物聯(lián)網(wǎng)和近距離無(wú)線通信技術(shù)

1、物聯(lián)網(wǎng)和近距離無(wú)線通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)和近距離無(wú)線通信技術(shù)2010年10月21日05:19物聯(lián)網(wǎng)和近距離無(wú)線通信技術(shù)福富軟件公司首席架構(gòu)師盧捍華1概述物聯(lián)網(wǎng)是從英語(yǔ)“TheInterofThings”翻譯而來(lái)的，它是一個(gè)很大的概念。當(dāng)前的電信網(wǎng)、Inter等網(wǎng)絡(luò)連接的主要是人與人、計(jì)算機(jī)與人、計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)，而物聯(lián)網(wǎng)意味著更加廣泛的互聯(lián)，包括人、計(jì)算機(jī)和其他物體。正因?yàn)檫@種廣泛的互聯(lián)，將使物聯(lián)網(wǎng)需要很多新的技術(shù)，也有很多個(gè)性和特點(diǎn)。這些都使得

2、其在網(wǎng)絡(luò)的組織、應(yīng)用和市場(chǎng)模式等方面將與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有很多不同之處。自去年下半年以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)話題為人們所熱議。有人估計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模將是現(xiàn)有Inter的30倍。無(wú)論從歷史的發(fā)展，還是從網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí)來(lái)看，筆者覺(jué)得這一估計(jì)一點(diǎn)都不過(guò)分。從歷史上來(lái)看，從18世紀(jì)的工業(yè)革命，到21世紀(jì)的美國(guó)信息高速公路，技術(shù)發(fā)展推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的例子俯拾皆是；從現(xiàn)實(shí)來(lái)看，Inter的出現(xiàn)已經(jīng)極大地改變了人們的生活方式。如果把網(wǎng)絡(luò)比作人類(lèi)的血液循環(huán)系

3、統(tǒng)，那么，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)相當(dāng)于毛細(xì)血管的網(wǎng)絡(luò)末梢，這個(gè)末梢目前還基本上是空白。正如人的毛細(xì)血管的長(zhǎng)度占了整個(gè)血管長(zhǎng)度的90%以上，物聯(lián)網(wǎng)末梢的規(guī)模同樣是驚人的，例如，有人估計(jì)，一個(gè)家庭大約需要200個(gè)左右的傳感和控制節(jié)點(diǎn)。廣泛的互聯(lián)伴隨智能化的發(fā)展，將給社會(huì)和人們的生活帶來(lái)革命性的變化。今天，我們可以足不出戶了解整個(gè)世界發(fā)生的大事，未來(lái)我們可以足不出戶了解世界任意角落發(fā)生的我們想知道的事情。通過(guò)迅速部署和廣泛安裝的傳感網(wǎng)，救災(zāi)人員可以

4、了解災(zāi)區(qū)的各種信息，以保證及時(shí)救災(zāi)；煤礦管理者可以了解礦井安全情況，防止礦難的發(fā)生；農(nóng)民可以及時(shí)了解氣候和土地墑情，適時(shí)灌溉并節(jié)約用水；家庭成員可以隨時(shí)了解冰箱中的儲(chǔ)物情況，避免變質(zhì)而浪費(fèi)；我們甚至可以像孫悟空那樣，畫(huà)地為牢，建立沒(méi)有圍墻又嚴(yán)密防范的重要區(qū)域…。總之物聯(lián)網(wǎng)將滲透各行各業(yè)和人們的生活，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。任何技術(shù)的發(fā)展除了帶來(lái)好處以外，必然會(huì)產(chǎn)生各種各樣的問(wèn)題。Inter的發(fā)展為我們帶來(lái)通信的便利，但也帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)攻

5、擊，網(wǎng)絡(luò)犯罪等一系列難以預(yù)料的問(wèn)題。由于物聯(lián)網(wǎng)涉及更為廣泛的連接和更為復(fù)雜的功能，它所產(chǎn)生的問(wèn)題會(huì)更為棘手。當(dāng)然，我們不會(huì)為此（125KHz、134KHz）、高頻（13MHz）、超高頻（868~956MHz）、和微波（2.4GHz）等不同頻率的產(chǎn)品。在標(biāo)準(zhǔn)方面，當(dāng)前無(wú)論在哪種應(yīng)用領(lǐng)域，都是一種群雄蜂起的戰(zhàn)國(guó)局面，有多個(gè)組織和多種標(biāo)準(zhǔn)存在，例如，IEEE、ISOIEC以及一些民間組織，如ZigBee聯(lián)盟、ZWave聯(lián)盟等。有些技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)往

6、往是一些組織之間的分工合作的結(jié)果，例如，ZigBee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就是由IEEE和ZigBee聯(lián)盟合作的產(chǎn)物。在近距離無(wú)線通信方面，IEEE的工作比較令人矚目，IEEE802.15工作組分設(shè)了七個(gè)任務(wù)組（TG），在以下幾個(gè)方面對(duì)近距離無(wú)線通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究：TG1從事藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的制定、?TG2?協(xié)調(diào)ISM頻段WLAN和WPAN的共存、TG3高速多媒體標(biāo)準(zhǔn)的制定（UWB、WiMedia）?TG4?低速WPAN標(biāo)準(zhǔn)的制定（ZigBee）TG5無(wú)

7、線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)在WPAN中的應(yīng)用、?TG6?人體內(nèi)部無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的制定、SGrfidRFID技術(shù)在WPAN的應(yīng)用。?下面我們介紹兩種典型的近距離無(wú)線通信技術(shù)－ZigBee和UWB技術(shù)。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的主要制定組織是IEEE和ZigBee聯(lián)盟，前者工作重點(diǎn)在協(xié)議底層（IEEE802.15.4），后者在于高層。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)于2004年開(kāi)始推出，后來(lái)又發(fā)布了ZigBee2006、ZigBee2007兩個(gè)版本。ZigBee技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

8、近距離（?100米）和低速率（250kbps）；極低功耗，電池供電可以維持?jǐn)?shù)年甚至20年；?多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；?支持不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（最大可達(dá)6萬(wàn)節(jié)點(diǎn)）；?高層節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)1000以上（2007版）；?自組織網(wǎng)絡(luò)支持節(jié)點(diǎn)的靈活加入和退出。?由于具備這些特點(diǎn)，所以它特別適合無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用。ZigBee的工作頻段有三個(gè)，分別是868MHz、915MHz和2.4GHz。868MHz頻段主要用于歐洲，有一個(gè)信道，傳輸速率為20kbps；915MHz（