29、物联网：技术、应用与挑战的全面解析

物联网：技术、应用与挑战的全面解析

一、物联网的关键技术

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传输数据，类似于射频识别（RFID）。它是将RFID读取器集成到手机上的产物，具有无线连接功能，功耗低且传输范围短。其工作方式是通过设备接触或靠近来实现，工作范围约20厘米，具体取决于设备天线大小。这种短距离特性使得远程NFC通信无法实现，从而提高了安全性，例如在商店付款时，用户必须亲自在场。NFC在物联网中是连接智能物体的重要技术，还催生了移动NFC概念，让普通设备发挥更大作用，如将手机转变为支付网关。

1.2 执行器

执行器是一种特殊设备，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。它能产生多种运动形式，如振荡、旋转或简单的直线运动，覆盖距离可达30英尺，通信速度通常低于1Mbps，常用于制造或机械部件的工业领域。执行器主要分为三种类型：使用电机的电动执行器、使用液压流体的液压执行器和使用压缩空气的气动执行器，其中电动执行器目前应用最为广泛。

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、成本低和功耗低的特点，工作范围为100米，带宽为250Kbps。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（PHY和MAC）采用IEEE 802.15.4标准，简化规格RF4CE仅用于星型拓扑。此外，ZigBee无线网络在远程健康监测系统中也能高效