常见的无线通信技术有哪些?(2022年五大主流通信技术预测)

在实现物联网的短距无线通讯技术里面,蓝牙、Wi-Fi、zigbee 是目前应用最为广泛的三种短距无线通讯技术。本文将详细介绍并分析这三种物联网通讯技术的优缺点。

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蓝牙:

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蓝牙(BlueTooth)是一种设备之间进行无线通信的技术,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换,蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。蓝牙使用短波特高频(UHF)无线电波,经由2.4至2.485GHz的ISM频段来进行通信,通信距离从几米到几百米不等。

优点 :

“低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过100米

支持复杂网络:针对一对一连接最优化,并支持星形拓扑的一对多连接等

智能连接:增加设置设备间连接频率的支持,Ipv6网络支持。

较高安全性:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

蓝牙模块体积很小,便于集成。

可以建立临时性的对等连接(Ad-hoc Connection):根据蓝牙设备在网络中的角色,可分为主设备(Master)与从设备(Slave)。

缺点:

蓝牙的各个版本不兼容,组网能力差;网络节点少,不适合多点布控。

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Wi-Fi:

Wi-Fi是一种无线局域网通信技术,全称Wireless-Fidelity,无线保真,IEEE组织的IEEE 802.11标准制定了以太网的技术标准。Wi-Fi终端指使用高频无线电信号发送和接收数据,使用以太网通信协议,通信距离通常在几十米。

优点

Wi-Fi的优点是局域网部署无需使用电线,降低部署和扩充的成本。另外,根据Wi-Fi联盟指定,“Wi-Fi认证”是向后兼容的,它指定一套全球统一标准:不同于移动电话,任何Wi-Fi标准设备将在世界上任何地方正确运行。

缺点

Wi-Fi的缺点是通信距离有限,稳定性差,功耗较大,组网能力差,安全性也较差。

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ZigBee:

是一种低速低功耗,短距,自组网的无线局域网通信技术,于2003年被正式提出,为了弥补蓝牙通信协议的高复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等缺陷。名称取自于蜜蜂,蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 ZigBee被标准化为IEEE 802.15.4,工作频段有三个:868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz,其中最后一个频段世界范围内通用,16个信道,并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。三个频段传输速率分别为20kbps,40kbps以及250kbps。

优点:

功耗低,网络容量大,工作频段灵活。

缺点

数据传输速率低,有效范围小,抗干扰性差,ZigBee协议没有开源,以及和IP协议不的对接比较复杂等。

G网络技术不断演进,6G技术的研究和开发也已拉开序幕。2022年,哪些通信技术将成为主流技术呢?笔者注意到,近日, RCRwireless给出了2022年主要无线通信技术趋势预测,五大技术将成为今年主流技术。

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技术一:中频加速4G速度提升

5G毫米波部署备受期待,有望实现比以往更快的数据传输速率。然而,5G 毫米波的推出速度比最初预期的要慢。此外,高密度区域在速度、带宽和延迟方面的性能不一致。到2022年,运营商(和5G生态系统)将优先投资中频段,并对毫米波采取不那么激进的方法。虽然中频并不能像毫米波那样显著提高速度,但用户仍然可以获得比4G更广泛可用的增量改进。

此外,早期的亚太赫兹研究将继续作为6G的支持技术,并有望提供更宽的带宽。研究人员不仅需要展示可行性,还需要展示令人信服的新用例,以使其成为行业的优先事项。

技术二:5G应用不断扩展

尽管5G覆盖范围在不断扩大,但许多6 GHz 以下的消费者并没有经历4G性能提升。对这部分消费者而言,4G通常可以提供足够的网络性能,而且5G吞吐量改进主要通过毫米波网络部署来实现。然而,5G对消费者上网体验提升并不明显。

展望未来,运营商将继续探索新技术,以及更吸引消费者的应用。随着用于超可靠低延迟通信(URLLC)的第16版标准的推出,这将促进增强型移动宽带 (eMBB) 以外的新应用。比如URLLC 将带来低时延的应用程序,其中一些最早的应用程序将用于工厂自动化的工业物联网中。例如机器人设备及用于维护和培训的 AR/VR。

第16版中的URLLC功能增强,将使企业能够部署极其可靠的高性能网络。此外,随着 3GPP第18版本推出,5G-Advanced 将成为新的热门话题。V2X 将继续成为交通运输行业的重中之重,对实现自动驾驶汽车至关重要。

技术三:高频率将由GaN和SiC技术提供支持

尽管追求更节能的射频前端性能一直是手机和基础设施设追求的目标,但在成本和性能改进的共同推动下,射频前端继续从硅 (Si) 到氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 的持续转变。这种转变将继续提高设备能效。这也将对5G基础设施产生重大影响,因为这种创新对功率放大器带来积极影响。此外,电子设备本身也将受益于这一趋势的影响,并最终带来电池寿命的延长。

技术四:开放趋势将继续增强

OpenRF合规性工作组于2021年12月发布了首个互操作性标准。这标志着面向2022年及以后的开放式OpenRF前端和5G芯片组生态系统迈出关键一步。建立开发标准将有助于优化行业配置和规范。此外,它还将帮助制造商降低成本,加快产品上市速度,并利用改进的跨移动设备的供应链。

此外,运营商和政府对Open RAN 期待,将继续推动互操作性和生产测试的进展。然而,由于对Open RAN 发展道路依然漫长,2022年,Open RAN商业部署依然会很少。

技术五:人工智能管理网络将不断深入

2021年,无线技术将对人工智能 (AI) 应用产生重大影响。在该领域,最重要的创新之一是让软件更智能化。2021年,中国西北大学迈出一大步,展示了基于人工智能的Open RAN 云原生蜂窝网络实时控制技术。人工智能管理网络将带来包括自动化、优化云架构、提高安全性等优势。

2022年,将成为无线技术发展关键一年,5G和6G创新有望实现更高水平发展。性能改进、开放标准,以及能效的提高,将在2022年使5G支持的新应用潜力呈指数方式提升。随着行业不断增长的数据带宽需求,以及连接设备增加,将带来新的主流技术创新。

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