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无线通信网络协议的概述

发布时间:2023-08-12 22:27:16

⑴ 无线通信协议有哪些

WEP协议:有线等效协议
是为了保证802.11b协议数据传输的安全性而推出的安全协议,该协议可以通过对传输的数据进行加密,这样可以保证无线局域网中数据传输的安全性.目前,在市场上一般的无线网络产品支持64/128甚至256位WEP加密,未来还会慢慢普及WEP的改进版本——WEP2.

802.11g协议:
802.11g协议于2003年6月正式推出,它是在802.11b协议的基础上改进的协议,支持2.4GHz工作频率以及DSSS技术,并结合了802.11a协议高速的特点以及OFDM技术.这样802.11g协议即可以实现11Mbps传输速率,保持对802.11b的兼容,又可以实现54Mbps高传输速率.

802.11a协议:
802.11a协议凭借传输速度快,还因为使用了5GHz工作频率,所以受干扰比较少的特点,也被应用于无线局域网.但是因为价格比较昂贵,且相下不兼容,所以目前市场上并不普及.

⑵ 常见无线通信协议详细介绍

本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准,帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。

首先说一下IEEE 802.15.4,IEEE 802.15.4是一种技术标准,目前常用的无线通讯协议大多数是在802.15.4标准规定的底层协议基础上,开发的上层协议而演变出来的,它规定了低速率无线个域网 (LR-WPAN)的 物理层 和 媒体访问控制 ,并由 IEEE 802.15 工作组维护,该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础,另外像诸如 ISA100.11a , WirelessHART ,WIA-PA , 6LoWPAN 和 SNAP 规范,每个标准规范都是通过开发IEEE 802.15.4中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准,Lora是基于IEEE802.15.4g标准进行了上层标准的扩展定义,而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE802.11b标准创建的一种无线局域网技术,通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准,应用于无线个人区域网(WPAN)。可以说原版IEEE802.15.1来源于蓝牙规范并与蓝牙1.1完全兼容使用。

接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术,有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议,应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。

WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互操作的无线通讯标准,满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分,除了保持现有HART设备、命令和工具的能力,它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591(Ed.1.0),是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在2.4GHz频段上的无线电IEEE802.15.4标准,采用直接序列扩频(DSSS)、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术,WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域,弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例,从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品,从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等,逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。

WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系,2008年10月,该规范获得了国际电工委员会(IEC)全体成员国96%的投票,成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802.15.4标准,通讯速率250kbps,频段2.4GHz,工业室内通讯距离200m,室外环境可达800m,数据可靠性大于99%,自适应跳频技术,避免干扰,冗余路由技术,自组织修复网络。同时支持HART命令,兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。

LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议,基于IEEE 802.15.4g标准,它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段,包括433、868、915 MHz。

WiFi俗称无线宽带,又叫802.11b标准,工作在2.4GHz或者5GHz频段,最高传输速率能达到11Mbps,网络覆盖范围最高可达300m,适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致,所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中,也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中,这样,就可以利用已有的宽带有线接入资源,迅速地部署WLAN网络,形成无缝覆盖。

蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初,就建立了统一全球的目标,向全球公开发布工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学(ISM)频段。从目前的应用看,蓝牙体积小、功率低,其应用早已不局限于计算机外设,可以集成到任何数字设备中,尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点,一是全球范围适用,无需申请许可证,二是同时可传输语音和数据,三是可以建立临时性对等连接,四是具有很好的抗干扰能力。

窄带物联网(NB-IOT)是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求,制订的一个新的蜂窝物联网的标准(CIOT),这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准,主要是用在终端与基站之间的约定,包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用,基于IEEE802.15.4标准自主开发的一种无线通信协议,具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力,可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因,能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端,较往代产品效率提高近四倍。

1、更高速灵敏的反馈

基于高精度的网络同步性能,所有设备可以工作在最优的功耗状态下,保持全网秒级的响应速度,可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。

2、更丰富的应用方式

同步网络下的节点,真正实现协同工作,赋予数据在无线应用中时间的属性,无论星型,树状等网络模式,均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。

3、更低的维护成本

协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ,针对不同工况及应用需要,兼容有线状态分析系统的采集需求;时间同步及低功耗设计,在确保网络运行精准的同时,降低了设备的无效工作时间,使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗,可改善设备的维护周期,降低维护难度和平均维护成本,为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。

最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别:

 NB--TWIAPA

组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关

网络部署方式节点节点+网关

受现场遮挡影响

节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关

传输距离远距离,基站覆盖10公里以上远距离,可达十几公里短距离

10-100m

短距离50米10米不含中继200m不含中继200m

单网接入节点容量约20万理论约6万,实际500-5000理论6万,一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万,一般200-500个

电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池

成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元  

频段License频段

运营商频段

unLicense频段

Sub-GHZ(433/868/915MHz)

unLicense频段

2.4GHz

2.4G和5G2.4GunLicense频段

2.4GHz

unLicense频段

2.4GHz

传输速度理论160kbps-250kbps

实际小于100kbps

0.3-50kbps理论250kbps,实际小于100kbps2.4G:1-11Mbps

5G:1-500Mbps

1M理论250kbps理论250kbps

网络时延6-10sTBD<1s<1s<1s<1s<1s

适合领域户外户外,工厂工厂,室内办公室,工厂移动设备工厂,车间工厂,车间

联网所需时间3 30ms3s10s3s3s

⑶ 无线网络协议是什么

无线网络协议介绍
WLAN家族成员逐个说明
802.11a
高速WLAN协议,使用5G赫兹频段。最高速率54Mbps,实际使用速率约为22-26Mbps。与802.11b不兼容,是其最大的缺点。
802.11b
目前最流行的WLAN协议,使用2.4G赫兹频段。最高速率11Mbps,实际使用速率根据距离和信号强度可变
(150米内1-2Mbps,50米内可达到11Mbps)。802.11b的较低速率使得无线数据网的使用成本能够被大众接受。另外,通过统一的认证机构认证所有厂商的产品,802.11b设备之间的兼容性得到了保证。兼容性促进了竞争和用户接受程度。
802.11e
基于WLAN的QoS协议,通过该协议802.11a,b,g能够进行VoIP。也就是说,802.11e是通过无线数据网实现语音通话功能的协议。该协议将是无线数据网与传统移动通信网络进行竞争的强有力武器。
802.11g
802.11g是802.11b在同一频段上的扩展。支持达到54Mbps的最高速率。兼容802.11b。该标准已经战胜了802.11a成为下一步无线数据网的标准。
802.11h
802.11h是802.11a的扩展,目的是兼容其他5G赫兹频段的标准,如欧盟使用的HyperLAN2。
802.11i
802.11i是新的无线数据网安全协议,已经普及的WEP协议中的漏洞,将成为无线数据网络的一个安全隐患。802.11i提出了新的TKIP协议解决该安全问题。

⑷ 无线网络协议 是什么意思 有什么用呢

无线局域网协议(802.11b)详解
价格便宜的便携式计算机、移动电话和手持式设备的日趋流行,以及Internet应用程序和电子商务的快速发展,使用户需要随时进行网络连接。为满足这些需求,可以使用两种方法将便携式设备连接到网络,而没有电缆所带来的不便。这两种标准就是IEEE 802.11b和Bluetooth。IEEE802.11b是一种11Mb/s 无线标准,可为笔记本电脑或桌面电脑用户提供完全的网络服务。
IEEE802.11b的特点和应用范围

速度 2.4GHz直接序列扩频,最大数据传输速率为11Mb/s,无须直线传播。
动态速率转换 当射频情况变差时,可将数据传输速率降低为5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。
使用范围 支持的范围是在室外为300米,在办公环境中最长为100米。
可靠性 使用与以太网类似的连接协议和数据包确认,来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。
互用性 只允许一种标准的信号发送技术,WECA将认证产品的互用性。
电源管理 网络接口卡可转到休眠模式,访问点将信息缓冲到客户,延长了笔记本电脑的电池寿命。
漫游支持 当用户在楼房或公司部门之间移动时,允许在访问点之间进行无缝连接。
加载平衡 NIC更改与之连接的访问点,以提高性能。
可伸缩性 最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中,以支持上百个用户。
安全性 内置式鉴定和加密。

IEEE802.11b应用的范围:

不易接线的区域 在不易接线或接线费用较高的区域中提供网络服务;
灵活的工作组 为经常进行网络配置更改的工作区降低了总拥有成本;
网络化的会议室 用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接,以获得最新的信息,并且可在决策时相互交流;
特殊网络 现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率;
子公司网络 为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络;
部门范围的网络移动 漫游功能使企业可以建立易于使用的无线网络,可覆盖所有部门。

两种技术的比较:

对标准的支持 IEEE802.11b有无线以太网兼容性联盟 (WECA)的支持,蓝牙有蓝牙特殊利益集团(SIG)的支持。
工作频段 IEEE802.11b和蓝牙都工作在2.4GHz频段上。
在技术上 IEEE802.11只规定了开放式系统互联参考模型(OSI/RM)的物理层和MAC层,其MAC层利用载波监听多重访问/冲突避免(CSMA/CA)协议,而在物理层,802.11定义了三种不同的物理介质:红外线、跳频扩谱方式(FHSS)以及直扩方式(DSSS)。802.11支持1~11Mb/s的数据速率,但是它只支持数据通信,要进行无线数据通信,数据设备先要安装有无线网卡。
蓝牙技术具有一整套全新的协议,可以应用于更多的场合。蓝牙技术中的跳频更快,因而更加稳定,同时它还具有低功耗、低代价和比较灵活等特点。
IEEE802.11b实现的是有形的、特定的网络,而由蓝牙形成的网络是无形的、看不见的,蓝牙技术是ad hoc网中的一个主流技术。
在应用上 IEEE802.11b的传输距离长、速度快,可以满足用户运行大量占用带宽的网络操作,就像在有线局域网上一样。而蓝牙技术面向的却是移动设备间的小范围连接,因而本质上说,它是一种代替电缆的技术。
蓝牙,适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递;而速率在11Mb/s的802.11b则较适合用在影像等高速无线传输,有效距离长达100米。
IEEE802.11b比较适于办公室中的企业无线网络,较适合用在影像等高速无线传输,有效距离长达100米;而速率小于1Mb/s的蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合,适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递。

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