物联网和近距离无线通信技术

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1、物联网和近距离无线通信技术2010年10月21日05:19物联网和近距离无线通信技术福富软件公司首席架构师/卢捍华1概述物联网是从英语“TheInternetofThings”翻译而来的，它是一个很大的概念。当前的电信网、Internet等网络连接的主要是人与人、计算机与人、计算机和计算机，而物联网意味着更加广泛的互联，包括人、计算机和其他物体。正因为这种广泛的互联，将使物联网需要很多新的技术，也有很多个性和特点。这些都使得其在网络的组织、应用和市场模式等方面将与传统网络有很多不同之处。自去年下半年以来，物联网这个话题为人们所热议。有人估计，物联网产

2、业的经济规模将是现有Internet的30倍。无论从历史的发展，还是从网络的现实来看，笔者觉得这一估计一点都不过分。从历史上来看，从18世纪的工业革命，到21世纪的美国信息高速公路，技术发展推动经济发展和社会进步的例子俯拾皆是；从现实来看，Internet的出现已经极大地改变了人们的生活方式。如果把网络比作人类的血液循环系统，那么，物联网中的传感网相当于毛细血管的网络末梢，这个末梢目前还基本上是空白。正如人的毛细血管的长度占了整个血管长度的90%以上，物联网末梢的规模同样是惊人的，例如，有人估计，一个家庭大约需要200个左右的传感和控制节点。广泛的互

3、联伴随智能化的发展，将给社会和人们的生活带来革命性的变化。今天，我们可以足不出户了解整个世界发生的大事，未来我们可以足不出户了解世界任意角落发生的我们想知道的事情。通过迅速部署和广泛安装的传感网，救灾人员可以了解灾区的各种信息，以保证及时救灾；煤矿管理者可以了解矿井安全情况，防止矿难的发生；农民可以及时了解气候和土地墒情，适时灌溉并节约用水；家庭成员可以随时了解冰箱中的储物情况，避免变质而浪费；我们甚至可以像孙悟空那样，画地为牢，建立没有围墙又严密防范的重要区域…。总之物联网将渗透各行各业和人们的生活，带来巨大的经济效益和社会效益。任何技术的发展除了

4、带来好处以外，必然会产生各种各样的问题。Internet的发展为我们带来通信的便利，但也带来网络攻击，网络犯罪等一系列难以预料的问题。由于物联网涉及更为广泛的连接和更为复杂的功能，它所产生的问题会更为棘手。当然，我们不会为此因噎废食，而是应当积极应对，或防患于未然，或亡羊补牢，因为社会和技术的发展就是在这种循环中进行的，试想，如果如今仍然过着日出而作，日落而息，自给自足的农耕日子，我们能知道网络防火墙是何物吗？物联网是社会需求和技术两方面发展的结果，社会需求促使人们去努力发展技术，而技术的成熟使物联网逐步成为现实。物联网将建立更广泛的连接，更到位的感

5、知和更深入的智能。有鉴于此，在物联网关键技术中，无线传感网技术无疑占有非常重要的地位，它可以实现广泛的连接和传感，为智能化奠定坚实的基础。无线传感网的主要内容是传感和无线传输，在无线传感网中，由于需要在很小的范围内布置大量的无线节点，近距离无线通信技术在其中占有非常重要的地位。2技术概要近距离无线电通信没有一定的定义，属于这个范畴的可以有通信距离为5~100米的无线个域网（WPAN）技术，也可以有射频标签（RFID）、近场通信（NFC）等一些非常短距离的通信技术，有时红外通信也被划在这一范畴。这些技术的共同之处是点到点的通信距离非常短，一般不超过10

6、0米，有的甚至短到微米级（例如，采用UWB技术进行集成电路内部的连接）。近距离通信的速率差别也很大，每秒数百bit直至每秒数百Mbit甚至每秒Gbit的数量级。下面的图给出了一些典型近距离无线通信的通信距离、通信速率和应用的情况，以及它们与WLAN、蜂窝通信的对比。典型近距离无线通信技术的概况由于近距离无线电通信的应用非常多样化，要求各不相同，所以，多种标准和技术并存的现象会长期存在。例如，需要宽带传输的视频、高速数据可以采用UWB技术；对速率要求不高的，但对功耗、成本等有较高要求的无线传感网可以采用ZigBee、Z-Wave及与其相似的技术；对于非

7、常近距离的标签无线识别应用，则可以采用NFC、RFID等无线通信技术。从使用的频率上来看，多数近距离无线通信使用的是ISM（工业、科学、医疗）频段，在限制功率的前提下，对频率的使用不需要许可。遗憾的是除了2.4G这个频段以外，其他频段各国的规定各不相同，因此，有些标准会给出多个频段。UWB和NFC、RFID使用频段的情况有所不同，前者由于近似白噪声通信，平均功率密度非常低，使用高频率（例如，3.1GHz~10.6GHz）的频段和非常宽带宽（例如4~7GHz）；后二者由于通信距离非常短，发射功率极低，所以使用的频段限制相对较为宽泛。例如，RFID就有使

8、用低频（125KHz、134KHz）、高频（13MHz）、超高频（868~956MHz）、和微波（2.4GH