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编排 | labelerHuang
早期物联网是指两个或两个以上设备之间的近距离数据传输,解决物联网问题,,比如RS323、RS考虑到设备的位置可以随意移动的便利性(有根线太丑),。
随着时代的进步和发展,社会逐渐进入互联网 ,各种传感器收集的数据越来越丰富,大数据应用也随之而来。人们考虑直接将各种设备纳入互联网,以便于数据收集、管理和分析和计算。
简而言之,物联网智能不再局限于小型设备和小型网络阶段,而是进入完整的智能工业化领域。智能物联网已经成熟于大数据、云计算和虚拟现实,并被纳入互联网 整个大生态环境。
最早的物联网只是用信号线连接两个设备:
后来用了无线,出现了简单的组网:
在互联网 随着时代的推移,越来越多的传感器和设备接入互联网,互联网不仅通过网线传输,还引入了空中网、卫星网等,应用领域越来越广泛:
笔者总结了常用的物联网通信方式,分为四类:
物理线直接连接设备不太方便。主要包括电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB等。
串行通信接口的全名是数据终端设备(DTE)数据通信设备(DCE)串行二进制数据交换接口技术标准是计算机和其他设备传输信息的标准接口;该标准规定使用25只脚 DB25连接器规定了连接器每个引脚的信号内容,并规定了各种信号 规定号的电平;RS-232属于单端信号传输,共地噪声和共模干扰不能抑制,因此一般用于20m通信中常用的串口线一般只有1~2米。见图:
当需要几十米到几千米的通信距离或多个设备连接时,RS232无法满足,于是诞生了RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,具有抑制共模干扰的能力,总线收发器灵敏度高,可检测低至200mV电压使传输信号在千米外恢复,RS-485采用半双工作模式,可以连接网络形成分布式系统,非常方便多点连接,可以节省大量信号线,允许32个驱动器和32个接收器并联。
一般串行总线是支持设备即插即用和热插拔功能的外部总线标准,具有传输速度快、使用方便、连接灵活、独立供电等优点。USB用一个4针(USB3.0标准为9针)插头作为标准插头,采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来,最多可以连接127个外部设备,并且不会损失带宽。键盘、鼠标、打印机、扫描仪、摄像头、充电器、闪存盘、移动硬盘、外部光驱/软驱USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem 、MP几乎所有的外部设备,如手机、数码相机等。已成功替代串口和并口,成为个人电脑和智能设备的必备接口之一。
无线信号用于设备之间的信息传输。主要有无线信号。RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan。
无线收发模块采用射频技术工作ISM频段(433/315MHz),一般包括发射器和接收器,频率稳定性高,谐波抑制性好,数据传输率1K~128Kbps,采用GFSK调制方法具有超强的抗干扰能力。应用范围:(1)无线抄表系统 (2)无线路灯控制系统(3)铁路通信(4)航模无线遥控(5)无线安全报警(6)家用电器控制 (7)工业无线数据采集(8)无线数据传输。低功耗的RF433可在2.1-3.6V在电压范围内工作,在1SEC周期性轮询唤醒省电模式(Polling mode)接收只消耗不到20uA,一节3.6V/3.6A锂亚电池可工作10年以上。
使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波是一种基于数据包的无线技术标准,技术标准,可实现固定设备、移动设备与建筑个人域网之间的短距离数据交换。由蓝牙技术联盟(SIG)管理,IEEE列出蓝牙技术IEEE 802.15.1.但这一标准已不再维持。蓝牙技术拥有一套专利网络,可分配给符合标准的设备。蓝牙利用跳频技术将传输的数据分成数据包,通过79个指定的蓝牙频道传输数据包。每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0使用2 MHz 间距,可容纳40个频道。优质无线蓝牙耳机电池一般可使用2-3年,一般为几周。
是基于IEEE802.15.局域网通信协议,又称紫蜂协议,标准为低速、短距离、低功耗、双向无线通信技术。特点是近距离、复杂性低、自组织(自配置、自修复、自管理)、功耗低、数据速率低。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准主要用于传感控制应用(Sensor and Control)。可工作在2.4GHz868MHz(欧洲 MHz(美国流行)三个频段最多250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s单点传输距离为10-75m的范围内, ZigBee它是一个无线数传网络平台,可以由65535个无线数传模块组成,在整个网络范围内,每一个ZigBee从标准75开始,网络数传模块可以相互通信m无限扩展距离。ZigBee 节点非常省电,电池可以工作6次 个月到2 年左右,休眠模式可达10年左右 年,下图是Zigbee组网图(来自网上):
丹麦公司Zensys基于射频、低成本、低功耗、高可靠性、适合网络的短距离无线通信技术,工作频率为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)数据传输速率为9.6 kb~ 40kb/s,室内信号的有效覆盖范围为30m,室外可超过100m,适用于窄宽带应用。Z-Wave采用了动态路由技术,每一个Z-Wave网络都有自己独立的网络地址(HomeID);网络中每个节点的地址(NodeID),由控制节点(Controller)分配。Z-Wave每一个都采用动态路由技术Z-Wave网络都有自己独立的网络地址(HomeID);网络中每个节点的地址(NodeID),由控制节点(Controller)分配。每个网络最多可容纳232个节点。(Slave),包括控制节点。Zensys提供Windows开发动态库(Dynamically Linked Library, DLL),开发者该DLL内的API函数来进行PC软件设计。通过Z-Wave技术构建的无线网络不仅可以通过本网络设备遥控家电,还可以通过Internet网络对Z-Wave控制网络中的设备。
基于IPv6低速无线域网标准,即IPv6 over IEEE 802.15.4。IEEE 802.15.4标准设计用于开发紧凑型、低功率、廉价的嵌入式设备(如传感器),可靠电池运行1-5年。2.使用本标准.4GHz无线电收发器传输信息电收发器传输信息Wi-Fi相同,但其射频发射功率仅为Wi-Fi的1%。6LoWPAN各种低功率无线设备的出现可以添加IP家庭中,与Wi-Fi、以太网等类型的设备并网;IETF 6LoWPAN技术具有无线低功耗、自组织网络的特点,是物联网感知层、无线传感器网络的重要技术,ZigBee新一代智能电网标准SEP2.0已经采用6LoWPAN技术,随着美国智能电网的部署,6LoWPAN将成为事实标准,全面替代ZigBee标准。
易于构建和部署的低功耗广域物联网技术采用线性调频扩频调制技术,即保持图像FSK(频移键控制)调制相同的低功耗特性,显著增加通信距离,提高网络效率,消除干扰,即不同频率扩展序列的终端同时发送不会相互干扰,因此在此基础上研发的集中器/网关(Concentrator/Gateway)能够并行接收并处理多个节点的数据,大大扩展了系统容量。主要在全球免费频段运行(即非授权频段),包括433、868、915 MHz等。LoRa网络主要由终端(内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器和云四部分组成,应用数据可双向传输,传输距离可达15到20公里。
互联网发展到现在,基本上所有的软件系统都运行在互联网基础上,人们从互联网上获取各类数据,进行交流沟通、工作,基本上所有人都知道互联网,这里只做简单描述。
基于IEEE 802.11标准的无线局域网,可以看作是有线局域网的短距离无线延伸。组建WIFI只需要一个无线AP或是无线路由器就可以,成本较低。
包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网。它们都符合IEEE802.3,IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
移动无线通信技术发展到现在,移动终端直接接入到互联网世界,随着通信资费下降以及3G/4G无线模块成本下降,由于3G/4G可以很方便直接与互联网通信,越来越多的设备采用移动网技术。
(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务,属于第二代移动通信中的数据传输技术,介于2G和3G之间的技术,也被称为2.5G,可说是GSM的延续。GPRS以封包(Packet)式来传输,传输速率可提升至56~114Kbps。
第三和第四代移动通信技术,4G是集3G与WLAN于一体,能够快速高质量地传输数据、图像、音频、视频等。4G可以在有线网没有覆盖的地方部署,能够以100Mbps以上的速度下载,能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求,具有不可比拟的优越性。4G移动系统网络结构可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。
(基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT))构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
直接来源:
https://www.cnblogs.com/legahero/p/IOT.html
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