物联网通信系统中都包含着哪些通信技术

(文章来源:人人都是产品经理)
通信技术主要是强调信息从信源到目的地的传输过程所使用的技术,还有一个问题是各种通信技术之间如何能协同工作呢?为此,国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型osi,也就是网络分成了物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。也就是这个伟大的标准最终形成了互联网,以及无所不连的物联网。
以太网(ethernet)是一种局域网通信技术, ieee组织的ieee 802.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网使用双绞线作为传输媒介,在没有中继的情况下,最远可以覆盖200米的范围。最普及的以太网类型数据传输速率为100mb/s,更新的标准则支持1kmb/s和10kmb/s的速率。
串口(serial port)是一种非常通用的用于设备之间通信的接口,也广泛用于设备以及仪器仪表之间的通信。常见的串口有rs-232(使用 25 针或 9 针连接器)和工业电脑应用的半双工rs-485与全双工rs-422。有线通信:modbus,和同前面几种通信技术不一样,通常认为modbus只是使用串行方式进行通信的应用层协议标准,它并不包含电气方面的规范。
modbus最初是modicon于1979年为使用可编程逻辑控制器(plc)通信而发表的,后来衍生出modbus rtu,modbus ascii和modbus tcp三种模式,前两种所用的物理接口是上面介绍的串口,后一种使用ethernet接口。wi-fi是一种无线局域网通信技术,全称wireless-fidelity,无线保真,通信距离通常在几十米。wi-fi的缺点是通信距离有限,稳定性差,功耗较大,组网能力差。
蓝牙(bluetooth)是一种设备之间进行无线通信的技术,曾经标准化为ieee 802.15.1,现在蓝牙技术联盟(sig)来负责维护其技术标准,蓝牙标准最新版本蓝牙5在2016年6月被宣布。蓝牙使用短波特高频(uhf)无线电波,经由2.4至2.485ghz的ism频段来进行通信,通信距离从几米到几百米不等。
bultooth smart技术的蓝牙设备之间可以直接“对话”。但是蓝牙的缺点主要是其各个版本不兼容,安全性差(4.0以后得到改进),组网能力差,以及在2.4ghz频率上的电波干扰问题等等。zigbee被标准化为ieee 802.15.4,工作频段有三个:868mhz-868.6mhz、902mhz-928mhz和2.4ghz-2.4835ghz,其中最后一个频段世界范围内通用,16个信道,并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。
三个频段传输速率分别为20kbps,40kbps以及250kbps。但是实际中zigbee远没有像wi-fi或者蓝牙那样得到广泛的应用,这是由于它复杂,成本高,抗干扰性差,zigbee协议没有开源,以及和ip协议不的对接比较复杂等等又限制了它在实际中的应用。
lora来源于long range这个单词,是一种长距离通信的通信技术。lora技术基于线性chirp扩频调制,延续了移频键控调制的低功耗特性,但是大大增加了通信范围。lora技术应用典型场景包括:超长电池寿命(几年),节点之间长距离通信,低速率(如每小时只要传递几次数据)。和nb-iot技术一样,也可以牺牲低功耗指标来提高速率。
gprs是通用分组无线电服务(general packet radio service)的缩写,gprs是终端和通信基站之间的一种远程通信技术。最后,由于移动通信终端的普及,其成本已经大大降低,因此在物联网中采用gprs通信技术,其硬件成本相比wi-fi或者zigbee都有较大的优势。但是gprs终端在通信时要使用电信运营商的基础设施,因此需要缴纳一定的费用,即数据流量费,这个服务费用限制了大量设备连接到网络。
gprs的速率较低,是另外一个问题。 gprs通信质量受信号强弱影响较大,无信号覆盖或者较弱的地方通信效果很差,可能影响业务的完成。nfc,near-field communication,中文常翻译为近场通信。nfc是一种短距高频的无线电技术,属于rfid技术的一种,工作频率在13.56mhz,有效工作距离在20cm以内。其传输速度有106kb/s、212kb/s或者424kb/s三种。通过卡、读卡器以及点对点三种业务模式进行数据读取与交换。
但是nfc没有其他无线通信那种无线信号被窃听的风险,但是其nfc卡过于简单以及被动式响应的设计也是不安全的因素。见到报道的风险例如:即nfc银行卡内的交易信息,很容易被其他读卡器,甚至智能手机读取。


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