13、物联网技术：原理、应用与挑战

物联网技术：原理、应用与挑战

1. 物联网的使能技术

1.1 近场通信（NFC）

近场通信（NFC）技术用于在两个靠近的设备之间少量数据的中继和传输，类似于射频识别（RFID）。它是将RFID阅读器集成到手机上的产物，形成无线连接。NFC功耗低、传输范围短，通过设备触碰或靠近来工作，其工作范围约20厘米，取决于设备天线大小。这使得远程NFC通信无法实现，从而提高了安全性，例如在商店付款时需本人在场。NFC是物联网中连接智能物体的重要技术，移动NFC能让简单设备发挥大作用，如将手机转变为支付网关。

1.2 执行器

执行器是一种专用设备，利用电源、液压流体或电流来产生运动，将这些能源转化为动能。它能产生多种运动，如振荡、旋转或简单的直线运动，通信速度通常低于1 Mbps，可覆盖达30英尺的短距离。执行器主要用于制造或机械部件的工业领域，分为电动执行器（使用电机）、液压执行器（使用液压流体）和气动执行器（使用压缩空气），其中电动执行器目前应用广泛。

1.3 ZigBee

ZigBee是由ZigBee联盟在2001年为短距离应用开发的灵活无线网络技术，旨在改进无线传感器网络（WSN）的应用。它具有高度可扩展性、可靠性高、成本低和低功耗的特点，工作范围为100米，带宽为250 Kbps。其架构协议栈有四层，分别是物理层、介质访问控制层、网络层和应用层，支持树状和网状拓扑结构。适用于家庭自动化、智能能源、工业应用、医疗领域等。前两层采用IEEE 802.15.4标准，简化规范RF4CE仅用于星型拓扑。ZigBee无线网络也可有效用于远程健康监测系统。

1.4 Z - Wave