38、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. 物联网基础技术

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读取器集成到手机上的产物，形成无线连接，具有低功耗和短距离的特点。其工作方式是通过设备接触或靠近实现，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，人必须亲自在场。NFC在物联网中是连接智能物体的重要技术，像让手机变成支付网关。

1.2 执行器

执行器是一种专用设备，利用电源、液压油或电流来产生运动，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，作用距离可达30英尺，通信速度通常低于1Mbps，常用于制造或机械部件相关的行业。执行器主要分为三种类型：
|类型|工作介质|应用情况|
| ---- | ---- | ---- |
|电气执行器|电机|目前应用广泛|
|液压执行器|液压油|有特定应用场景|
|气动执行器|压缩空气|有特定应用场景|

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、成本低和低功耗的优点，工作范围为100米，带宽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，可应用于家庭自动化、智能能源、工业、医疗等领域。前两层采用IEEE 802.15.4标准，简化规范RF4CE仅用于