1.中国铁塔股份有限公司汉中市分公司 陕西汉中 7230002.广东省电信规划设计院有限公司 广东广州 510630
摘要:目前,我国是物联网快速发展的新时期,无线通信技术在整个物联网应用场景中起着关键作用。针对目前庞杂的无线通信技术做系统的分类、性能比对,同时结合物联网应用案例探讨如何根据不同场景选取对应的无线通信技术做支撑。通过对不同技术从范围、功耗、通信速率、网络容量等方面的比较及对未来无线通信技术的发展趋势的预测,给物联网应用部署时提供技术选取方案。
关键词:物联网;无线通信;网络容量;低功耗广域网
引言
当前信息技术发展迅速,在提高信息高效传输和共享的过程中,给人们提供了极大的便利。物联网作为互联网的产物,与通信技术进行融合,可以更好的拓展信息技术,也使得物联网技术的发展和应用受到更多的关注。物联网技术与无线通信技术的充分融合,实现了物品和物品之间的信息交换,从而极大的提高了数据传输效果,同时对促进各行业领域的信息化发展,具有十分重要的作用。
1无线通信技术概述
无线通信主要是利用电磁波传输达到信息交流目的,在通信方式上也体现出多样化特征,具体表现为:(1)UWB超宽带无线接入技术,该项技术主要建立在脉冲无线电技术基础之上,与传统无线电技术相对比,有效剔除了载波形式,相应能量损耗和运行成本也得到显著降低,同时这项技术还具有宽带极宽、传输率高、抗干扰性好等优势。(2)RFID自动识别技术,将该项技术与其他电子通信技术进行对比,最大的不同在于节省了更多人工干预,并且可以有效克服恶劣环境带来的不良影响,使通信技术操作更加方便和快捷,在通信、物流等领域中应用较为广泛。(3)Wi-Fi无线网络通信技术,在科学技术飞速发展背景下,无线网络通信技术也取得长足进步,尤其是无线Wi-Fi通信技术,现已经在我们日常生活各个方面进行覆盖,使我们日常生活变得更加便捷,借助该项技术可以实现智能设备连接,在极大便利人们生活的同时,无线通信处理效率也得到显著提升。
2物联网中无线通信技术应用分析
2.1WIFI系统
对于WIFI系统来说,实际上IEEE802.11标准就是此系统的本质,这种技术的传输速率甚至可以达到54MB/S,因此很多客户的需要都可以得到有效满足。在一定程度上分析WIFI系统,其安全系数并不高,但是此系统具有这很广的覆盖面,一般覆盖面可以保持在100m左右。同时整个系统的网络架构组织比较简单,此情况下则需要WIFI系统的前端按照相应的标准将热点设置完成后,具体操作在计算机能可以处理的范围中进行操作,这样就可以有效实现信号的的后续接收,在此基础上使系统和Intertnet的迅速连接得以快速实现。WIFI系统的内容和标准十分复杂,而且在各种不同的技术间其架构也具有一定差异,而且很难达成技术的统一标准。因此,目前WIFI技术的应用中安全性也是急需解决的问题之一。
2.2蓝牙
蓝牙(BlueTooth)是一种设备之间进行无线通信的技术,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,蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。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。优点“低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过100米。支持复杂网络:针对一对一连接最优化,并支持星形拓扑的一对多连接等。智能连接:增加设置设备间连接频率的支持,Ipv6网络支持。较高安全性:使用AES-128CCM加密算法进行数据包加密和认证。蓝牙模块体积很小,便于集成。
可以建立临时性的对等连接(Ad-hocConnec-tion):根据蓝牙设备在网络中的角色,可分为主设备(Master)与从设备(Slave)。缺点蓝牙的各个版本不兼容,组网能力差;网络节点少,不适合多点布控。
2.3获得更多支持
无线通信技术发展对信息化技术改革和发展具有十分重要的现实意义,为此需要对无线通信技术未来发展进行深入研究,实际发展过程中无线通信技术面临竞争和挑战也会愈加激烈,想要获得长远稳定发展,就要采取强强联合方式获得扎实发展基础,近几年政府方面也做出了很多努力,以协调无线通信技术发展不平衡局面,同时提出更多推动无线通信技术发展政策,为其进一步发展提供源源不断动力,甚至还制定了相应管理规范,以维护无线通信市场稳定持续发展。以卫星介入技术为例,政府部门结合该项技术应用优势,推出了相对应的发展政策,以充分显现出该项技术覆盖范围广、打破地理环境桎梏、传输距离比较长等优势,进而实现快速分享数据包服务,并逐渐渗透到金融、石油等领域中。此外,现代科学技术进步和发展也为无线通信技术提供了技术支持,光无线通信技术也是一种未来发展趋势,借助该项技术可以实现数据高速率传输,并且能够与红外波段的光纤通信相互兼容,由于光具有普适性,在环境比较恶劣的区域也能进行应用,涉及到的无线通信覆盖范围也能得到可靠保障,同时依托筑墙方式对其进行限定,不仅控制方便,进行加密也十分简单。
2.4智慧农业
智慧农业,简单来说就是农业加物联网解决方案。通过借助各种传感器监测农业生产环境中的各项指标,使用终端监测设备将数据经过有线/无线通信方式将数据回传至服务器端,在管理终端显示数据信息,同时可以通过管理终端对各种传感器或设备进行指令控制,在管理和控制的决策中还需要用到云计算、大数据等现代信息技术。随着物联网的应用落地,传统农业在逐渐向智慧农业转型。在农业生产过程中实时监控农作物的生长状况和环境指标,对农业的发展有重大意义。其中农业传感设备能够自动监测环境,利用传感器采集各种环境参数,然后基于LoRa传输协议将数据上传给LoRa网关,LoRa网关在通过IP协议将数据上传到云服务器,然后云平台根据数据发送相应指令给自动控制设备,实现实时温控、灌溉等功能。LoRa通信范围广,功耗低非常适合农业场景的需求。
2.5UWB技术
在最近这些年,UWB技术得到了快速发展。这种技术实际上属于一种高速宽频通信系统,传送相关信息时,其速度可以达到480MB,在311-1016GHx频率之内运行UWB技术,传播时具体范围不能超过10米,同时采用各种调节机制时,传统信息方式的限制在一定程度上可以被有效打破,之前的调节机制被完全摒弃,以此将各种操作有效完成。因此,由此可知在信息传播过程中该项技术有着很大优势。但是对此技术展开相关操作时,还具有一定难度,所以这项技术在未来还需加强分析和研究,只有这样才可以让技术的应用范围有效扩大,让广大群众可以得到更加便利的通信服务。
结语
随着物联网关键技术产业的升级,物联网的发展即将进入新的阶段,IPv6标准的规模部署使得每个物体都能分配到IP地址,不同无线通信技术得以在不同应用场景中发挥其作用,万物互联正在逐步成为现实。2019年,5G正式进入商用,高速率、低时延的特点非常适合车联网这个场景,工业控制、智慧交通、智慧农业等等领域都向着物联网方向靠拢,智能家居更是人们生活中就能体会到的变化。各种物联网场景需要与之匹配无线通信技术支持,需要综合考虑距离、网络容量、时延、安全性、功耗、部署成本、部署时间、同频干扰等因素。同时,多种无线技术可以结合起来使用,以适用不同的场景需求。
参考文献:
[1]张庆贺,孟庆龙.浅谈无线通信技术的发展趋势[J].区域治理,2019(2):260.
[2]胡泰阁.现代无线通信技术的智能化发展趋势[J].中国新通信,2019,21(24):25.
[3]杨贺.探析未来无线通信中智能天线技术的发展趋势[J].中国新通信,2020,22(12):7.