2、物联网通信与传输技术全解析

物联网通信与传输技术全解析

1. 物联网通信需求与无线标准的兴起

在物联网领域，构建大规模协作设备网络时，灵活、经济且自适应的连接层至关重要。传统物理布线存在诸多限制，如实施成本高，且难以适应被监测环境的动态变化。对于移动设备或距离较远的设备，物理布线更是不可行。因此，多年来涌现出了多种无线连接标准，涵盖了从短距离低功耗连接到基于蜂窝技术的长距离连接解决方案。

2. 短距离无线通信技术

短距离解决方案旨在创建和管理位于有限区域内的设备网络，通常称为无线个人区域网络（WPAN）。尽管短距离看似是劣势，但对于一些应用（如智能家居），200米的最大连接范围已足够。而且，低功耗和相对简单的协议栈使得这些标准能够在小型、低成本设备上实现。

2.1 802.15.4标准

• 特点 ：由IEEE WPAN任务组4创建和维护，旨在研究具有数月至数年电池寿命且复杂度极低的低数据速率解决方案。它工作在无执照的国际频段，适用于传感器、交互式玩具、智能徽章、遥控器和家庭自动化等应用。其特点包括低数据速率（最高250 kbps）、低功耗、使用无执照频段、可在简单设备（如微控制器）上实现、适用于对时间要求严格的应用（最大30 ms接入网络）以及支持星型、网状和簇树型网络。
• 协议层次 ：该标准仅定义了OSI协议栈的前两层（物理层和MAC层），其他如网络寻址、传输、流量控制等由其他标准定义。
• 网络设备 ：基于802.15.4的网络由“终端设备”和“全功能设备”（FFD）组成，多个FFD连接在一起可形成动态网络。