物聯(lián)網(wǎng)10大無線短距離通信語言及技術(shù)

　　語言是人類最重要的交際工具，是人們進(jìn)行溝通交流的主要表達(dá)方式。在物聯(lián)網(wǎng)的時代當(dāng)機(jī)器需要交流的時候，也需要按照相互之間可以聽懂的語言進(jìn)行。今天，我們就來扒一扒那些在物聯(lián)網(wǎng)中比較常用的無線短距離通信語言及技術(shù)--華為Hilink協(xié)議、WiFi（IEEE 802.11協(xié)議）、Mesh、藍(lán)牙、ZigBee、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi。

　　1.華為Hilink協(xié)議

　　去年12月，華為隆重推出自主研發(fā)的智能家居“三件套”—Hilink協(xié)議、Huawei-LiteOS系統(tǒng)以及IOT芯片。目前市場上各種網(wǎng)絡(luò)終端用戶互聯(lián)互通協(xié)議已是百家爭放，但相互之間似乎并不友好，相互孤立，各自閉門造車。Hilink協(xié)議被譽(yù)為是智能設(shè)備之間的“普通話”，它能夠自動發(fā)現(xiàn)設(shè)備并一鍵連接，同時兼容ZigBee、WiFi以及藍(lán)牙等協(xié)議。

　　2.WiFi/IEEE 802.11協(xié)議

　　WiFi，全稱Wireless-Fidelity，無線保真，是無線局域網(wǎng)（WLAN）中的一個標(biāo)準(zhǔn)。從1999年推出以來一直是是我們生活中較常用的訪問互聯(lián)網(wǎng)的方式之一。通常WiFi技術(shù)使用2.4GHz和5GHz周圍頻段，通過有線網(wǎng)絡(luò)外接一個無線路由器，就可以把有線信號轉(zhuǎn)換成WiFi信號。WiFi標(biāo)準(zhǔn)家族還有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n。

　　2016年WiFi聯(lián)盟最新公布的802.11ah WiFi標(biāo)準(zhǔn)—WiFi HaLow，使得WiFi可以被運用到更多地方如：小尺寸、電池供電的可穿戴設(shè)備同時也適用于工業(yè)設(shè)施內(nèi)的部署，以及介于兩者之間的應(yīng)用。HaLow采用900MHz頻段，低于當(dāng)前WiFi的2.4GHz和5GHz頻段。更低功耗，同時HaLow的覆蓋范圍可以達(dá)到1公里，信號更強(qiáng)，且不容易被干擾。這些特點使得WiFi更加順應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展。

　　優(yōu)點：覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸速率快。

　　缺點：傳輸安全性不好，穩(wěn)定性差，功耗略高，組網(wǎng)能力差。

　　3.Mesh/IEEE 802.11s協(xié)議

　　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，被稱為廉價“Last Mile“寬帶接入方案，它利用多跳無線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為移動用戶提供寬帶接入。Mesh是WLAN與移動Ad Hoc（點對點）網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。與WLAN相比，各網(wǎng)絡(luò)終端之間可以對等的進(jìn)行直接通信，不再需要經(jīng)過AP（基站）轉(zhuǎn)發(fā)，且覆蓋范圍更大。與Ad Hoc相比，由于具有固定和電源充足的主干路由器，在移動性和功耗上可不用考慮太多。

　　優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)部署快，無需復(fù)雜配置；網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，任意節(jié)點壞了，不影響其他設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，可以和多種寬帶無線接入技術(shù)（如WLAN、WiMAX、UWB、3G等）相結(jié)合組成更大的多跳網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　缺點：具有一定的延遲性，不適于實時監(jiān)控的應(yīng)用領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)容量有限。

　　4.藍(lán)牙/IEEE 802.15.1協(xié)議

　　藍(lán)牙技術(shù)最早始于1994，由瑞典愛立信研發(fā)。它采用調(diào)頻技術(shù)（Frequency-hopping Spread Spectrum），通信頻段為2.402GHz-2.480GHz。截止目前為止已經(jīng)更新了9個版本，分別為藍(lán)牙1.0/1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1/4.2，通信半徑從幾米到幾百米延伸。

　　在微信和百度云還不太普及的時候，我們總是習(xí)慣打開手機(jī)里的藍(lán)牙設(shè)備，把手機(jī)上好玩好看的東西分享給周圍的朋友。藍(lán)牙技術(shù)被廣泛的使用在手機(jī)，PDA等移動設(shè)備上，PC、GPS設(shè)備以及大量的無線外圍設(shè)備（藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙鍵盤等）。

　　藍(lán)牙技術(shù)也緊跟物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展腳步。最新的藍(lán)牙4.2數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbps、隱私功能更強(qiáng)大，Ipv6網(wǎng)絡(luò)支持。在智能家居領(lǐng)域，采用了Bultooth Smart技術(shù)的藍(lán)牙設(shè)備之間可以不通網(wǎng)絡(luò)就能實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的“對話”。由此可以解決突然斷網(wǎng)沒有了WiFi的情況下，智能家居設(shè)備們?nèi)詫⒖梢岳^續(xù)工作。

　　優(yōu)點：速率快、低功耗，安全性高。

　　缺點：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點少，不適合多點布控。

　　5.ZigBee/802.15.4協(xié)議

　　Zigbee被正式提出來是在2003年，它的出現(xiàn)是為了彌補(bǔ)藍(lán)牙通信協(xié)議的高復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等缺陷。名稱取自于蜜蜂，蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　ZigBee可工作在三個頻段868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最后一個頻段世界范圍內(nèi)通用，16個信道，并且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps，40kbps以及250kbps。

　　ZigBee采用自組網(wǎng)的方式進(jìn)行通信，也是無線傳感器網(wǎng)領(lǐng)域最為著名的無線通信協(xié)議。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)某個傳感器的訊息從某條通信路徑無法順暢的傳遞出去時，動態(tài)路由器會迅速的找出另外一條近距離的信道傳輸數(shù)據(jù)，從而保證了信息的可靠傳遞。

　　ZigBee不算主流的無線通訊技術(shù)，但卻以其低功耗、低成本，低速率、高容量、長時間的電池壽命的特點深受一些廠家的追捧。例如，2015年小米推出的系列家庭智能產(chǎn)品，全都支持ZigBee通信，以及最近推出的小米溫濕度傳感器。

　　優(yōu)點：安全性高，功耗低，組網(wǎng)能力強(qiáng)，容量大，電池壽命長。

　　缺點：成本高，抗干擾性差，ZigBee協(xié)議沒有開源，通信距離短。

　　6.Thread/IEEE 802.15.4協(xié)議

　　Thread和ZigBee同屬802.15.4，但是針對802.15.4做了很大的改進(jìn)。Thread是建立在IPv6的基礎(chǔ)之上的一個協(xié)議，無論在傳輸安全，還是系統(tǒng)可靠性上都做了非常棒的優(yōu)化。它既可以承載高通海爾數(shù)十企業(yè)組物聯(lián)網(wǎng)盟AllSeen，也可以支持蘋果的Homekit智能家居平臺。谷歌旗下的Nest將Thread定為家庭物聯(lián)網(wǎng)的唯一通訊協(xié)定，隨后Nest發(fā)起產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，聯(lián)盟成員共同推廣Thread協(xié)議，Thread短距離通信上面也是大有可為。

　　7.Z-Wave協(xié)議

　　Z-Wave無線組網(wǎng)規(guī)格于2004年提出，由丹麥的芯片與軟件開發(fā)商Zensys主導(dǎo)，Z-wave聯(lián)盟推廣其應(yīng)用。Z-Wave工作頻率美國908.42MHz、歐洲868.42MHz，采用無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此任何節(jié)點都能直接或間接地和通信范圍內(nèi)的其它臨近節(jié)點通信。數(shù)據(jù)速率包括9.6kbps和40kbps.輸出功率為1mW和0dBm。信號的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過100m。Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于短距離、窄帶寬的應(yīng)用場合。

　　Z-Wave專注于家庭自動化，在歐美國家比較流行，進(jìn)入中國市場較Zigbee晚，市場份額也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及Zigbee，且由于頻帶劃分的原因，雖能在中國發(fā)展，但也是走得小心翼翼。

　　優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，低速率，低功耗，低成本，相對ZigBee傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高。

　　缺點：標(biāo)準(zhǔn)不開放，芯片只能通過Sigma Designs這一唯一來源獲取。

　　8.NFC

　　NFC，近場通信，2002年由飛利浦半導(dǎo)體、諾基亞和索尼共同研發(fā)。2004年，成立NFC論壇，致力于近場通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和推廣，該技術(shù)由RFID及互連技術(shù)整合演變而來。NFC是一種短距高頻的無線電技術(shù)，工作頻率在13.56MHz，20cm距離內(nèi)。其傳輸速度有106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s三種。通過卡、讀卡器以及點對點三種業(yè)務(wù)模式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與交換。

　　NFC與藍(lán)牙技術(shù)功能類似，但傳輸速率和傳輸距離沒有藍(lán)牙快和遠(yuǎn)，同時功耗和成本都較低，保密性好，這些優(yōu)點讓它成為移動支付和消費類電子的寵兒。

　　近來，apple pay、samsung pay在移動支付領(lǐng)域鬧得風(fēng)聲水起，NFC技術(shù)在未來移動物聯(lián)世界里的重要性不言而喻。

　　9.UWB

　　UWB，超寬帶，一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，能在10m左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mb/s至數(shù)Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢，主要應(yīng)用于室內(nèi)通信、高速無線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達(dá)等領(lǐng)域。

　　比較有意思的是，UWB的標(biāo)準(zhǔn)化問題一直充滿爭議，這也間接的減慢了其推廣的步伐。與藍(lán)牙、802.11b、802.15等無線通信相比，UWB可以提供更快、更遠(yuǎn)、更寬的傳輸速率，越來越多的研究者投入到UWB領(lǐng)域。

　　10.LiFi

　　LiFi，光保真技術(shù)，是一種利用可見光波譜（如燈泡發(fā)出的光）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o線傳輸技術(shù)，由英國愛丁堡大學(xué)HaraldHass教授發(fā)明。LiFi相當(dāng)于Wi-Fi的可見光無線通信（VLC）技術(shù)，能利用發(fā)光二極管（LED）燈泡的光波傳輸數(shù)據(jù)，可同時提供照明與無線聯(lián)網(wǎng)，且不會產(chǎn)生電磁干擾，有助緩解現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)流量爆增的問題。

　　各種傳輸技術(shù)，有其所長也有其所短，很希望看到他們在物聯(lián)網(wǎng)的世界里大放異彩。我們也期待多幾個華為這樣的企業(yè)在行業(yè)里普及“普通話”，一起助力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，帶我們走向更加安心舒適的現(xiàn)代化生活。