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【中國智能制造網 技術前沿】如今，“萬物互聯(lián)”不只是一種愿景，在很多實際的應用場景里面，已經實現了局部的物聯(lián)網，如工業(yè)自動化、智慧農業(yè)、智能公交、酒店等場所。物聯(lián)網是未來十年具有市場前景的領域，相關的無線通訊技術也逐步出現。
在實現物聯(lián)網的通訊技術里面，藍牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是應用為廣泛的無線技術。除了這些，還有很多無線技術，它們在各自適合的場景里默默耕耘，扮演著不可或缺的角色。本文筆者將通過常見的無線通訊技術優(yōu)劣及應用場景，帶大家認識真正的物聯(lián)網通訊技術。
物聯(lián)網通訊技術優(yōu)劣及應用場景
1、藍牙技術特點
藍牙是一種無線技術標準，可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換，藍牙可連接多個設備，克服了數據同步的難題。藍牙技術初由電信巨頭愛立信公司于1994年創(chuàng)制。如今藍牙由藍牙技術聯(lián)盟管理，藍牙技術聯(lián)盟在擁有超過25,000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網絡、和消費電子等多重領域。
藍牙技術的特點包括采用跳頻技術，抗信號衰落；快跳頻和短分組技術能減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性；前向糾錯編碼技術可減少遠距離傳輸時的隨機噪聲影響；用FM調制方式降低設備的復雜性等。其中藍牙核心規(guī)格是提供兩個或以上的微微網連接以形成分布式網絡，讓特定的設備在這些微微網中自動同時地分別扮演主和從的角色。藍牙主設備多可與一個微網中的七個設備通訊， 設備之間可通過協(xié)議轉換角色，從設備也可轉換為主設備。
2、ZigBee的技術特點
與藍牙技術不同，ZigBee技術是一種短距離、低功耗、便宜的無線通信技術，它是一種低速短距離傳輸的無線網絡協(xié)議。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀(bee)的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。
ZigBee的特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率，ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網絡層、應用層等，其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規(guī)定。ZigBee技術適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。
3、Wi-Fi的技術特點
Wi-Fi在我們的生活中非常常見，一線城市的幾乎所有公共場所均設有無線網絡，這是由于它的低成本和傳輸特性決定的。Wi-Fi是一種允許電子設備連接到一個無線局域網的技術，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段，連接到無線局域網通常是有密碼保護的；但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內的設備可以連接上。
由于無線網絡的頻段在世界范圍內是無需任何電信運營執(zhí)照的，因此WLAN無線設備提供了一個世界范圍內可以使用的，費用極其低廉且數據帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在Wi-Fi覆蓋區(qū)域內快速瀏覽網頁，隨時隨地接聽撥打電話，有了Wi-Fi功能我們打長途電話、瀏覽網頁、收發(fā)電子郵件、音樂下載、數碼照片傳遞等，再無需擔心速度慢和花費高的問題。
無線網絡在掌上設備上應用越來越廣泛，而智能手機就是其中一份子。與早前應用于手機上的藍牙技術不同，Wi-Fi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，因此Wi-Fi手機成為了2010年移動通信業(yè)界的時尚潮流。
4、LiFi的技術特點
LiFi也叫可見光無線通信，它是一種利用可見光波譜進行數據傳輸的全新無線傳輸技術，由英國愛丁堡大學電子通信學院移動通信系主席、德國物理學家哈拉爾德?哈斯教授發(fā)明。LiFi是運用已鋪設好的設備，通過在燈泡上植入一個微小的芯片形成類似于WiFi熱點的設備，使終端隨時能接入網絡。
該技術大的特點是通過改變房間照明光線的閃爍頻率進行數據傳輸，只要在室內開啟電燈，無需WiFi也便可接入互聯(lián)網，未來在智能家居中有著廣泛的應用前景。
5、GPRS的技術特點
GPRS我們可以說非常熟悉了，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業(yè)務，屬于第二代移動通信中的數據傳輸技術。GPRS可說是GSM的延續(xù)，GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸的方式不同，是以封包式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。
GPRS是介于2G和3G之間的技術，也被稱為2.5G，它為實現從GSM向3G的平滑過渡奠定了基礎。隨著移動通信技術發(fā)展，3G、4G、5G技術均被研發(fā)出來，GPRS也逐漸被這些技術所取代。
6、Z-Wave的技術特點
Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網絡的短距離無線通信技術，由丹麥公司Zensys所一手主導的無線組網規(guī)格。工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調制方式，數據傳輸速率為9.6 kbps，適合于窄寬帶應用場合。
隨著通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加，相對于現有的各種無線通信技術，Z-Wave技術將是低功耗和低成本的技術，有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網。
7、射頻433的技術特點
射頻433也叫無線收發(fā)模組，采用射頻技術，由全數字科技生產的單IC 射頻前段與ATMEL的AVR單片機組成，可高速傳輸數據信號的微型收發(fā)信機，無線傳輸的數據進行打包﹑檢錯﹑糾錯處理。
射頻433技術的應用范圍包括無線POS機、PDA等無線智能終端、安防、機房設備無線監(jiān)控、門禁系統(tǒng)。交通、氣象、環(huán)境數據采集、智能小區(qū)、樓宇自動化、PLC、物流追蹤、倉庫巡檢等領域。
8、NFC的技術特點
NFC是一種新興的技術，使用了NFC技術的設備可以在彼此靠近的情況下進行數據交換，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術整合演變而來，通過在單一芯片上集成感應式讀卡器、感應式卡片和點對點通信的功能，利用移動終端實現移動支付、門禁、身份識別等應用。
近場通信技術實現了電子支付、身份認證、票務、數據交換、防偽、廣告等多種功能，它改變了用戶使用移動電話的方式，使用戶的消費行為逐步走向電子化。
9、UWB 的技術特點
UWB是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。UWB在早期被用來應用在近距離高速數據傳輸，近年來國外開始利用其亞納秒級超窄脈沖來做近距離室內定位。
與藍牙和WLAN等帶寬相對較窄的傳統(tǒng)無線系統(tǒng)不同，UWB能在寬頻上發(fā)送一系列非常窄的低功率脈沖。較寬的頻譜、較低的功率、脈沖化數據，意味著UWB引起的干擾小于傳統(tǒng)的窄帶無線解決方案，并能夠在室內無線環(huán)境中提供與有線相媲美的性能。
10、Modbus的技術特點
Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司(現在叫施耐德電氣)于1979年為使用可編程邏輯控制器通信而發(fā)表。Modbus已經成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準，并且現在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。
Modbus協(xié)議是一個master/slave架構的協(xié)議。有一個master節(jié)點，其它使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點是slave節(jié)點，每一個slave設備都有一個的地址。在串行和MB+網絡中，只有被指定為主節(jié)點的節(jié)點可以啟動一個命令。
有許多modems和網關支持Modbus協(xié)議，因為Modbus協(xié)議很簡單而且容易復制，它們當中一些為這個協(xié)議特別設計的，不過設計者需要克服一些包括高延遲和時序的問題。
“一個蘿卜一個坑”，在各自應用領域發(fā)揮優(yōu)勢
無線通訊技術是未來實現物聯(lián)網和工業(yè)自動化基本的技術，隨著無線應用的增長，各種技術和設備也會越來越多，也越來越依賴于無線通信技術。
如上述列出的無線通訊技術，每種技術都有自己的優(yōu)缺點，也受限于自身的應用場景。如Z-Wave技術在住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取應用方面有著不可替代的優(yōu)勢；藍牙、Wi-Fi的成本和傳輸特性明顯，在常見的聯(lián)網場景如商場、交通等場所優(yōu)勢很大；而Modbus的技術特點決定了它注定是工業(yè)領域通信的，地位無可代替。
要想實現真正的物聯(lián)網，未來需要這些技術聯(lián)盟和人員齊心協(xié)力，相互互合作，一起支撐起巨大的物聯(lián)網網絡。
(原標題：常見的物聯(lián)網通訊技術優(yōu)劣及應用場景)
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