常见的物联网通信方式

1、常见的物联网通信方式 常见的物联网通信方式 随着时代进步和发展，社会逐步进入互联网 +，各类传 感器采集数据越来越丰富，大数据应用随之而来，人们考 虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及 分析计算。简而言之，物联网智能化已经不再局限于小型 设备、小网络阶段，而是进入到完整的智能工业化领域， 智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟， 并纳入互联网+整个大生态环境。 移动空中网 RS323i? n 仃线传输 (-3&4G 物联网通信 AjRF433/315M Zigbee ) 亠、前言NB-IQT/5G 传统互联网 Z ware j 近師离线传输 LoR 早期的物联网

2、是指两个或多个设备之间在近距离内 的数据传输，解决物物相连，早期多采用有线方式，比 如RS323、RS485，考虑设备的位置可随意移动的方 便性（有根线太丑了），后期更多的使用无线方式； 随着时代进步和发展，社会逐步进入互联网 +，各 类传感器采集数据越来越丰富，大数据应用随之而来， 人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、 管理以及分析计算。简而言之，物联网智能化已经不再 局限于小型设备、小网络阶段，而是进入到完整的智能 工业化领域，智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现 实上步入成熟，并纳入互联网+整个大生态环境。 二、物联网的发展 最早的物联网只是简单把两个设备用信号线连接在 一起

3、： 后来使用了无线，也出现了简单的组网: 在互联网+时代，越来越多的传感器、设备接入互 联网，互联网也不单是通过网线传输，引入了空中网、 卫星网等，应用的领域也越来越广泛： 羯VT主肌 圧孙畀头 ：稱气損H 1怛反ES 三、常见的物联网通信方式 笔者对常用的物联网通信方式进行归纳总结分为四 大种类，见下图: 1、有线传输 设备之间用物理线直接相连，不是很方便。主要有 电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串 口、RS485、USB，这里只对常用的 RS232 串口、 RS485、USB 做介绍。 RS232 串口：串行通信接口，全名是 数据终端 设备（DTE ）和数据通讯设备（DCE

4、 ）之间串行二进 制数据交换接口技术标准”，是电脑与其它设备传送信息 的一种标准接口；该标准规定采物联网通信j 移动空中网 NB-I0T/5G 3G/4G 电线 ） RS485总 usb 育线丿关呈） RS323庁F【、仃线传输 （张网络（线厂 Rr433/315M Z waf& 近炭离线传输 Zigbee i 用一个 25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规 定，还对各种信 号的电平加以规定；RS-232 属单端 信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题， 因此一般用于20m 以内的通信，常用的串口线一般只 有12米。见图： RS-485 总线：在要求通信

5、距离为几十米到上千米 时或者有多设备联网需求时，RS232无法满足，因此 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，加上总线收发 器具有高灵敏度，能检测低至200mV 的电压， 使得传 输信号能在千米以外得到恢复，RS-485 采用半双工工 作方式，可以联网构成分布式系统，用于多点互连时非 常方便，可以省掉许多信号线，允许最多并联 32台驱 动器和32台接收器。 USB :通用串行总线，是一个外部总线标准，支持 设备的即插即用和热插拔功能，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)

6、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。可连接键盘、鼠标、 打印机、扫描仪、摄像头、充电器、闪存盘、移动硬 盘、外置光驱/软驱、USB网卡、ADSL Modem 、 Cable Modem 、MP3机、手机、数码相机等几乎所 有的外部设备。已成功替代串口和并口，并成为个人电 脑、智能设备的必配接口之一。 2、近距离无线传输 设备之间用无线信号传输信息。主要有无线 RF433/315M 、蓝牙、乙gbee 、Z-ware 、 IPv6/6Lowpa n 。 RF433/315M :无线收发模组，采用射频技术， 工作在ISM

7、频段(433/315MHZ )，般包含发射 器和接收器，频率稳定度高，谐波抑制性好，数据传输 率1K128Kbps ，采用GFSK的调制方式具有超强 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 ） 无线安防报警（6）家居电器控制 （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 电压范围内工作，在1SEC周期轮询唤醒省 电模式（Polling mode） 下，接收仅仅消耗不到 20uA，节3.6V/3.6A 的锂亚电池可工作10年以 上。 蓝牙（Bluetooth ）:使用 2.4 2

8、.485GHz 的 ISM波段的UHF无线电波、基于数据包、有着主从架 构的一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和 楼宇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将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1 ， 但如今已不再维持该标准，蓝牙技术拥有一套专利网络， 可发放给符合标准的设备。 蓝牙使用跳频技术， 将传输 的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别 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。质量好的无线蓝 牙耳机电池可以使用时间一般是 2-3年，通常是数周。Zigbee :是基于IEEE802.

9、15.4 标准的低速、 短距离、低功耗、双向无线通信技术的局域网通信协议， 又称紫蜂协议。特点是近距离、低复杂度、自组织（自 配置、自修复、自管理）、低功耗、低数据速率。ZigBee 协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层 （MAC）、传输层仃L）、网络层（NWK）、应用层（APL） 等，其中物理层和媒体访问控制层遵循 IEEE 802.15.4 标准的规定，主要用于传感控制应用 （Sensor a nd Con trol） 。可工作在 2.4GHz（ 全球流 行）、868MHz（ 欧洲流行）和915 MHz（ 美国流行）3 个频段上，分别具有最高250kbit/s 、20kbit

10、/s 和 40kbit/s 的传输速率，单点传输距离在 10-75m 的 范围内，ZigBee 是可由一个到65535 个无线数传模 块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内， 每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，从标 准的75m距离进行无限扩展。ZigBee 节点非常省电， 其电池工作时间可以长达6个月到2年左右， 在休眠 模式下可达10年， 下图是Zigbee 的组网图 （该图来 源于网上）： J ; / 協胡器 上 踣由 卄 树状型 Z-Wave :是由丹麦公司Zensys 所一手主导的 基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短 距离无线通信技术，工作频带为 9

11、08.42MHz( 美 国)868.42MHz( 欧洲)，采用 FSK(BFSK/GFSK) 调制方式，数据传输速率为9.6 kb40kb/s ，信号 的有效覆盖范围在室内是 30m，室外可超过100m ， 适合于窄宽带应用场合。Z-Wave 采用了动态路由技 术，每一个Z-Wave 网络都拥有自己独立的网络地址 (HomelD); 网络内每个节点的地址(NodelD)，由控 制节点(Controller) 分配。每个网络最多容纳232个 节点(Slave)，包括控制节点在内。Zen sys 提供 Windows 开发用的动态库(Dynamically Linked Library, DLL)

12、 ，开发者该DLL内的API函数来进行 PC软件设计。通过乙Wave 技术构建的无线网络，不 仅可以通过本网络设备实现对家电的遥控，甚至可以通 过Internet 网络对Z-Wave 网络中的设备进行控制。 IPv6/6Lowpan :基于IPv6 的低速无线个域 网标准，即 IPv6 over IEEE 802.15.4 。IEEE 802.15.4 标准设计用于开发可以靠电池运行 1到5年 的紧凑型低功率廉价嵌入式设备（如传感器）。该标准使 用工作在2.4GHz频段的无线电收发器传送信息，使用 的频带与Wi-Fi相同，但其射频发射功率大约只有 Wi-Fi的1%。6LOWPAN 的出现使各类

13、低功率无线 设备能够加入IP家庭中，与 Wi-Fi、以太网以及其他 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中 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。 LoRa :易于建设和部署的低功耗广域物联技术， 使用线性调频扩频调制技术，即保持了像 FSK （频移键 控）调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离， 同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的 终端即使使用相同的频率同时发送也

14、不会相互干扰，因 此在此基础上研发的集中器/网关 （Co ncentrator/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。 3、传统互联网 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。 WIFI :基于IEEE 802.11 标准的无线

15、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。 以太网：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。 4、移动空中网 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，越来越多的设备米用移动网技术。 GPRS (General Pac

16、ket 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 56114Kbps 。 3G/4G: 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