物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)應(yīng)用研究

張超帥 趙偉 宋鵬浩 魏佳陽 趙彥軍

摘要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在國際社會中的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前高科技產(chǎn)品當(dāng)中的佼佼者，可謂是首屈一指?；ヂ?lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，不僅推進了信息的傳遞、使得線上和線下消費二者的完美融合，互聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)也越來越廣泛的被人們所利用和吸收，對于這種高科技的產(chǎn)物，被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代社會那是必然的?，F(xiàn)代社會當(dāng)中的高科技研發(fā)當(dāng)中的產(chǎn)品是多種多樣的，但是物聯(lián)網(wǎng)的迅速成長使得物聯(lián)網(wǎng)在科技方面的核心技術(shù)和科學(xué)水平有了大幅度的全面提升，不僅能進行物品與物品之間的交換，還能進行信息與信息之間的有效傳遞，更是被廣泛的運用在了財務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中，列如：存貨發(fā)出系統(tǒng)，適時計算器系統(tǒng)等等。物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)發(fā)展，還有互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，都是對無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與實踐，用高科技展望了對未來的發(fā)展，并且這些技術(shù)的推進也有助于無線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)廣域信息傳遞;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的產(chǎn)品

一、物聯(lián)網(wǎng)的基本理念

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

“物聯(lián)網(wǎng)”概念在1999年美國麻省理工學(xué)院首次被提出，也隨著物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷進步、不斷開拓，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的概念和理論體系也隨著在不斷的更新和改革，但是，我們現(xiàn)在首要解決的問題就是信息的傳遞，怎么樣把這些信息與物體之間進行絕對融合，把吾之本體和信息事件直接通過信息傳達，實現(xiàn)物體與物體之間的信息互換，物理與物體之間的完美識別，并進行適時定位與管理。不斷在從物聯(lián)網(wǎng)功能上面下功夫，把物聯(lián)網(wǎng)打造成一個有感知、有生命、有信息、有計算與控制系統(tǒng)的大腦感官系統(tǒng)，從而進行文件的處理、修飾、信息傳輸、執(zhí)行命令等等高效的工作。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)最初是指設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，解決物與物相聯(lián)，采用的是有線方式，比如RS323，RS485，考慮設(shè)備的位置可移動的方便性，后期更多采用無線方式。物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)很多，主要有兩類：一是短距離通信技術(shù)包括無線RF433/315M，ZigBee，WiFi，藍牙，Z-wave，IPv6/6 LoWPAN等;另一類是低功耗的廣域網(wǎng)（Low Power Wide Area Network），即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。包括NB-IoT和LoRa等。

二、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的全新高科技產(chǎn)物

2.1 RF433/315M

無線收發(fā)模組，采用射頻技術(shù)，工作在ISM頻段（433/315 MHz），包含發(fā)射器和接收器，頻率相對穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸速率在1～128 kbps之間，一般選用GFSK的調(diào)制方式，具有比較強的抗干擾性能。主要應(yīng)用集中在汽車、醫(yī)藥、食品、交通運輸、能源、軍工、動物管理以及人事管理等各領(lǐng)域。具體應(yīng)用項目包括無線抄表系統(tǒng)、無線路燈控制系統(tǒng)、鐵路通信、航模無線遙控、無線安防報警、家居電器控制、工業(yè)無線數(shù)據(jù)采集等。

2.2 WiFi

基于符合IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)，是有線局域網(wǎng)的無線延伸。WiFi只需要一個無線接入點就能組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)簡單，成本低廉。WiFi具有速度較快的優(yōu)點，無需網(wǎng)橋設(shè)備可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)，而且支持與手機進行數(shù)據(jù)通信，但WiFi芯片的封裝尺寸偏大，功耗較高，不利于大范圍使用。WiFi技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)從家庭的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存管理、教育等領(lǐng)域擴展。

2.3 藍牙

主要應(yīng)用頻段在2.4～2.485 GHz的ISM波段的特高頻無線電波（Ultra High Frequency，UHF）頻段是基于數(shù)據(jù)包、依據(jù)主從架構(gòu)的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和局域網(wǎng)之間的短距信息傳輸。藍牙可以利用跳頻技術(shù)將數(shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過不同的藍牙頻道傳輸數(shù)據(jù)包。不同頻道的頻寬為1 MHz，藍牙4.0不同頻段間隔為2 MHz，可容納40個頻段。藍牙在近距離無線傳輸具有很大優(yōu)勢，主要應(yīng)用于鼠標(biāo)、鍵盤、耳機等近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)目纱┐髟O(shè)備。

2.4 ZigBee

是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低速、短距離、低功耗、雙向無線通信技術(shù)的局域網(wǎng)通信協(xié)議，又稱紫蜂協(xié)議。ZigBee具有近距離、低復(fù)雜度、自組織（自配置、自修復(fù)、自管理）、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的特點，由物理層、媒體訪問控制層（Media Access Control Layer，MAC）、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成。物理層和媒體訪問控制層依據(jù)IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于傳感控制應(yīng)用。ZigBee的蜂窩式的傳輸模式，具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，主要用于可視距離的傳輸，適用室外空曠場所。ZigBee3.0技術(shù)整合了此前ZigBeePro一些應(yīng)用場景，包括家庭電器、建筑物自動化、LED照明、醫(yī)療看護、零售、智慧能源等方面。

2.5 Z-Wave

是由丹麥公司Zensys開發(fā)的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、可用于網(wǎng)絡(luò)的近距離無線通信技術(shù)，利用FSK（BFSK/GFSK）等調(diào)制方式，可以實現(xiàn)9.6～ 40 kb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，信號可以在室內(nèi)傳輸30 m，室外可大于100 m，適用于窄寬帶應(yīng)用場景。Z-Wave利用動態(tài)路由技術(shù)，使得每個Z-Wave網(wǎng)絡(luò)都有自己的網(wǎng)絡(luò)地址;網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個節(jié)點的地址，由控制節(jié)點分配。每個網(wǎng)絡(luò)最多可以容納232個節(jié)點，包括控制節(jié)點。Zensys提供Windows開發(fā)用的動態(tài)鏈接庫，開發(fā)者利用該DLL內(nèi)的API函數(shù)來進行PC軟件設(shè)計。利用Z-Wave技術(shù)搭建的無線近距離網(wǎng)絡(luò)，不僅可以實現(xiàn)對家電的遙控，甚至可以通過廣域網(wǎng)對Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進行控制。

三、 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)的成功推進，使得物聯(lián)網(wǎng)在各個領(lǐng)域都占有一席之地。物聯(lián)網(wǎng)也是一個多種多樣、千變?nèi)f化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它所能造詣的信息傳遞就現(xiàn)今科技水平來講已經(jīng)不是人腦可控的產(chǎn)物，包括它所覆蓋的局域地區(qū)、可靠性、傳遞性、規(guī)范性、電池壽命、網(wǎng)絡(luò)容量、成本轉(zhuǎn)換、交互頻率和擴展性等一切因素。物聯(lián)網(wǎng)的各個技術(shù)之間相輔相成，既能相互傳遞信息，又能相互控制，并且也不會完全排斥，現(xiàn)在的新型物聯(lián)網(wǎng)局域早已經(jīng)能互補共存，早遠遠大于替代了傳統(tǒng)技術(shù)。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的造詣已經(jīng)應(yīng)用在了各個場景當(dāng)中，這也是物聯(lián)網(wǎng)各種無線通信技術(shù)發(fā)展的必然過程。

參考文獻

[1]吳小芳。物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的新思考[J].通訊世界，2017，（01）：1-2.[2017-08-31].

[2]王勝烽，王曉澗。國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2017，（01）：23-24.