物联网通信技术概述VIP专享VIP免费

物联网通信技术概述前上海华东师范大学通信工程系电子信息实验教学中心(上海市示范试验中心)主任马潮副教授基本概念一短距离无线通信（节点）三长距离无线通信（接入层）四有线通信二有线连接和无线连接连接方式可以分成有线连接和无线连接，我们这里讲的连接，其目的都是要进行通信，因此也就分别使用有线通信技术和无线通信技术。有线通信，是指利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的技术。有线通讯已经非常普及，在自己家里墙壁上找找，就不难找到电话口，网口，有线电视口。无线通信是利用电磁波信号在空间中直接传播而进行信息交换的通信技术，进行通信的两端之间无需有形的媒介连接。常见的无线通信方式有有蜂窝（手机）无线连接，wifi连接，还有一些倍感神秘的方式，如可见光通信和量子通信方式等等。有线连接的常用方式：UART、USB(uart)；网口短距离通信和长距离通信有很多的场合人和物只需要跟附近的通信终端通信，例如在家里，办公室，工厂等等。但是也存在长距离的应用场景，例如两个城市之间的网络要连接起来，在高速上的车辆或乘客，甚至是海洋上的渔船。通常我们把通信距离在100m以内的通信称之为短距离通信，而通信距离超过1000m的称之为长距离通信。现实中有很多种通信技术可以满足各种不同的通信需求，但是还没有哪一种通信技术可以满足所有的通信需求，如果还考虑成本，功耗，效率等因素的话。把数据传输到更远的距离以及传输更多的数据常常意味着更高的能耗和更高的成本。因而短距离通信和长距离通信在技术实现，功耗，成本等各个方面均不同，是将物连接进网络时候需要考虑的因素之一。通信技术和通信协议通信技术主要是强调信息从信源到目的地的传输过程所使用的技术，还有一个问题是各种通信技术之间如何能协同工作呢？为此，国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型OSI，也就是网络分成了物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。也就是这个伟大的标准最终形成了互联网，以及无所不连的物联网。在上述各层之间进行数据交换的规则和约定就是通信协议。遵守OSI标准的通信协议能够做到上层协议与下层协议的实现无关，因此能最大限度的复用下层协议。这里提到的通信技术在通信硬件上就有不同的特性，以支持有线/无线，长距/短剧，节能/高速等特性。但同时也使得其在物理层向上的若干层都需要使用自己的通信协议。所以通信技术的名称也往往是一些通信协议的名称，并且通信技术和通信协议的含义也广为混淆。有线通信串口通信技术串口（Serialport）是一种非常通用的用于设备之间通信的接口，也广泛用于设备以及仪器仪表之间的通信。常见的串口有RS-232、uart（TTL电平）和工业电脑应用的半双工RS-485与全双工RS-422。串口通信使用串行方式进行通信，即串口按位（bit）发送和接收字节序列。简易串口通信使用3根线完成：地线，发送和接收。串口通信可以在使用发送线发送数据的同时用接受线接收数据，它很简单并且能够实现较远距离的通信，其通信长度可达1200米（RS485、半双工）。优点：串口通信的最大有点就是普及率高，串口至今PC电脑还是标配（现在USB口模拟），通常为了方便连接打印机。大部分的工业设备都有串口，那些没有串口的设备，在其开发时，常见方法也是通过串口连接到进行开发的电脑上的，因此串口是设备进行通信的最简单最容易的方法。缺点：串口通信的组网能力差，虽然通常情况比无线稳定，但串口的通信速度以太网比起来还是有很大差距，一般来讲，只适合低速率和小数据量的通信。有线通信Modbus通常认为Modbus只是使用串行方式进行通信的应用层协议标准，它并不包含电气方面的规范。Modbus最初是Modicon于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表的，后来衍生出ModbusRTU，ModbusASCII和ModbusTCP三种模式，前两种所用的物理接口是上面介绍的串口，后一种使用Ethernet接口。随着PLC在工业领域的广泛应用，Modbus也成为工业领域最受欢迎的通信协议，它采用主/从（Master/Slave）方式通信，即一对多的方式连接，一个主控制器最多可以支持247个从属控制器。优点：Modbus的主要优点有：-标准化、开放，免费使用，无许...