)營(yíng)商使用的蜂窩網(wǎng)絡(luò),還有藍(lán)牙等一系列短距通信技術(shù),本章節(jié)將對(duì)這些不同的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

1  Bluetooth Bluetooth,即藍(lán)牙

這項(xiàng)技術(shù)在生活中非常常見(jiàn),藍(lán)牙在手機(jī),電腦,平板等設(shè)備當(dāng)中可以 說(shuō)已經(jīng)是一個(gè)必備的技術(shù)了。藍(lán)牙技術(shù)最初由電信巨頭愛(ài)立信公司于 1994 年創(chuàng)制,當(dāng)時(shí)是作 為 RS232 數(shù)據(jù)線的替代方案。藍(lán)牙可連接多個(gè)設(shè)備,克服了數(shù)據(jù)同步的難題。在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng) 中,比方說(shuō)運(yùn)動(dòng)手環(huán),智能電子秤當(dāng)中都需要用到藍(lán)牙技術(shù)。老版本的藍(lán)牙技術(shù),傳輸距離相 對(duì)于其他的無(wú)線通信技術(shù)來(lái)講是比較近的,只有 10 厘米到 10 米的范圍。但是它的傳輸速率 是比較快的,最高可以達(dá)到 1Mbps。

11.png

但是現(xiàn)在藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了藍(lán)牙 5.0 的版本,雖然它還是屬于短距無(wú)線通信技術(shù),但它的 傳輸距離已經(jīng)可以達(dá)到非常遠(yuǎn)了。藍(lán)牙 5.0 支持最高 3Mbps 的傳輸速率以及最遠(yuǎn) 300 米的傳 輸距離。同時(shí)藍(lán)牙技術(shù)在發(fā)展到后期是又被分為了兩種技術(shù)類(lèi)型,一種是 BR/DER,另一種是 LE。其中,需要重點(diǎn)去關(guān)注的是 LE 類(lèi)型,因?yàn)?nbsp;LE類(lèi)型的藍(lán)牙技術(shù)是非常適合在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中 使用的??赡茏x者們所熟知的藍(lán)牙技術(shù)還是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行通信的,但是 LE類(lèi)型的藍(lán)牙 技術(shù)可以支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、廣播和 Mesh 等多種形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這就非常適合物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景 下多設(shè)備連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。 

2  Wi-Fi

大多數(shù)人在家里或者辦公等場(chǎng)景下完成日常上網(wǎng)肯定都會(huì)使用到 Wi-Fi。所以 Wi-Fi 的應(yīng)用是 非常廣泛的。Wi-Fi 通常是用在 2.4G 和 5G 兩個(gè)頻段上,通過(guò)這兩個(gè)不同的頻段,它可以為 不同的設(shè)備提供不同的服務(wù)。 跟之前版本的藍(lán)牙相比的話,Wi-Fi 的通信距離相對(duì)還是比較遠(yuǎn)的,并且支持一對(duì)多的連接。 同時(shí),它的傳輸速率同樣也很快。但是,Wi-Fi 的缺點(diǎn)也十分明顯,首先是它的安全性不好, 穩(wěn)定性非常差。比方說(shuō)在看視頻的時(shí)候,也許會(huì)發(fā)現(xiàn)視頻看到一半卡住了。還有就是當(dāng)用戶在 打電腦游戲的時(shí)候,感受會(huì)非常明顯,如果用 Wi-Fi 上網(wǎng)打游戲的話,延遲的變化是非常大 的,有的時(shí)候是二三十毫秒,有的時(shí)候就直接變成一兩百毫秒了。所以 Wi-Fi 的穩(wěn)定性是比較 差的,并且 Wi-Fi 的功耗相對(duì)來(lái)講是比較高的。 如同藍(lán)牙一樣,Wi-Fi 目前也發(fā)展到了新一代的 Wi-Fi6 這個(gè)版本,它支持 9.6Gbps 的傳輸速 率以及低至 20ms 的時(shí)延。

22.png

3 ZigBee

相較于 Wi-Fi 與藍(lán)牙,ZigBee 和下文中要描述的 Z-Wave 讀者們可能對(duì)它知之甚少。ZigBee 也是一種短距離低功耗的無(wú)線技術(shù),圖 4-5 即為 ZigBee 設(shè)備的工作模式示意圖,與圖 4-4 中 的 Wi-Fi 設(shè)備工作示意圖相比其實(shí)就能發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的特點(diǎn)。Wi-Fi 設(shè)備在連接時(shí)只能和 AP或 者主集中器相連接,但是 ZigBee 不一樣,它的數(shù)據(jù)在設(shè)備與設(shè)備之間也是可以進(jìn)行傳遞的。 這代表的就是 ZigBee 這項(xiàng)技術(shù)易組網(wǎng)的特點(diǎn),如果 Wi-Fi 設(shè)備的中間接入點(diǎn)壞掉的話,相當(dāng) 于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就癱瘓了。但是 ZigBee 不一樣,因?yàn)?nbsp;ZigBee 的每臺(tái)設(shè)備都可以充當(dāng)中繼,如果 由其中一臺(tái)設(shè)備壞了,其他的設(shè)備可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重組,找到另一個(gè)可以充當(dāng)中繼的設(shè)備就可以 重新構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。ZigBee 技術(shù)的特點(diǎn)其實(shí)和它的名字是非常相近的,ZigBee 又稱(chēng)紫蜂協(xié) 議,因?yàn)樗鼇?lái)源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂是靠飛翔和“嗡嗡”地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位信息,也就是說(shuō)蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò),這與 ZigBee 具備的靈活組網(wǎng)的特點(diǎn)就非常相似了。

33.png

除此之外,ZigBee 模組的成本很低,只有 2 美金左右,同時(shí)和 Wi-Fi 相比,它的速率就顯得 非常低了,只有 20 到 250kbps。同時(shí)它的缺點(diǎn)就在于兼容性差和不易維護(hù)。

4  Z-Wave

除了 ZigBee 之外,還有一項(xiàng)短距無(wú)線技術(shù)叫 Z-Wave。Z-Wave 其實(shí)跟 ZigBee 差不多,但 是他們的區(qū)別就在于 Z-Wave 相對(duì)來(lái)講更加可靠,但是它的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不開(kāi)放,同時(shí) Z-Wave 的芯片只能通過(guò) Sigma Designs 這個(gè)公司來(lái)獲取。Z-Wave 技術(shù)在最初設(shè)計(jì)時(shí),就定位于智 能家居無(wú)線控制領(lǐng)域。采用小數(shù)據(jù)格式傳輸,40kb/s 的傳輸速率足以應(yīng)對(duì),早期甚至使用 9.6kb/s 的速率傳輸。與同類(lèi)的其他無(wú)線技術(shù)相比,擁有相對(duì)較低的傳輸頻率、相對(duì)較遠(yuǎn)的傳 輸距離和一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

短距無(wú)線技術(shù)對(duì)比

44.png

接下來(lái)本文針對(duì)上述四種IoT短距無(wú)線技術(shù)做了個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比,主要的區(qū)別在于藍(lán)牙和 Wi-Fi 的傳 速速率比較高,但老版本的藍(lán)牙只能一對(duì)一連接,Wi-Fi 能一對(duì)多,所以,藍(lán)牙主要用在鼠 標(biāo),耳機(jī),手機(jī)這些設(shè)備上,而 Wi-Fi 主要是用在家庭或者其他室內(nèi)進(jìn)行高速上網(wǎng)。同時(shí)基于 ZigBee 和 Z-Wave 設(shè)備它們低速率和連接節(jié)點(diǎn)多的特點(diǎn),基本上不太可能應(yīng)用在除了物聯(lián)網(wǎng) 之外的其他領(lǐng)域,因?yàn)樗鼈兊膫鬏斔俾适窃谑翘土?。所?nbsp;ZigBee 和 Z-Wave 主要應(yīng)用于家庭 自動(dòng)化 、智能家居、智慧大廈等等領(lǐng)域。