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物聯(lián)網(wǎng)常用的組網(wǎng)技術

jf_78858299 ? 來源:單片機及C語言學習 ? 作者:單片機及C語言學習 ? 2023-05-19 15:46 ? 次閱讀

在探討這個問題之前,需要先了解什么叫組網(wǎng)技術。專業(yè)的解釋大家可以自行搜索。小編的理解是,組網(wǎng)就是讓各個設備之間能相互通訊。比如你的一臺手機連接上了你家的路由器,此時手機和路由器之間產(chǎn)生了數(shù)據(jù)傳輸,這就是組網(wǎng)。然后你家的路由器通過“貓”和光纖,連接到交換機,這也是組網(wǎng)。將手機、路由器、交換機看作一個整體,他們之間就產(chǎn)生了一個樹形組網(wǎng)方式。根據(jù)設備節(jié)點之間的通訊關系,就會形成各種形狀的拓撲圖。具體看圖一。

圖片

圖一

上面這些說的是“組網(wǎng)”概念中的“組”,即設備的連接方式;下面說一下,“網(wǎng)”的概念。“網(wǎng)”大致上可以分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。比如圖一中,你家的三臺手機和路由器之間就組成了一個局域網(wǎng)。那么上述的四臺設備之間就可以通訊了。但只在局域網(wǎng)內(nèi)通訊的應用范圍較窄。

一個典型的應用就是,在設備之間傳輸一些巨大的數(shù)據(jù)時,如果只通過局域網(wǎng),會非常快捷。比如通過某秋,設備之間的傳輸速度基本可以達到硬盤的寫入速度或者網(wǎng)卡最大傳輸速度。還有就是市面上的藍牙設備,比如藍牙音箱,可以理解為藍牙音箱與音源之間進行了局域網(wǎng)組網(wǎng)。

至于廣域網(wǎng),是一種跨地區(qū)的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡。比如你家的路由器通過上級設備,與其他地區(qū)的設備產(chǎn)生了通訊,這就可以理解成一個廣域網(wǎng)。

但其實局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間并沒有嚴格的區(qū)分界限。比如你可以把整個中國的網(wǎng)絡當成一個局域網(wǎng)。只不過它比較大而已。所有在中國的聯(lián)網(wǎng)設備,都可以在這個局域網(wǎng)內(nèi)進行通訊。

設備組網(wǎng)最大的意義在于,是使設備之間產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互。既然是數(shù)據(jù)交互,那么肯定會有各種各樣的方式咯。下面聽小編一一道來。當然,小編基本上也是一個門外漢,只能粗淺地說一下它們的應用方面的認知,具體的技術細節(jié)就不說了。因為我也不知道。

藍牙技術:早期的藍牙技術只支持兩個設備之間進行一對一的短距離通訊,且設備有主從之分。但藍牙具有功耗低,體積小(比如藍牙耳機)等優(yōu)點。

**目前藍牙的組網(wǎng)拓撲圖有兩種形式:微微網(wǎng)和分布式網(wǎng)絡。**

微微網(wǎng)能最多允許八臺設備組成一個局域網(wǎng)。其中有一臺是主設備,另外七臺是從設備。如圖二。且由主設備提供時鐘和跳頻序列。一個簡單的應用就是,你的手機通過藍牙音箱播放音樂,同時還和其它手機進行數(shù)據(jù)傳輸。

圖片

圖二

或許是為了順應物聯(lián)網(wǎng)的趨勢,藍牙4.1標準中加入了對IPv6專用通道聯(lián)機的支持。原來不能上網(wǎng)的藍牙設備通過上述的組網(wǎng)方式,連接到藍牙4.1及以上的設備后,就具備了上網(wǎng)的功能。

但就目前的情況而言,藍牙最廣泛的應用還是在一對一的近場通訊中,比如藍牙耳機、藍牙鼠標等。

WIFI無線技術: 同藍牙技術一樣,WIFI技術也是一種短距離無線通訊技術。在物聯(lián)網(wǎng)方面,WIFI技術的有較廣泛的應用。原因在于它組網(wǎng)方式成熟,并且組網(wǎng)距離可達數(shù)百米,還具備傳輸速率快速等特點。對于終端用戶而言,只需一臺無線路由器,然后根據(jù)相應操作要求,就可以使WIFI設備具備上網(wǎng)功能。設備通過路由器連接到廣域網(wǎng)之后,那么無論你身在何處,都可以對設備進行遠程控制。目前一般的無線智能單品,基本都采用這種方式,比如前段時間很火的智能插座,就是在傳統(tǒng)的插座上通過WIFI技術,增加了上網(wǎng)的功能。如圖三。

圖片

圖三

不過萬事都講究平衡。由于WIFI技術的組網(wǎng)距離范圍廣,所以就決定了它的功耗也相對的大。

Zigbee技術: 一種短距離、超低功耗的無線通信技術。Zigbee的組網(wǎng)拓撲圖一般可以多樣,有網(wǎng)狀、星型、樹狀的,并且所有的Zigbee節(jié)點都是自主的完成組網(wǎng)的,就是不需要人為操作,牛逼啊。藍牙組網(wǎng)時,兩臺設備(比如手機和藍牙耳機)之間要進行配對;WIFI設備組網(wǎng)時,所作操作比藍牙還要復雜,但目前已經(jīng)比較成熟。

在一個Zigbee網(wǎng)路中,需要有三種不同類型的設備,分別是協(xié)調(diào)器、中繼器、終端節(jié)點。 如圖四。

圖片

圖四

當一張Zigbee的網(wǎng)絡組件完成后,可以通過在該網(wǎng)絡中添加中繼器和終端節(jié)點,來擴大該網(wǎng)絡的覆蓋范圍。網(wǎng)絡中發(fā)生數(shù)據(jù)通訊時,數(shù)據(jù)從源設備發(fā)出后,如果接收設備在通訊范圍之內(nèi)(即兩個設備之間的距離較近),那么直接接收數(shù)據(jù);如果接收設備與源設備距離較遠,則可以通過中繼器和終端節(jié)點來進行中轉,最后數(shù)據(jù)到達接收設備。小編對于Zigbee的了解不多,只能到這里。

LoRa技術: 由升特公司(Semech)發(fā)布的一種專用于無線電調(diào)制解調(diào)的技術。這個技術感覺要一騎絕塵了。其同時具備低功耗和遠距離組網(wǎng)的特點,其傳輸距離可達數(shù)十公里。基于LoRa技術的普通數(shù)據(jù)發(fā)射器,可以在兩節(jié)五號電池供電的情況下,向距離一二十公里的接收網(wǎng)關持續(xù)發(fā)送信息,并能穩(wěn)定工作10年以上。LoRa的網(wǎng)絡中,支持多節(jié)點,一般呈星型分布。

但RoLa技術有一個缺點就是傳輸速率低。其數(shù)據(jù)傳輸范圍只有幾百bps到幾十kbps。

LoRa應用示意圖,圖五。

圖片

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