物联网应用中各种无线连接技术对比.pdf

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1、.物联网应用中各种无线连接技术对比关键字：无线传感器无线通信无线连接解决方案据预测，到2020年将有大约500亿个采用无线通信方式的装置。据来自GSM联盟的数据，其中移动手持和个人计算机仅占1/4，其余的是采用非用户交互方式与其他机器通信的自主互连装置。当前我们的互联网正在快速发展成为无线装置互连的万维网-物联网（IoT）。无线连接装置的可选方式有很多，最流行的包括Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee和基于sub-GHz技术的解决方案。每种解决方案都有优缺点，在这个互连的世界里，以上无线技术将会共存（如图1所示）。

2、然而，物联网的重要驱动力之一是低功耗无线传感器的出现，从智能电表到传输系统、从安全系统到楼宇自动化，传感器越来越广泛的用于各类应用中。对于无线传感器来说，可扩展性、范围、休眠电流和可靠性等属性至关重要。虽然某些终端节点所需数据传输速率相对较低，但是大规模网络中的实时报告汇聚意味着“大数据（bigdata）”。图1物联网中多种无线技术共存为了更好的服务最终用户，公共事业公司和市政局开始扩展智能计量系统，以解决实时数据不断增长的问题。公共事业公司通过智能电表，能够更频繁和更有效的查看客户的能源消耗信息，同时也能快速识别、隔离，

3、以及解决电力失效等问题。消费者也能通过互连来获取相关信息。室内网络设备均能实时报告其状态和能耗，并且还能响应公共事业公司发出的信息。采用智能能源和智能家居系统，消费者将更加方便和高效，例如，在电费最低的时候控制激活洗碗机，或是适时提醒用户需要添加洗涤剂。...同样的，在铁路运输网络中，无线传感器能可用于远程监视广阔的轨道网络，技术人员能提前识别维护需求，以降低人工轨道巡视的成本和迟延。无线传感器网络的核心需求可扩展性对于无线传感器网络环境至关重要。某些传感器仅每秒进行一次状态更新，并且每次仅传输几个字节信息，但单个建筑物可

4、能有数万个节点。举个例子，美国拉斯维加斯的Aria酒店，部署7万多个采用ZigBee网状网络通信的节点，以便控制照明、空调和建筑物周围的许多其他服务。在多数应用中，传感器需要安装在无法连接主电源或只能电池供电的位置。因此，可靠的网络架构要求有能力处理大量汇聚的数据，但传感器节点自身必须低功耗。可靠性、可扩展性和电源效率的组合，明确界定无线传感器节点能够采用的通信技术需求。系统集成商不仅要考虑所选拓扑结构和无线协议的优缺点，也要考虑无线技术本身固有的物理属性。混凝土墙和多径衰落对于任何无线系统来说都是不利的，但也有办法减轻影

5、响。为了解决这个问题，不同国家有不同的法规来管理无线电频谱和可用的频率范围。其中2.4GHz已成为无需授权的全球频段，因此无线系统的设计能够服务于全球所有主要市场。例如Wi-Fi是基于2.4GHz频段的通信技术，其擅长在两节点之间快速传输大量数据，但同时消耗能量高，并且在星型配置中，每个AP限制在不超过15-32个客户端。Bluetooth是另一种2.4GHz技术，其针对便携式设备，主要作为点对点的解决方案，仅支持几个节点。ZigBee与Bluetooth和Wi-Fi共享相同的无线频谱，但仅用于满足低功耗无线传感器节点的特

6、殊需求。表1汇总目前的无线网络技术核心特性和能力。表1无线网络技术和标准的比较ZigBee：无线网状网络的优化解决方案ZigBee基于全球标准，是一个开放的无线网状网络技术。与传统的网络架构不同，例如星型和点对点，网状网络采用最低成本节点为建筑物内的所有位置提供可靠覆盖（参见图2中网络拓扑结构选项对比）。ZigBee采用动态、自主的路由协议，基于AODV（AdHocOn-demandDistanceVector）的路由技术。在AODV中，当一个节点需要连接时，他将广播一条路由请求报文，其他节点在路由表中查找，如果有到达目标

7、节点的路由，则向源节...点反馈，源节点挑选一条可靠、跳数最小的路线，并存储信息到本地路由表以便用于未来所需，如果一条路由线路失败，节点能够简单的选择另一条替代路由线路。如果源和目的地之间的最短线路由于墙壁或多径干扰而被阻塞，ZigBee能够自适应的找到一条更长但可用的路由线路。图2-网络拓扑结构比较例如，基于SiliconLabsEM35xEmberZigBeeSoC和EmberZNetPRO协议栈的无线传感器网络，可提供自配置和自修复的网状网络连通性，能够扩展连接单一网络中的数百或数千节点。“ZigBee认证产品”的快

8、速开发得益于EmberAppBuilder，其隐藏协议栈细节，聚焦ZAP（ZigBeeApplicationProfiles）实现的开发工具。通过图形化界面，开发人员能够快速选择应用所需的属性，然后由AppBuilder自动生成所需代码。为发挥ZigBee网络灵活性的最大优势，需要高效的调试工具。网状网