物联网与无线通信技术

刘同壮+贾超伟+桑运晓

摘 要：无线网络让我们的生活变得十分便利，不只是手机、电脑、电视等，物联网的出现使得无线网络更加的贴近生活。物联网的提出源于比尔盖茨的《未来之路》一书中，限于当时传感及无线网络技术，物联网并没有引起太多重视，直到20世纪90年代，物联网才真正得以发展。物联网是互联网不断发展的产物，它代表着无线网络发展的前沿科技，通过各种传感设备，按照约定协议，实现无线网络与物体之间的连接与通信，进而实现对物体的控制、监测。

关键词：物联网；无线网络；通信

1物联网的特性

物联网的出现，帶动了无线网络的进一步发展，现在市场上主要的无线网络主要有WIFI、ZigBee、蓝牙等。在物联网中，无线网络要确保一下几点：1、网络连接要保证传输准确，不能出现数据的丢失，要保证被控设备在可控范围内。2、无线网络的传输速度要快，能够及时避免危险情况的发生。3、通用性要强，能适用于各种设备及操作系统。4、安全性是一直讨论的话题，安全性的保证能避免黑客的攻击及数据的窃取。

2 ZigBee的特性

ZigBee作为无线通信，其功耗非常低，这也是它的一大优势，仅需要一节5号电池就可以使其工作，同时ZigBee还具有休眠模式。ZigBee的自组网，节点多，可以同时连接255个设备。ZigBee几乎没有什么延时，能够满足实时控制要求，安全可靠的优点十分适合于信息传输不大的工厂应用。ZigBee传输数据少，不能进行大数据的传输，而且传输速度慢成为限制发展的主要原因。

3 蓝牙的特性

蓝牙对于我们每个人来说并不陌生，智能手机、电脑以及电子穿戴设备中都有蓝牙传输。蓝牙的应用很广泛，而且有很好的用户基础。蓝牙随时开启和关闭而且连接速度快，体积小、功耗低、成本低、安全性高，正是这些特点使得蓝牙迅速普及。小型单一设备还是可以，但对于复杂连接、远距离通讯的物联网来说，蓝牙的能力稍显不足。单一连接让设备只能一对一通讯，因而不能进行组网，形成网络互联。

4 WIFI的特性

WIFI即IEEE802.11x，规定了协议的物理层（PHY）和媒体接入控制层（MAC），并依赖TCP/IP作为网络层。WIFI的覆盖率越来越高，各种移动终端的使用，使人们更加依赖于WIFI，无论是数据的传输、下载还是流媒体，WIFI都展示了其无可取代的地位。它应用率高，传输速度快、距离远，可以进行大型数据的传输，最高传输速度可达300Mbps。WIFI的功耗较高，安全性差，随着科技的不断发展，一种新的WIFI标准802.11af。它使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道，非常适合与长距离和非视距的传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM，这样可以实现真正意义上的低功耗。对于安全性问题，WIFI可以进行加密保护，目前安全系统最高的是WPA-PSK/WPA2-PSK，设置WIFI的时候建议选择此种安全类型，同时密码长度最好设置成16位以上，最好使用数字、字母、大小写、特殊符号混排形式。

WIFI以其独特的优势占据着物联网市场的大部分份额，WIFI存在于生活中的角角落落。开发周期短、费用低的优点让WIFI在早期就得到快速发展。作为物联网终端的手机、平板、电脑更是将WIFI的功能发挥到极致。下图是三大主流无线网络的技术特性对比。

5展望：

LTE Cat 0/1、窄带物联网、SIGFOX等新兴无线网络的出现，为物联网的进一步完善提供的更多的可能，各种无线网络技术在物联网中发挥着各自的优势，同时缺点因为变得更加明显。人们对于物联网要求更好的体验，那么单独一种无线网络是无法满足当前的需求，那就需要两种或是几种网络的相互组合来实现，以便达到更好的体验效果。

参考文献：

[1]朱洪波，杨龙祥，朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2011，31（1）：1-9.

[2]顾晶晶，陈松灿，庄毅.基于无线传感器网络拓扑结构的物联网定位模型[J].计算机学报，2010，33（9）：1548-1556.

[3]李旭.物联网通信技术[M].北京：清华大学出版社，2013.