物联网/M2M 的WPAN技术


物联网和M2M

物联网 (IoT) 设备连接到现实世界的实体以发送和接收连接到互联网的数据。这里的“事物”定义任何物理存在的实体,例如手表、健康监测设备、家用电器、交通系统等。这些设备分析周围环境的信息,甚至在较少人工干预的情况下做出决策,并将结果通过连接的网络发送到接收端。接收端可以是任何设备,例如笔记本电脑、PC、平板电脑、iPad 等。这项技术将人们与他们舒适的环境和时间限制中的地点和事物联系起来,这在自动化世界中是以前无法想象的。

机器对机器 (M2M) 是两个或多个设备之间为了在同一网络内共享功能和数据的连接。它们可以在无需人工干预的情况下在连接的设备之间共享、分析和发送数据,这可以在有或没有互联网设施的情况下实现。这项技术主要用于远程监控领域,例如大型组织的医疗、仓库领域和制造业部门。它作为物联网设备在数据传输过程中到网络中连接的设备的一个子集。这项技术还支持与家用设备的交互,例如安全系统、智能锁、遥控器等。

WPAN 技术

无线个人局域网 (WPAN),也称为个人局域网,它在较短的距离内将设备连接到网络。它以较低的成本与个人空间内的设备进行通信。设备可以是任何类型的设备,例如笔记本电脑、手机、传感器、条码阅读器、打印机、扬声器等,这些设备都支持PAN功能。根据用户的需求,可以建立有线和无线PAN,有线连接需要USB配置,而无线设置则需要蓝牙、IrDA(红外)、Wi-Fi、Z-wave等。

它允许用户连接所有设备,并且它们可以在较短的距离内使用互联网设施相互通信。这项技术有助于医疗部门监测患者的呼吸、pH 值、血糖水平和心率,并将更新的信息通过互联网连接发送到已配置的设备。

一些可以使用 WPAN 的示例包括智能可穿戴设备、数码相机、支持 Wi-Fi 的设备、灯光控制、医疗设备、门锁传感器系统等。

用于 WPAN 连接的技术(如蓝牙、红外、Zigbee、Z-wave 和无线体域网)在频率、带宽、覆盖范围、传输速度和最终用户方面有所不同。

支持物联网/M2M 应用的技术

1) 蓝牙

通过向具有无线连接的设备传输无线电波来提供短距离通信。可以将打印机、扬声器、耳机、键盘、智能手表、手机、笔记本电脑等设备连接到蓝牙选项。启动数据传输连接的设备称为微微网 (主设备),而接受连接的其他设备称为从设备。

它提供 10 米到 100 米的较短范围,频率范围为 2.4 GHz,带宽支持 720 kbps 到 10 Mbps。这项技术可以在距离主设备较短的距离内自动发现设备,并且可以通过共享文件(例如文字、图片、视频内容、联系信息等)与连接的设备进行交互。

2) IrDA

红外数据协会 (IrDA) 使用红外波进行高速、低成本标准的数据传输。它支持各种设备以无线方式提供点对点数据传输。上述蓝牙中列出的设备也支持红外通信以及红外光谱和红外摄影等。例如,要打印任何文件,用户应在打印机中启用红外端口并连接到源设备以共享数据,无需任何电缆选项。

这项技术提供的覆盖范围为 1 米到 2 米,数据传输速度为 9600 Mbps 到 4 Mbps,频率范围为 300 GHz 到 400 THz。红外设备功耗低,电池续航时间更长。

3) IEEE 802.15

此标准提供使用启用 Wi-Fi 的选项以低成本无线连接到物联网设备的选项。随着 IEEE 小组的进步,802.15 标准支持各种范围的个人局域网。这允许前面指定的设备以及其他外围设备、智能设备、消费产品等。它具有蓝牙技术和 802.11 的基础,它们使用 MAC 和物理层进行数据传输。为了支持网络内的设备并增强互操作性功能,IEEE 已经形成了包括 WPAN 802.15.1、802.15.2、802 15.3、802.15.4 和 802.15.5 的小组。

802.15.5 是最近开发的标准,频率为 2.5GHz,带宽范围为 1Mbps 到 20+Mbps,覆盖距离为 10m 到 100m。

4) ZigBee

这属于 IEEE 802.15.4 组,旨在为家庭环境和使用连接的传感器设备的中等规模群体提供网络功能。这在连接到用于家用电器的无线设备的短距离设备之间提供低成本的数据传输,这些设备使用 ZigBee 协议与智能设备通信。它使用星型和对等拓扑,具有三种节点类型:ZigBee 协调器、路由器和最终用户设备。

Wi-Fi 范围涵盖 10 米到 100 米的距离,数据速率高达 250Kbps,功耗较低,最多可支持 65000 个设备。

5) Z-wave

这项无线技术主要用于住宅和汽车设备,使其更安全和更智能。Z-wave 产品包括恒温器、安全门锁、照明、扫描仪、自动传感器等。所有这些都是通过创建具有环境内互联网共享选项的智能集线器连接来实现的。电气设备使用遥控器和以低成本传输无线电波的信号来控制。它的物理覆盖范围为 100 到 800 米,频率范围为 900Hz,数据传输速率高达 100Kbps。

WPAN 技术使智能物联网设备能够在更短范围内类似网络内相互通信、处理和分析数据,无需人工干预。应用包括家庭自动化、医疗视频流、教育、游戏、智能车辆等等。近年来,大多数设备都具有 Wi-Fi、蓝牙和内置协议等选项,甚至还添加了高级功能,使其成为满足客户需求的智能设备。

更新于:2023年4月11日

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