200220 弱电智能化系统集成：物联网技术及应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基 于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的 折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统， 进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。
161
WiFi
WiFi 使用无线电波(RF)来实现两个设备之间的相互通信。该技术常用于将电脑、 平板和手机等设备连接到路由器从而实现上网。 实际上，它可以用于任何两个硬件设 备的连接。WiFi 是由 IEEE 制定的运行在 802.11标准的本地无线网络。
WiFi 既可以使用全球 2.4GHz UHF频段也可以使用 5GHz SHF ISM 无线电频段。 WiFi 联盟认证一些产品，允许将其标记为“Wi-Fi 认证”。为了获得该指定，产品必 须通过联盟的互操作性认证测试。
LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
159
NB-IOT
基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NBIoT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，以降低部署成本、 实现平滑升级。
物联网技术及应用
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
158
LoRa是Long Range的缩写，属于无线通信技术中的一种，典型特点是距离远、 功耗低。速率相对较低，可视为网络通信中的物理层实现，LoRa对应的产品就是收 发器(tranciever)芯片，主要处理二进制数据流。LoRaWAN是在LoRa物理层传输技 术基础之上的以MAC层为主的一套协议标准，对应OSI七层模型中的数据链路层 (MAC层)，LoRaWAN消除了具体硬件的不兼容性，同时还实现了多信道接入、频率 切换、自适应速率、信道管理、定时收发，节点接入认证与数据加密、漫游等特性。
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
160
ZigBee
LPWAN 是当前无线技术中发展最为迅猛的组织。ZigBee 是一项开放 性的全球化标准，专为 M2M 网络而设计。
该技术具有低成本、低功耗的特点，是许多工业应用的理想解决方案。 同时具有低延迟和低占空比特性，允许产品最大限度地延长电池寿命。 ZigBee 协议提供128位 AES 加密。此外，该技术还支持 Mesh 网络，允许 网络节点通过多个路径连接在一起。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，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(LPWAN)。 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。
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
129
130Fra Baidu bibliotek
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
157
无线技术使得设备在不需要有线电缆的情况下能够建 立网络连接并实现彼此之间的通信，目前有多种不同 的无线技术在物联网(IoT)和机器到机器(M2M)通信 领域的硬件产品中得到运用。常见的5种无线协议有 lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE，接下来就来 看看具体这些协议有什么特点。
ZigBee 无线技术最常用的应用场景是智能家居设备领域。该技术将多 个设备同时连接在一起的能力使其成为家庭网络环境的理想选择，用户可以 实现智能锁、灯光、机器人和恒温器等设备之间的相互通信。
ZigBee 联盟近期对这项技术进行了标准化，希望连接的兼容性和通用 性更强。
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
802.11b、802.11g 和 802.11n 在2.4GHz ISM 频段上运行。该频段容易受到一 些蓝牙设备以及一些微波炉和移动电话的干扰。
在上述两种频段上运行的设备都可以在美国运行，无需 FCC 许可证，但仍需要 FCC第15部分认证。每个频道的前六个通道被认为是私有无线电频段的一部分。
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
第三讲
120
121
122
123
124
125
126
127
7、LoRa和NB-IOT
传感网与无线通信
128
常见的近距离无线网络通信技术主要主要分 为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Zwave等短距离通信技术；另一类是LPWAN （low-powerWide-AreaNetwork，低功耗 广域网），即广域网通信技术。LPWA又可分 为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、 SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下， 3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如ECGSM、LTECat-m、NB-IoT等。
161
WiFi
WiFi 使用无线电波(RF)来实现两个设备之间的相互通信。该技术常用于将电脑、 平板和手机等设备连接到路由器从而实现上网。 实际上，它可以用于任何两个硬件设 备的连接。WiFi 是由 IEEE 制定的运行在 802.11标准的本地无线网络。
WiFi 既可以使用全球 2.4GHz UHF频段也可以使用 5GHz SHF ISM 无线电频段。 WiFi 联盟认证一些产品，允许将其标记为“Wi-Fi 认证”。为了获得该指定，产品必 须通过联盟的互操作性认证测试。
LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
159
NB-IOT
基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NBIoT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，以降低部署成本、 实现平滑升级。
物联网技术及应用
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
158
LoRa是Long Range的缩写，属于无线通信技术中的一种，典型特点是距离远、 功耗低。速率相对较低，可视为网络通信中的物理层实现，LoRa对应的产品就是收 发器(tranciever)芯片，主要处理二进制数据流。LoRaWAN是在LoRa物理层传输技 术基础之上的以MAC层为主的一套协议标准，对应OSI七层模型中的数据链路层 (MAC层)，LoRaWAN消除了具体硬件的不兼容性，同时还实现了多信道接入、频率 切换、自适应速率、信道管理、定时收发，节点接入认证与数据加密、漫游等特性。
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
160
ZigBee
LPWAN 是当前无线技术中发展最为迅猛的组织。ZigBee 是一项开放 性的全球化标准，专为 M2M 网络而设计。
该技术具有低成本、低功耗的特点，是许多工业应用的理想解决方案。 同时具有低延迟和低占空比特性，允许产品最大限度地延长电池寿命。 ZigBee 协议提供128位 AES 加密。此外，该技术还支持 Mesh 网络，允许 网络节点通过多个路径连接在一起。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，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(LPWAN)。 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。
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
129
130Fra Baidu bibliotek
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
157
无线技术使得设备在不需要有线电缆的情况下能够建 立网络连接并实现彼此之间的通信，目前有多种不同 的无线技术在物联网(IoT)和机器到机器(M2M)通信 领域的硬件产品中得到运用。常见的5种无线协议有 lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE，接下来就来 看看具体这些协议有什么特点。
ZigBee 无线技术最常用的应用场景是智能家居设备领域。该技术将多 个设备同时连接在一起的能力使其成为家庭网络环境的理想选择，用户可以 实现智能锁、灯光、机器人和恒温器等设备之间的相互通信。
ZigBee 联盟近期对这项技术进行了标准化，希望连接的兼容性和通用 性更强。
lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE 5 种无线协议的特点
802.11b、802.11g 和 802.11n 在2.4GHz ISM 频段上运行。该频段容易受到一 些蓝牙设备以及一些微波炉和移动电话的干扰。
在上述两种频段上运行的设备都可以在美国运行，无需 FCC 许可证，但仍需要 FCC第15部分认证。每个频道的前六个通道被认为是私有无线电频段的一部分。
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
第三讲
120
121
122
123
124
125
126
127
7、LoRa和NB-IOT
传感网与无线通信
128
常见的近距离无线网络通信技术主要主要分 为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Zwave等短距离通信技术；另一类是LPWAN （low-powerWide-AreaNetwork，低功耗 广域网），即广域网通信技术。LPWA又可分 为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、 SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下， 3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如ECGSM、LTECat-m、NB-IoT等。