怎么選擇合適的無線圖傳通訊技術(shù)？

近年來，隨著大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的到來，智能設(shè)備數(shù)量和類型的不斷增長(zhǎng)以及芯片制造商的不斷創(chuàng)新，新的使用和互連場(chǎng)景領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展和爆炸。已進(jìn)入時(shí)代。由于網(wǎng)絡(luò)通信是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，因此如何選擇物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的通信技術(shù)非常重要。本文詳細(xì)介紹了當(dāng)今流行的IoT通信技術(shù)的特性和模型設(shè)計(jì)。

一、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的無線通信技術(shù)

“世界上最遠(yuǎn)的距離就是沒有網(wǎng)絡(luò)?！本W(wǎng)絡(luò)通信是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。常見的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)包括WiFi，NFC，ZigBee，藍(lán)牙和WWAN（包括GPRS，3G，4G和5G的無線廣域網(wǎng)），NB-IoT，Sub-1GHz等等，這些通信技術(shù)在功耗，通信距離，安全性等方面都有差異，因此適用不同的方案。 WiFi，藍(lán)牙和WWAN是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的主要力量，占所有應(yīng)用程序的95％以上。 ZigBee主要用于房屋智能領(lǐng)域，而NB-IoT是專為IoT設(shè)計(jì)的下一代網(wǎng)絡(luò)。

那么，您如何在眾多無線通信技術(shù)中找到合適的一種呢？作為參考，這里是根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)做的簡(jiǎn)短總結(jié)。

1、WiFi

WiFi的最大優(yōu)點(diǎn)是連接快速，持久且穩(wěn)定。這是連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的良好解決方案。唯一需要考慮的是，智能設(shè)備依賴WiFi覆蓋。這使得智能設(shè)備的范圍相對(duì)狹窄，不適合攜帶或戶外使用。

2、藍(lán)牙

藍(lán)牙的最大優(yōu)點(diǎn)是它便攜式且消耗較少的功率，而與外部網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。使用手機(jī)和智能設(shè)備，可以保持穩(wěn)定的連接，無論身在何處都可以連接。因此，大多數(shù)運(yùn)動(dòng)和戶外設(shè)備都優(yōu)先考慮藍(lán)牙。它的主要缺點(diǎn)是無法直接連接到云，傳輸速度相對(duì)較慢以及網(wǎng)絡(luò)功能相對(duì)較弱。

3、WWAN

WiFi的缺點(diǎn)是智能設(shè)備的移動(dòng)范圍狹窄。藍(lán)牙的缺點(diǎn)是設(shè)備無法直接連接到云，并且網(wǎng)絡(luò)功能薄弱。 WWAN可以隨時(shí)移動(dòng)并連接到Internet，從而完全彌補(bǔ)了WiFi和藍(lán)牙的缺點(diǎn)。但實(shí)際上，它也有兩個(gè)缺點(diǎn)：一個(gè)是使用它的成本，另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，并且經(jīng)常會(huì)遇到?jīng)]有網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)較弱的環(huán)境。

二、 無線技術(shù)選擇分析

1、 ZigBee

在精裝修智能房屋中，可能從房屋交付到你手上那一刻，房屋中就已經(jīng)配備了大量IoT設(shè)備。使用WiFi解決方案時(shí)，為每個(gè)設(shè)備配置網(wǎng)絡(luò)可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，并且WiFi每次都會(huì)移動(dòng)或更改，智能設(shè)備也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)使用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，比如BLE 4.2，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)只能連接到一個(gè)中央設(shè)備中的7個(gè)外圍設(shè)備，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)功能很弱，它也不能滿足需求。因此，ZigBee + WiFi二合一網(wǎng)關(guān)經(jīng)常用于整個(gè)房屋的智能場(chǎng)景。 ZigBee和Bluetooth都是短距離，低功耗通信技術(shù)，但是與Bluetooth相比，其最大的優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能。 ZigBee和WiFi二合一網(wǎng)關(guān)通過ZigBee和云數(shù)據(jù)連接到IoT設(shè)備。

2、Sub-1GHz

飛行器如果在沒有GPRS信號(hào)的環(huán)境中，或者在WiFi和山脈等弱網(wǎng)絡(luò)中，它的飛行距離通常延長(zhǎng)，如果將單個(gè)無線模塊（例如WiFi，藍(lán)牙，ZigBee，WWAN）用于此應(yīng)用場(chǎng)景，由于技術(shù)特性，似乎也不能很好的解決問題。因此，需要多個(gè)無線模塊的組合。通過藍(lán)牙連接遙控器和手機(jī)，在Sub-1GHz的長(zhǎng)距離飛行中處理飛機(jī)與遙控器之間的通信，以及在其他波長(zhǎng)的中短距離飛行期間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這種組合不僅滿足了手機(jī)的控制要求，而且即使在中等距離下也具有高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，并且可以繼續(xù)控制遠(yuǎn)距離。

上表總結(jié)了較早引入的無線通信技術(shù)，因此每個(gè)人都可以了解差異并選擇適合它們的解決方案。

三、物聯(lián)網(wǎng)模型

應(yīng)用程序側(cè)的架構(gòu)根據(jù)訪問設(shè)備的類型和數(shù)量而有很大不同，但是阿里巴巴智能，微信IoT，米家和百度IoT等IoT平臺(tái)的架構(gòu)最為復(fù)雜。也很少有小公司可以運(yùn)行平臺(tái)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其中大多數(shù)是具有特定設(shè)備類型或通用功能的智能設(shè)備的載體。

以智能手機(jī)，智能設(shè)備和智能云的交互為例。相關(guān)的主要無線通信方法是WiFi，WWAN和藍(lán)牙。 WiFi和WWAN場(chǎng)景大致相同，藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu)具有附加的媒體層。

WWAN / WiFi和藍(lán)牙之間在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)方面最重要的區(qū)別是WWAN智能設(shè)備可以直接與云進(jìn)行交互，而藍(lán)牙智能設(shè)備則需要傳輸媒體。大多數(shù)情況下，該媒體是指智能手機(jī)，但在某些情況下，也有可能是其他設(shè)備，例如藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)或帶有操作系統(tǒng)的智能冰箱。

WWAN模型和WiFi IoT模型之間的主要區(qū)別在于，只要連接了網(wǎng)卡，WWAN設(shè)備就可以訪問Internet，而WiFi設(shè)備則需要網(wǎng)絡(luò)配置中的其他步驟。

首次使用WiFi時(shí)，需要執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)配置操作。通過WiFi在手機(jī)和智能設(shè)備之間建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。手機(jī)將WiFi SSID和密碼發(fā)送到智能設(shè)備，然后斷開手機(jī)和智能設(shè)備之間的直接連接，并將連接到智能設(shè)備的WiFi網(wǎng)絡(luò)切換為用于連接的網(wǎng)絡(luò)。 WiFi設(shè)備（在家里，通常指的是您的家用路由器）。 WiFi智能設(shè)備成功連接到Internet后，設(shè)備激活消息將發(fā)送到云。之后，在設(shè)備和云之間建立穩(wěn)定的長(zhǎng)期連接，確保數(shù)據(jù)上行鏈路和命令發(fā)布。