無線技術正在迅速發展,并在人們的生活中發揮越來越大的作用。而隨著無線應用的增長,各種技術和設備也會越來越多,也越來越依賴于無線通信技術。本文盤點下物聯網中無線通信主要的技術。
無線通信技術分類
美國通信委員會(FCC)分類
2015年,美國通信委員會(FCC, Federal Communications Commission)技術咨詢委員會(TAC,Technological Advisory Council)網絡安全工作組在一份白皮書中提到了將物聯網通信技術分成了以下四類:
Mobile/WAN,Wide Area Network - 移動廣域網絡,覆蓋范圍大
WAN,Wide Area Network - 廣域網,覆蓋范圍大,非移動技術
LAN,Local Area Network - 局域網,覆蓋范圍相對較小,如住宅、建筑或園區
PAN,Personal Area Network - 個域網,覆蓋范圍從幾厘米到幾米不等 主要的無線技術及分類如下表所示:
不知為何,FCC TAC將Sigfox歸入了LAN,而LoRaWAN歸入了WAN。Sigfox與LoRaWAN都同屬于LPWAN領域中的窄帶技術,都是可以廣域覆蓋。Weightless SIG在LPWAN領域中主推的將會是Weightless-P。NB-IoT也沒有列入其中。新的技術在不斷出現,也在不斷地重塑物聯網市場的格局。
KEYSIGHT分類
在KEYSIGHT的一份PPT中《Low Power Wide Area Networks,NB-IoT and the Internet of Things》,將IoT無線技術做了比較詳細的劃分,如下圖所示:
相關術語如下:
NFC,Near Field Communication - 近場通信
WPAN, Wireless Personal Area Network - 無線個域網
WHAN,Wireless Home Area - 無線家用網絡
WFAN,Wireless Field (or Factory) Area - 無線現場(或工廠)域網絡
WLAN,Wireless Local Area - 無線局域網
WNAN,Wireless Neighbourhood Area - 無線鄰域網
WWAN,Wireless Wide Area - 無線廣域網
LPWAN,Low Power Wide Area Network - 低功耗廣域網
KEYSIGHT按照10cm、5km、100km通信范圍或距離,將無線通信技術分成了三大類。
近距離和遠距離
從上面的分類可以看出無線通信技術基本都還是以覆蓋范圍或通信的距離來分類的。小編稍加整理,將通信技術分成近距離和遠距離通信技術兩大類,如下圖所示:
窄帶廣域是這兩年發展最為迅速的領域,NB-IoT和LoRa在中國的網絡化建設正如火如荼地進行。近距離的無線通信技術相對成熟,產業鏈比較完善。
國際電機電子工程學會定義了一些標準,如關于局域網和城域網的IEEE 802系列標準,也成為了一些物聯網技術的基礎。這些主要的標準有:
IEEE 802.11 Wireless LAN (WLAN) & Mesh (Wi-Fi certification)
IEEE 802.15 Wireless PAN
IEEE 802.15.1 Bluetooth certification
IEEE 802.15.3 High-Rate wireless PAN (e.g., UWB, etc.)
IEEE 802.15.4 Low-Rate wireless PAN (e.g., ZigBee, WirelessHART, MiWi, etc.)
IEEE 802.15.6 Body area network IEEE 802.11 定義了用于在900MHz、2.4GHz、3.6GHz、5GHz和60GHz頻段實現無線局域網(WLAN)計算機通信的一組媒體訪問控制(MAC)和物理層(PHY)規范,也是現在無線局域網通用的標準。 IEEE 802.15 規定了無線個人區域網絡(WPAN)標準,有10個主要的領域。 IEEE 802.11ah ,又稱為”Wi-Fi HaLow“,是定義在900MHz免授權頻段的WLAN網絡。相比2.4GHz和5GHz的Wi-Fi,功耗更低,距離更遠。11ah可用于包括大規模傳感器網絡的各種應用。 IEEE 802.15.4c ,中國的WPAN,增加了新的RF頻譜規格:314-316 MHz, 430-434 MHz, 779-787 MHz IEEE 802.11p ,這個通信協議主要用在車用電子的無線通信上。是在IEEE 802.11基礎上的擴充延伸,主要面向智能運輸系統(Intelligent Transportation Systems,ITS)的相關應用。 IEEE 802.15.4是低速率無線個域網(LR-WPAN)的技術標準。 它是ZigBee、ISA100.11a,WirelessHART、MiWi和Thread等技術的基礎,這些技術都通過開發在IEEE 802.15.4中未定義的上層進一步擴展了標準。 另外,它可以與6LoWPAN一起使用來定義上層。
結束語
對技術的分類不一而論,簡單易于接受的是從通信距離或范圍的角度分。有些無線通信技術又都是相對而存在的,如廣域寬帶和廣域窄帶、高速率和低速率,這些都是適應不同的應用需求而存在的。在選擇物聯網技術時,不僅僅考慮到距離,還有頻段、功耗、數據速率、安全以及網絡部署等因素。
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