在智能小區(qū)、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)終端普及的未來(lái)，為了保證無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的安全，無(wú)線傳輸協(xié)議顯得尤為重要。目前的有線和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)、2G和3G網(wǎng)絡(luò)等，都可以作為傳輸層的組成部分。在智能小區(qū)、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)終端普及的未來(lái)，為了保證無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的安全，無(wú)線傳輸協(xié)議顯得尤為重要。

“物聯(lián)網(wǎng)”概念在1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院首次被提出，狹義的物聯(lián)網(wǎng)指的是“物—物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，這里相連的主體既包括物品到物品，也包括物品到識(shí)別管理設(shè)備。

廣義的物聯(lián)網(wǎng)指的是信息空間和物理空間的融合，也就是虛擬與現(xiàn)實(shí)的融合，把所有的物體和事件數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，在人與人、人與物、物與物之間實(shí)現(xiàn)信息交互，實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別，監(jiān)控定位和遠(yuǎn)程管理。物聯(lián)網(wǎng)以現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)和各種專有的網(wǎng)為基礎(chǔ)，傳輸通過(guò)感知層采集匯總的各類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸并保證數(shù)據(jù)安全。

目前的有線和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)、2G和3G網(wǎng)絡(luò)等，都可以作為傳輸層的組成部分。在智能小區(qū)、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)終端普及的未來(lái)，為了保證無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的安全，無(wú)線傳輸協(xié)議顯得尤為重要。

下面就來(lái)看看物聯(lián)網(wǎng)中常見(jiàn)的無(wú)線傳輸協(xié)議類型：

RFID

RFID（Radio Frequency Identification），即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

RFID由標(biāo)簽（Tag）、解讀器（Reader）和天線（Antenna）三個(gè)基本要素組成。RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜，標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag ，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

RFID可被廣泛應(yīng)用于安全防偽、工商業(yè)自動(dòng)化、財(cái)產(chǎn)保護(hù)、物流業(yè)、車輛跟蹤、停車場(chǎng)和高速公路的不停車收費(fèi)系統(tǒng)等。從行業(yè)上講，RFID將滲透到包括汽車、醫(yī)藥、食品、交通運(yùn)輸、能源、軍工、動(dòng)物管理以及人事管理等各個(gè)領(lǐng)域。

紅外

紅外技術(shù)也是無(wú)線通信技術(shù)的一種，可以進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸。紅外有明顯的特點(diǎn)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式，無(wú)線，不能離得太遠(yuǎn)，要對(duì)準(zhǔn)方向，不能穿墻與障礙物，幾乎無(wú)法控制信息傳輸?shù)倪M(jìn)度。802.11物理層標(biāo)準(zhǔn)中，除了使用2.4GHz頻率的射頻外，還包括了紅外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。IrDA1.0支持最高115.2kbps的通信速率，IrDA1.1支持到4Mbps。該技術(shù)基本上已被淘汰，被藍(lán)牙和更新的技術(shù)代替。

ZigBee

ZigBee是一種新興的短距離、低功耗、低速率的近距離的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee 的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4，這是IEEE無(wú)線個(gè)人區(qū)域工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。但I(xiàn)EEE802.15.4僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，所以ZigBee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)聯(lián)盟還負(fù)責(zé)其安全協(xié)議、應(yīng)用文檔和市場(chǎng)推廣等。

ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月，由英國(guó)Invensys、日本三菱電氣、美國(guó)摩托羅拉、荷蘭飛利浦半導(dǎo)體等公司共同組成。ZigBee與Bluetooth（藍(lán)牙）、WiFi（無(wú)線局域網(wǎng)）同屬于2.4GHz頻段的IEEE標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由于性能定位不同，各自的應(yīng)用也不同。

ZigBee有顯著的特點(diǎn)：超低功耗，網(wǎng)絡(luò)容量大，數(shù)據(jù)傳輸可靠，時(shí)延短，安全性好，實(shí)現(xiàn)成本低。在ZigBee技術(shù)中，采用對(duì)稱密鑰的安全機(jī)制，密鑰由網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要生成，并對(duì)其進(jìn)行管理、存儲(chǔ)、傳送和更新等。因此，在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)中，ZigBee技術(shù)顯得尤為重要，已在美國(guó)的智能家居等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

藍(lán)牙

Bluetooth是1998年5月，東芝、愛(ài)立信、IBM、Intel和諾基亞共同提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。作為一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，藍(lán)牙以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接，完成數(shù)據(jù)信息的短程無(wú)線傳輸。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是要建立通用的無(wú)線電空中接口（Radio Air Interface）及其控制軟件的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，使通信和計(jì)算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒(méi)有電線或電纜相互連接的情況下，能夠在近距離范圍內(nèi)具有互用、互操作的性能（Interoperability）。

藍(lán)牙以無(wú)線LANs的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)。應(yīng)用了“Plonkandplay”的概念（有點(diǎn)類似“即插即用”），即任意一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備一旦搜尋到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，而無(wú)需用戶進(jìn)行任何設(shè)置，因此可以解釋成“即連即用”。

藍(lán)牙技術(shù)有成本低，功耗低、體積小，近距離通信，安全性好的特點(diǎn)。藍(lán)牙在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中將得到一定的應(yīng)用，特別是應(yīng)用在辦公場(chǎng)所、家庭智能家居等環(huán)境中。

GPRS

通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service，GPRS），使用帶移動(dòng)性管理的分組交換模式以及無(wú)線接入技術(shù)。GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來(lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位來(lái)計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。但GPRS技術(shù)不太適合智能家居使用，主要應(yīng)用在電信網(wǎng)絡(luò)。

3G

第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3rd-generation，3G），是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。

目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000（美國(guó)版），WCDMA（歐洲版），TD-SCDMA（中國(guó)版），WiMAX。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在2000年5月確定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫(xiě)入3G技術(shù)指導(dǎo)性文件《2000年國(guó)際移動(dòng)通訊計(jì)劃》。2007年，WiMAX亦被接受為3G標(biāo)準(zhǔn)之一。

CDMA是Code Division Multiple Access （碼分多址）的縮寫(xiě)，是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用頻分多址（FDMA）的模擬調(diào)制方式，而這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù)。

第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用時(shí)分多址（TDMA）的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨(dú)立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大大改善，但TDMA的系統(tǒng)容量仍然有限，越區(qū)切換性能仍不完善。而CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4G

4G技術(shù)又稱IMT-Advanced技術(shù)。準(zhǔn)4G標(biāo)準(zhǔn)，是業(yè)內(nèi)對(duì)TD技術(shù)向4G的新進(jìn)展的TD-LTE-Advanced稱謂。對(duì)于4G中將使用的核心技術(shù)，業(yè)界并沒(méi)有太大的分歧。總結(jié)起來(lái)，有正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)、軟件無(wú)線電、智能天線技術(shù)多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)和基于IP的核心網(wǎng)五種。

由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電*和其他移動(dòng)裝置無(wú)線訪問(wèn)Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特征莫過(guò)于它具有更快的無(wú)線通信速度。此外，4G還有網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、通信靈活、智能性能高 、兼容性好 、費(fèi)用便宜等優(yōu)點(diǎn)。

4G通信技術(shù)并非完美無(wú)缺，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是4G通信技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。二是4G通信技術(shù)的市場(chǎng)推廣難以實(shí)現(xiàn)。三是4G通信技術(shù)的配套設(shè)施難以更新。

Wi-Fi

Wi-Fi 全稱為Wireless Fidelity，又稱IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是傳輸?shù)乃俣容^高，可以達(dá)到11Mb/s，另外它的有效距離也很長(zhǎng)，同時(shí)也與已有的各種IEEE 802.11 DSSS（直接序列展頻技術(shù)，Direct Sequence Spread Spectrum）設(shè)備兼容。

IEEE 802.11b無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是在IEEE802.11a網(wǎng)絡(luò)規(guī)范基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，最高帶寬為11Mb/s，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。帶寬的自動(dòng)調(diào)整有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。Wi-Fi無(wú)線保真技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)一樣，屬于辦公室與家庭使用的短距離無(wú)線技術(shù)，使用頻段是2.4GHz附近的頻段，該頻段目前尚屬?zèng)]用許可的無(wú)線頻段，可以使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)即802.11ay與802.11b，802.11g是802.11b的繼承。

其主要的特性為：速度快、可靠性高。在開(kāi)放區(qū)域，其通信距離可達(dá)305m。在封閉性區(qū)域其通信距離為76～122m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)整合，組網(wǎng)的成本更低。

NB-IoT

NB-IoT即窄帶物聯(lián)網(wǎng) （Narrow Band -Internet of Things），是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種，具有低成本、低功耗、廣覆蓋等特點(diǎn)，定位于運(yùn)營(yíng)商級(jí)、基于授權(quán)頻譜的低速率物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，擁有廣闊的應(yīng)用前景。NB-IoT技術(shù)包含六大主要應(yīng)用場(chǎng)景，包括位置跟蹤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能泊車、遠(yuǎn)程抄表、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。而這些場(chǎng)景恰恰是現(xiàn)有移動(dòng)通信很難的支持的場(chǎng)景。市場(chǎng)研究公司Machina預(yù)測(cè)，NB-IoT技術(shù)未來(lái)將覆蓋25%的物聯(lián)網(wǎng)連接。

NB-IoT是3GPPR13階段LTE的一項(xiàng)重要增強(qiáng)技術(shù)，射頻帶寬可以低至0.18MHz。NB-IoT是NB-CIoT和NB-LTE兩種標(biāo)準(zhǔn)的融合，平衡了各方利益，并適用于更廣泛的部署場(chǎng)景。其中，華為、沃達(dá)豐、高通等公司支持NB-CIoT；愛(ài)立信、中興、三星、英特爾、MTK等公司支持NB-LTE。NB-CIoT、NB-LTE與標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT相比都有較大差異，終端無(wú)法平滑升級(jí)，一些非標(biāo)基站甚至面臨退網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展，無(wú)線傳輸協(xié)議將迎來(lái)發(fā)展，其在未來(lái)智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用也將會(huì)呈現(xiàn)爆發(fā)性的增長(zhǎng)。了解與掌握Z(yǔ)igBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、RFID等核心技術(shù)，研制相應(yīng)的借接口以及無(wú)線通信產(chǎn)品模塊化，絕對(duì)是企業(yè)創(chuàng)造商機(jī)的正確手段。無(wú)線傳輸協(xié)議始終是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，也將是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的重中之重。
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