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【最全收录】短距离通信技术的七大流派及代表厂商

2018-10-19
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物联网是什么?通俗来说,即是用通信技术将分布在不同地点的物体互相连接,使得彼此之间可以如同人与人之间相互通信,达到万物智能化。可见,通信技术对于物联网来说如鱼得水。那么,日新月异的物联网通信技术你又知多少?这里就来探讨一下物联网中那些常用的短距离通信技术。

 

随着物联网技术与传统行业逐渐融合,创新的应用场景不断涌现,各种垂直应用实例逐渐落地,相关的无线通信技术也随之出现。

 

而物联网的无线通信技术不断推陈出新,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。



盘点:物联网中常用的短距离通信技术

 

1. 蓝 牙

 

蓝牙技术最初由爱立信公司于1994年创制。研发此技术的目的,是需一种方式能够免去连接移动电话和PC卡、耳机、台式电脑及其他设备之间的电缆。


随着项目的进展,日益明朗化的是短距离无线通信的应用范围几乎无限广阔。同时,蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。

 

蓝牙使用短波特高频(UHF)无线电波,采用跳频技术,抗信号衰落;快跳频和短分组技术能减少同频干扰,保证传输的可靠性;前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响;用FM调制方式降低设备的复杂性等。


标准:蓝牙4.2核心规格

频率:2.4至2.485GHz

通讯距离:10-300m

数据速率:1Mbps

安全性:高

应用场景:手机、智能家居、可穿戴

优点:低功率、低延时、支持复杂网络、智能连接

缺点:传输距离短、传送速率一般、不同设备间协议不兼容、组网能力差、在2.4GHz频率上的电波干扰问题


代表厂商:


1.CSR

 

CSR公司1998年诞生于英国剑桥,2009年CSR成为世界十大无晶圆半导体厂商之一。

 

2014年10月,高通斥资25亿美元收购了CSR,这场手机芯片龙头与蓝牙芯片大厂的联姻被看作是“天作之合”。CSR取得有力的靠山,能抵抗众多竞争芯片厂商纷纷将蓝牙技术整合到SoC所带来的风险。


2.德州仪器


在CSR领先业界的时候,TI是首先跟上来的竞争对手之一。TI在2002年推出了单芯片蓝牙,电脑控制在25mW左右,比较省电,大批量购买此款芯片产品(BRF6100),每个价格只需3~4美元,该产品进一步促使蓝牙芯片价格的下降。


2. Wi-Fi

 

Wi-Fi联盟成立于1999年,在2002年10月,正式改名为Wi-Fi Alliance。Wi-Fi联盟致力解决匹配802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题,并且拥有Wi-Fi这个品牌。

 

WiFi连接通常是许多开发人员的优先选择,特别是考虑到局域网内家庭环境中WiFi的普及。除了明确指出,现有基础架构广泛,并提供快速的数据传输和处理大量数据的能力。


标准:基于802.11n

频率:2.4GHz、5GHz频段

数据速率:最大600 Mbps、150-200Mbps(典型)。

通讯距离:20-300m

安全性:低

应用场景:智能家居、智慧公交、地铁、公园

优点:覆盖范围广、使用方便、成本低

缺点:通信距离有限、安全隐患大、稳定性差、功耗高、组网能力差

 

代表厂商:


1.博通

 

博通被称作Wi-Fi芯片一哥,作为领先的半导体厂商,博通在无线领域的优势有目共睹,芯片集成度高,并显著降低功耗。WICED平台提供一站式的多样化应用,客户在上面做不同的软件开发以实现不同的应用。

 

2.瑞芯微


瑞芯微成立于2001年,是专业的集成电路设计公司。2015年,瑞芯微与第三方共同推出全球最低功耗WiFi芯片——RKi6000,这款WiFi芯片功耗与BLE4.0低功耗蓝牙相当,使用时功耗仅为20mA毫安,比现有IoT设备的平均WiFi功耗降低85%。


因为功耗表现较好,从而首次使得WiFi在IoT物联网系统中使用纽扣电池成为可能。如此,可降低模块体积,且方便智能硬件产品的使用和安装,真正实现大幅降低设备功耗,产品尺寸及开发成本的技术优势。



3. ZigBee

 

ZigBee这一名称来源于蜜蜂的八字舞,蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀来与同伴传递花粉所在方位信息,依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。ZigBee技术适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。


标准:802.15.4

频率:868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz(免付费、免申请)

数据速率:20kbps,40kbps以及250kbps

通讯距离:20-350m

安全性:中

应用场景:工业汽车、农业、医疗、智能家居

优点:低功耗、低成本、低时延、网络容量大、近距离、支持Mash网络

缺点:穿墙能力弱、成本较高、自组网能力差、抗干扰性差


代表厂商:


1.Microchip Technology Inc


2016年,Microchip正式收购了Atmel。Atmel是全球领先的半导体企业,致力于设计和制造各类微控制器、电容式触摸解决方案和射频 (RF) 元件等。同时Atmel也是Zigbee联盟发起成员。


2.泰凌微电子(上海)有限公司


泰凌微成立于2010年,是一家致力于研发高性能低功耗无线物联网SOC的中美合资公司。主要销售的芯片包括蓝牙低功耗,ZigBee,以及高性能低功耗电容屏触控芯片。泰凌微基于最新版ZigBee协议栈标准的ZigBee射频芯片,已经通过了ZigBee兼容平台测试。其提供的ZigBee解决方案包括TLSR8646,TLSR8269等。



4. Z-Wave

 

Z-Wave是由丹麦公司Zensys主导的无线组网规格。它是一种低功耗射频通信技术,主要用于诸如灯控制器和传感器之类的产品的家庭自动化。它支持全网状网络,而不需要协调器节点,并且是可扩展的,可以控制多达232个设备。


这里不得不说,Z-Wave和ZigBee像是一对兄弟,但为何Z-Wave在国内受欢迎程度较低。ZigBee早期是蓝牙先步入国内,而更被大家接受,应用领域较广泛。而Z-wave是智能家居在国外占据主流市场所推出的针对于智能家居的国际通用标准协议,我国在智能家居市场对比美国晚了6年,日本4年,所以在进入中国市场似乎优势较弱。但随着现在智能家居厂家与市场的反响,Z-Wave也占据了有力的市场地位。


标准:Z-Wave Alliance ZAD12837/ITU-T G.9959

频率:1GHz

数据速率:9.6kbps

通讯距离:0-200m

安全性:高

应用场景:智能家居、酒店、工业

优点:技术稳定、功耗低、抗干扰强、支持设备联动

缺点:传输距离短、成本高


代表厂商:


1.丰唐物联


丰唐物联是Z-Wave联盟成员,它的前身是位于硅谷的AeonLab公司,后来被深圳创业版上市企业英唐公司收购。其主要从事Z-Wave智能家居设备的设计和制造,它的智能家居设备处理器,ROM、RAM的容量等方面都有待提高。


2.欧西迪


 欧西迪主要从事欧美Z-Wave设备的ODM、OEM。它的智能家居网关运行裁剪版Linux,不支持WiFi和USB,无2G/3G模块,支持Java。



5. NFC

 

NFC(近场通信)于2002年由飞利浦半导体、诺基亚和索尼共同研发。使用了NFC技术的设备可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由RFID(非接触式射频识别)及互连互通技术整合演变而来,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能。

 

此技术实现了电子支付、身份认证、票务、数据交换、防伪、广告等多种功能,它改变了用户使用移动电话的方式,使用户的消费行为逐步走向电子化。


标准:ISO/IEC 18092 NFCIP-1

频率:13.56MHz

数据速率:106kbit/s、212kbit或424kbit

通讯距离:0-20m

安全性:超高

应用场景:交通、智能卡、金融

优点:安全系数高、功耗低、成本低

缺点:传输近、速度慢


代表厂商:


1.恩智浦

 

NXP于2006年从飞利浦(Philips)电子公司独立出来,NFC晶片属于NXP辨识IC的主力产品之一。

 

目前,交通运输与手机的NFC晶片市场几乎被NXP所垄断,在移动支付领域占得一席之地。2016年高通收购恩智浦后,NFC移动支付有望迎来进一步的普及。

 

2.INSIDESecure

 

INSIDESecure专注于NFC技术以及交易安全技术的开发。虽然目前该公司以安全元件开发为主轴,但并未放弃智慧卡NFC晶片的主导权。

 

INSIDESecure为非接触式应用,包括银行卡付款和近距离通信(NFC)提供灵活、先进、低成本和最可靠的平台,为支付卡、身份识别和门禁提供高性能和开放标准解决方案。



6. UWB

 

UWB是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输,近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。

 

与蓝牙和WLAN等带宽相对较窄的传统无线系统不同,UWB能在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据,意味着UWB引起的干扰小于传统的窄带无线解决方案,并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。


通讯距离:0-50m

安全性:高

应用场景:工业、汽车、医疗

优点:安全、传输准确

缺点:功耗高、成本高、技术难度大


代表厂商:


Pulse~LINK


Pulse~LINK是一家无晶圆厂半导体公司,作为UWB通信的先驱,它已获得超过300项与UWB有线和无线通信技术相关的已发布或待批专利。


 

7. LiFi

 

LiFi也叫可见光无线通信,它是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术。LiFi是运用已铺设好的设备,通过在灯泡上植入一个微小的芯片形成类似于WiFi热点的设备,使终端随时能接入网络。


该技术最大的特点是通过改变房间照明光线的闪烁频率进行数据传输,只要在室内开启电灯,无需WiFi也便可接入互联网,未来在智能家居中有着广泛的应用前景。


通讯距离:不定

安全性:高

应用场景:智能家居、酒吧、灯光控制、可见光场所

优点:使用方便、安全系数高、环保节能

缺点:环境干扰大、标准不统一


代表厂商:


pureLiFi


pureLiFi致力通过光线实现数据通信,它的LiFi-X系统可提供高数据密度,并消除不必要的外部网络入侵。


 

以上,我们对物联网的7种短距离通信技术进行了分析,你还在研究哪些通信技术?欢迎留言补充。




全球物联网观察整理

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