常见的物联网通信方式
一、前言
早期的物联网是指两个或多个设备之间在近距离内的数据传输,解决物物相连,早期多采用有线方式,比如RS323、RS485,考虑设备的位置可随意移动的方便性(有根线太丑了),后期更多的使用无线方式;
随着时代进步和发展,社会逐步进入互联网+,各类传感器采集数据越来越丰富,大数据应用随之而来,人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。简而言之,物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段,而是进入到完整的智能工业化领域,智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟,并纳入互联网+整个大生态环境。
二、物联网的发展
最早的物联网只是简单把两个设备用信号线连接在一起:
后来使用了无线,也出现了简单的组网:
在互联网+时代,越来越多的传感器、设备接入互联网,互联网也不单是通过网线传输,引入了空中网、卫星网等,应用的领域也越来越广泛:
三、常见的物联网通信方式
笔者对常用的物联网通信方式进行归纳总结分为四大种类,见下图:
1.有线传输
设备之间用物理线直接相连,不是很方便。主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB,这里只对常用的RS232串口、RS485、USB做介绍。
RS232串口:串行通信接口,全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间 串行二进制数据交换接口技术标准”,是电脑与其它设备传送信息的一种标准接口;该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信 号的电平加以规定;RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信,常用的串口线一般只有1~2米。见图:
RS-485总线:在要求通信距离为几十米到上千米时或者有多设备联网需求时,RS232无法满足,因此诞生了RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,具有抑制共模干扰的能力,加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,使得传输信号能在千米以外得到恢复,RS-485采用半双工工作方式,可以联网构成分布式系统,用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线,允许最多并联32台驱动器和32台接收器。
USB:通用串行总线,是一个外部总线标准,支持设备的即插即用和热插拔功能,具有传输速度快、使用方便、连接灵活,独立供电等优点。USB用一个4针(USB3.0标准为9针)插头作为标准插头,采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来,最多可以连接127个外部设备,并且不会损失带宽。可连接键盘、鼠标、打印机、扫描仪、摄像头、充电器、闪存盘、、移动硬盘、外置光驱/软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem 、MP3机、手机、数码相机等几乎所有的外部设备。已成功替代串口和并口,并成为个人电脑、智能设备的必配接口之一。
2、近距离无线传输
设备之间用无线信号传输信息。主要有无线RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan。
RF433/315M:无线收发模组,采用射频技术,工作在ISM频段(433/315MHz),一般包含发射器和接收器,频率稳定度高,谐波抑制性好,数据传输率1K~128Kbps,采用GFSK的调制方式具有超强的抗干扰能力。应用范围: (1)无线抄表系统 (2)无线路灯控制系统(3)铁路通信(4)航模无线遥控(5)无线安防报警(6)家居电器控制 (7)工业无线数据采集(8)无线数据传输。低功耗的RF433可在2.1-3.6V电压范围内工作,在1SEC周期轮询唤醒省电模式(Polling mode)下,接收仅仅消耗不到20uA,一节3.6V/3.6A的锂亚电池可工作10年以上。