Les scénarios de production à grande échelle impliquent un grand nombre d’équipements, de systèmes d’application de production, de travailleurs et de produits. Des réseaux sans fil stables, rapides et faciles à gérer sont des exigences essentielles.

Les technologies de communication sans fil de l'Internet des objets industriel sont principalement divisées en deux catégories : l'une est constituée des technologies de communication à courte portée telles que ZigBee, WiFi et Bluetooth; L'autre est le lpwan (low power Wide Area Network), c'est-à-dire la technologie de communication Wan à faible consommation. Lpwan peut être divisé en deux catégories : l'une est Lora, sigfox et d'autres technologies fonctionnant dans un spectre non autorisé ; L'autre est la technologie de communication cellulaire 2/3/4G prise en charge par 3GPP, telle que ec-gsm, LTE cat-m, Nb IOT, etc.

Les différentes technologies sans fil diffèrent en termes de mise en réseau, de consommation d'énergie, de distance de communication et de sécurité, elles ont donc différents scénarios d'application. Par exemple, la technologie Sub-1GHz convient aux applications avec une longue distance de transmission, une alimentation par batterie et une robustesse ; Bluetooth convient à la transmission à grande vitesse d'informations et au contrôle des téléphones mobiles ; Thread, Wi-Fi et d’autres technologies ont également leurs propres avantages et situations applicables.

La liste suivante répertorie les technologies sans fil les plus courantes dans l’Internet des objets industriel :

ZigBee, Bluetooth, Lora, Nb IOT, sigfox et la dernière technologie WiFi halow.

Technologie ZigBee

ZigBee a été formellement proposé en 2003. Son émergence vise à compenser les défauts de Bluetooth protocole de communication, tel qu'une complexité élevée, une consommation d'énergie élevée, une courte distance, une échelle de réseau trop petite, etc. Le nom vient des abeilles. Les abeilles s'appuient sur la « danse » du vol et le « zig » secouant leurs ailes pour transmettre les informations de localisation du pollen à leurs compagnons. Ils forment ainsi un réseau de communication au sein du groupe.

ZigBee peut fonctionner dans trois bandes de fréquences : 868 MHz ~ 868.6 MHz, 902 MHz ~ 928 MHz et 2.4 GHz ~ 2.4835 GHz. La dernière bande de fréquences est universelle dans le monde et compte 16 canaux. Il s'agit d'une bande radio payante et sans application. Les débits de transmission des trois bandes de fréquences sont respectivement de 20 kbps, 40 kbps et 250 kbps.

ZigBee est une norme de communication sans fil à courte portée à faible coût, faible consommation d'énergie et faible consommation. Il s'agit d'une spécification de réseau sans fil spécialement conçue pour les réseaux de capteurs et de contrôle à faible débit. Il présente les caractéristiques suivantes :

Faible consommation d'énergie : en raison du faible taux de transmission de ZigBee, la puissance de transmission n'est que de 1 MW et le mode veille est adopté, l'appareil ZigBee est très économe en énergie. On estime que les appareils ZigBee peuvent durer entre 6 mois et 2 ans avec seulement deux piles n°5, ce qui est hors de portée des autres appareils sans fil.

Faible coût : le coût initial du module ZigBee est d'environ 6 $, qui devrait bientôt être réduit à 1.5 ~ 2.5 $, et l'accord ZigBee est exempt de frais de brevet.

Faible complexité : la taille du protocole ZigBee est généralement de 4 à 32 Ko, tandis que Bluetooth et WiFi font généralement plus de 100 Ko.

Délai court : le délai de communication et le délai d’activation à partir de l’état de veille sont très courts. Le délai d'un équipement de recherche typique est de 30 ms, le délai d'activation du sommeil est de 15 ms et le délai d'accès au canal de l'équipement actif est de 15 ms. Par conséquent, la technologie ZigBee convient aux applications de contrôle sans fil avec des exigences de temporisation strictes (telles que les occasions de contrôle industriel).

Grande capacité réseau : un réseau Zigbee avec structure en étoile peut accueillir jusqu'à 254 appareils esclaves et un appareil maître. Il peut y avoir jusqu'à 100 réseaux ZigBee dans une région en même temps. Il peut y avoir jusqu'à 65000 XNUMX nœuds connectés dans un réseau. La composition du réseau est flexible.

Fiable : la stratégie d'évitement des collisions est adoptée et un créneau horaire spécial est réservé aux services de communication nécessitant une bande passante fixe afin d'éviter la concurrence et les conflits d'envoi de données. La couche MAC adopte le mode de transmission de données entièrement confirmé, et chaque paquet de données envoyé doit attendre les informations de confirmation du récepteur. S'il y a un problème lors de la transmission, il peut être retransmis.

Sécurité : ZigBee fournit une fonction de vérification de l'intégrité des paquets basée sur le contrôle de redondance cyclique (CRC), prend en charge l'authentification et l'authentification, adopte l'algorithme de cryptage AES-128 et chaque application peut déterminer de manière flexible ses attributs de sécurité.

Bien que ZigBee présente les avantages d'une faible consommation d'énergie, d'un faible coût, d'un faible débit, d'une capacité élevée et d'une longue durée de vie de la batterie, il présente également des inconvénients, c'est-à-dire une mauvaise anti-interférence, une courte distance de communication et le protocole ZigBee n'est pas open source.

Bluetooth Technologie

Bluetooth La technologie a été développée pour la première fois en 1994 par Ericsson, un géant des télécommunications. Il s’agit de la méthode la plus simple et la plus pratique pour la communication sans fil à courte distance entre deux appareils. Il peut réaliser un échange de données à courte distance entre des appareils fixes, des appareils mobiles et des réseaux personnels. Bluetooth La technologie est largement utilisée dans les téléphones mobiles, les PDA et autres appareils mobiles, les PC, les appareils GPS et un grand nombre de périphériques sans fil (Bluetooth casques, Bluetooth claviers, etc).

Bluetooth adopte la technologie de saut de fréquence et la bande de fréquence de communication est de 2.402 GHz à 2.480 GHz. Jusqu'à présent, 10 versions ont été mises à jour, à savoir Bluetooth 1.0 / 1.1 / 1.2 / 2.0 / 2.1 / 3.0 / 4.0 / 4.1 / 4.2 / 5.0, et le rayon de communication s'étend de quelques mètres à des centaines de mètres.

Par rapport à la version précédente de Bluetooth 4.2 ou même plus ancien, Bluetooth 5.0 présente les caractéristiques suivantes :

Vitesse de transmission plus rapide : la limite de vitesse supérieure est de 2 Mbps, soit le double de celle de la version 4.2le précédente.

Distance effective plus longue : la distance effective est 4 fois supérieure à celle de la version précédente. Théoriquement, la distance de travail effective entre Bluetooth les appareils de transmission et de réception peuvent atteindre 300 mètres.

Fonction de navigation : davantage de fonctions de navigation sont ajoutées, qui peuvent être utilisées comme balises de navigation intérieures ou dispositifs de positionnement similaires. Combiné avec le WiFi, un positionnement intérieur avec une précision inférieure à 1 m peut être réalisé.

Plus de fonctions de transmission : plus de fonctions de transmission de données sont ajoutées. Les fabricants de matériel peuvent créer des systèmes de connexion plus complexes grâce à Bluetooth 5.0, comme les services de balise ou de localisation.

Consommation d'énergie réduite : la consommation d'énergie est considérablement réduite. Les gens n'ont plus à se soucier du temps de veille lors de l'utilisation Bluetooth.

Le plus grand avantage de Bluetooth La technologie est qu'elle ne dépend pas d'un réseau externe, d'une vitesse rapide, d'une faible consommation d'énergie et d'une haute sécurité. Tant qu'il existe des téléphones mobiles et des appareils intelligents, vous pouvez maintenir une connexion stable et vous connecter partout où vous allez. L'inconvénient est qu'il ne peut pas être directement connecté au cloud, que la vitesse de transmission est relativement lente, que la capacité de mise en réseau est relativement faible et qu'il existe peu de nœuds de réseau, ce qui ne convient pas au contrôle multipoint.

Technologie Lora

Lora est un système de transmission sans fil ultra longue distance et à faible consommation d'énergie basé sur la technologie à spectre étalé développée et promue par la société Semtech aux États-Unis. Il fournit aux utilisateurs un système simple qui peut réaliser une longue distance, une longue durée de vie de la batterie et une grande capacité, afin d'étendre le réseau de capteurs. À l'heure actuelle, Lora fonctionne principalement dans la bande de fréquence libre mondiale. La fréquence de fonctionnement est de 915 MHz aux États-Unis, de 868 MHz en Europe et de 433 MHz en Asie. La portée typique est de 2 à 5 km, et la distance la plus longue peut atteindre 15 km, selon l'emplacement et antenne caractéristiques.

La technologie Lora présente les caractéristiques suivantes :

Faible consommation d'énergie : la distance de communication peut atteindre 15 km, le courant de réception n'est que de 10 mA et le courant de veille est de 200 na, ce qui prolonge la durée de vie de la batterie.

Grande capacité : il peut couvrir environ 2 km en milieu urbain à construction dense, et jusqu'à 10 km en banlieue à faible densité.

Prise en charge de la télémétrie et du positionnement : la mesure de la distance de Lora est basée sur le temps de transmission aérienne du signal, tandis que le positionnement est basé sur la mesure de la différence de temps de transmission spatiale entre plusieurs points (passerelles) et un point (nœuds), et la précision du positionnement peut atteindre 5 m (en supposant une portée de 10 km).

Par conséquent, la technologie Lora est très adaptée aux applications Internet des objets qui nécessitent une faible consommation d'énergie, de longues distances, un grand nombre de connexions et un suivi de localisation, telles que le stationnement, le suivi des véhicules, l'industrie intelligente, la ville intelligente, la communauté intelligente, etc.

Les inconvénients de Lora sont que le taux de transmission est lent, la bande de fréquence de communication est facilement perturbée, l'approvisionnement en puces est monopolisé par Semtech, le cycle de développement par le bas est long et le mécanisme de réseau du réseau ad hoc est complexe. Par conséquent, les entreprises générales hésitent à étudier la technologie Lora et préfèrent acheter des modules pour une utilisation directe.

Technologie IOT du Nouveau-Brunswick

La technologie NB IOT (Internet des objets à bande étroite) est issue de Neul, une start-up britannique (acquise par [敏感词] en 2014), axée sur le marché de l'Internet des objets (IOT) à faible consommation d'énergie et à large couverture.

Contrairement à toutes les bandes passantes de 10 MHz ou 20 MHz utilisant le LTE standard, Nb IOT utilise des blocs de ressources de 180 kHz de large contenant 12 sous-porteuses LTE de 15 kHz, et le débit de données est compris entre 100 Ko/s et 1 Mo/s.

NB IOT utilise la bande de fréquence autorisée et peut adopter trois modes de déploiement : en bande, bande de protection ou porteur indépendant pour cohabiter avec le réseau existant.

En tant que technologie appliquée aux services à bas débit, Nb IOT présente les avantages suivants :

Faible consommation d'énergie : NB IOT sacrifie la vitesse, mais revient à une consommation d'énergie inférieure. Avec un protocole simplifié et une conception plus appropriée, le temps de veille du terminal est grandement amélioré. L'autonomie en veille de certains terminaux NB prétend aller jusqu'à 10 ans !

Faible coût : comparé à Lora, Nb IOT n'a pas besoin de reconstruire le réseau, et RF et antenne peut être réutilisé en principe. La faible vitesse, la faible consommation d'énergie et la faible bande passante apportent également des avantages de faible coût aux puces et modules NB IOT, et le prix du module ne dépasse pas 5 $.

Connexion massive : dans le cas d'une même station de base, Nb IOT peut fournir 50 à 100 fois le nombre d'accès par rapport aux technologies sans fil existantes. Un secteur peut prendre en charge 100000 XNUMX connexions, une faible sensibilité au retard, un coût d'équipement ultra faible, une faible consommation d'énergie de l'équipement et une architecture réseau optimisée.

Large couverture : NB IOT a une forte couverture intérieure. Sous la même bande de fréquences, Nb IOT présente un gain de 20 dB par rapport au réseau existant, ce qui équivaut à améliorer la zone de couverture de 100 fois.

Bien que NB IOT présente de nombreux avantages, sa transmission de données à faible vitesse, sa confidentialité et sa sécurité, le temps de conversion du système informatique et d'autres problèmes limiteront son développement.

Technologie Sigfox

Sigfox est issu du réseau sans fil construit par la société française sigfox avec la technologie à bande ultra étroite (UNB). Il ne s'agit pas seulement d'une technologie sans fil, mais également d'un service réseau.

Sigfox fonctionne dans la bande ISM de 868 MHz et 902 MHz, consommant une bande passante ou une consommation d'énergie très étroite.

Les équipements radio Sigfox adoptent une technologie appelée modulation à bande ultra étroite (UNB). Il transmet occasionnellement des messages courts à faible débit. La longueur maximale du message est de 12 octets. Un nœud peut transmettre jusqu'à 140 messages par jour. En raison de sa bande passante étroite et de ses messages courts, il peut atteindre une longue distance de transmission de plusieurs kilomètres en plus de son budget de liaison de 162 dB. Sigfox est un excellent choix pour les applications en rafale qui n'ont besoin que d'envoyer des données petites et peu fréquentes.

L'inconvénient de sigfox est que la transmission des données vers le capteur/appareil (capacité de liaison descendante) est sérieusement limitée et que les interférences du signal peuvent également constituer un problème.

Technologie Halow

Une connexion instable, une faible efficacité et des périodes intermittentes ont toujours été un casse-tête pour la technologie WiFi.

Halow est une nouvelle version du WiFi adaptée aux applications industrielles de l'Internet des objets, nommée 802.11ah. Il permet d'appliquer le WiFi à davantage d'endroits, tels que des appareils portables de petite taille alimentés par batterie. Dans le même temps, il convient également au déploiement dans des installations industrielles et des applications intermédiaires.

Halow adopte la bande de fréquence 900 MHz, qui est inférieure aux bandes de fréquence 2.4 GHz et 5 GHz du WiFi actuel. Elle est plus adaptée aux petites charges de données et aux équipements à faible consommation. Les États-Unis utilisent la bande de fréquence sans licence de 902 MHz à 928 MHz, et d'autres pays utilisent des bandes de fréquence similaires inférieures à 1 GHz. Bien que la plupart des appareils WiFi ne puissent atteindre qu'une couverture maximale de 100 m dans des conditions idéales, halow peut atteindre jusqu'à 1 km avec une connexion Wi-Fi appropriée. antenne, le signal est plus fort et n'est pas facile à perturber. Hailow affirme que sa distance de transmission est deux fois supérieure à celle du WiFi standard 2.4 GHz et qu'il a une plus grande capacité de pénétration des murs. Halow n'est pas adapté à la transmission rapide de données et à la navigation sur le Web (ce qui a peu d'impact sur les appareils IOT). De plus, 900 MHz est une bande de fréquence non autorisée et est vulnérable aux interférences.

La marque « kinghelm » a été initialement enregistrée par la société Golden Beacon. Golden Beacon est un fabricant de vente directe de GPS antenne et Beidou antenneIl jouit d'une très grande popularité et d'une très grande réputation dans l'industrie de la navigation et du positionnement GPS Beidou. Les produits de R & D et de production sont largement utilisés dans la navigation et le positionnement par satellite BDS, la communication sans fil et d'autres domaines. Les principaux produits comprennent : réseau rj45-rj45, interface réseau connecteur, RF connecteur adaptateur, câble coaxial connecteurType-C connecteurInterface HDMI, interface de type C, disposition des broches et des busSMA, FPC, FFC antenne connecteur, antenne transmission du signal étanche connecteur, Interface HDMI, Connecteur USB, ligne terminale, bornier, bornier, étiquette RFID RF, positionnement et navigation antenne, communication antenne ligne de connexion, bâton en caoutchouc antenne, antenne ventouse433 ans antenne ligne, 4G antenne, Module GPS antenne, etc. Il est largement utilisé dans l'aérospatiale, la communication, l'industrie, l'instrumentation, la sécurité, la médecine et d'autres industries.

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