5 物聯(lián)網(wǎng)通信 5.1 短距離通信技術(shù)

5.物聯(lián)網(wǎng)通信物聯(lián)網(wǎng)概論主講教師：12物聯(lián)網(wǎng)五大關(guān)鍵要素物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵要素及涉及的技術(shù)示例IoT關(guān)鍵要素涉及的技術(shù)示例識(shí)別命名電子產(chǎn)品代碼（EPC）、泛在碼（UCode）尋址IPv4、IPv6感知智能傳感器、可穿戴設(shè)備、嵌入式傳感器、執(zhí)行器、射頻識(shí)別標(biāo)簽通信射頻識(shí)別通信（RFID）、近場(chǎng)通信（NFC）、超寬帶通信（UWB）、藍(lán)牙通信（BT）、藍(lán)牙低功耗通信（BLE）、紫蜂通信（Zigbee）、Z-Wave、WiFi、LTE、LTE-A計(jì)算硬件Arduino、樹莓派、MediaTekLinkItONE等物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺(tái)軟件Contiki、TinyOS、LiteOS、AndroidThings等物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)服務(wù)身份服務(wù)（如供應(yīng)鏈管理）信息聚合服務(wù)（如智能電網(wǎng)）協(xié)作感知服務(wù)（如智能家居）3現(xiàn)代通信系統(tǒng)一般模型信源：信息的發(fā)布者，是信息的源頭，即產(chǎn)生信息的所在。發(fā)信機(jī)和收信機(jī)：分別負(fù)責(zé)發(fā)送和接收信號(hào)，在雙工系統(tǒng)中，發(fā)信機(jī)和收信機(jī)通常集成在一起以負(fù)責(zé)信息的收發(fā)。信道：是信息傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線或者無(wú)線。在通信的過程中，還有可能迭加噪聲。信宿：是信息的歸宿，即是信息最終的接收者。4選用合適的網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景寬泛豐富終端節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性終端節(jié)點(diǎn)能力受限要在對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景及客觀需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，選用合適的網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)55.物聯(lián)網(wǎng)通信5.25.1短距離通信技術(shù)5.3低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)長(zhǎng)距離通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的典型短距離無(wú)線通信技術(shù)WiFi藍(lán)牙

Bluetooth紫蜂

ZigBee超寬帶UWB光保真LiFiZ-Wave近場(chǎng)通信NFC射頻識(shí)別RFID7短距離通信技術(shù)——WiFi工作頻段：2.4GHz和5GHz覆蓋范圍廣。與藍(lán)牙技術(shù)的覆蓋范圍大約只有15米左右相比，WiFi的覆蓋半徑可達(dá)100米左右。一些廠家進(jìn)行增強(qiáng)后，覆蓋半徑可達(dá)到200至300米，特別適合寫字樓、商場(chǎng)、學(xué)校等場(chǎng)合使用。傳輸速度快。802.11n是當(dāng)前WiFi最常用的標(biāo)準(zhǔn)，支持多入多出（MultipleInputMultipleOutput，簡(jiǎn)稱MIMO）技術(shù)、空時(shí)分組碼技術(shù)、以及標(biāo)準(zhǔn)帶寬和雙倍帶寬。數(shù)據(jù)傳輸速率通常為300Mbps，雙倍帶寬下最高可達(dá)600Mbps，傳輸范圍也進(jìn)一步增加。搭建成本低，進(jìn)入門檻低。功耗較低，健康安全。IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率約60~70毫瓦；相比之下，手機(jī)發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦，手持式對(duì)講機(jī)高達(dá)5瓦。8短距離通信技術(shù)——藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離：通常為10米，使用增強(qiáng)技術(shù)可將有效傳輸距離擴(kuò)充到百米以上。低功耗。設(shè)備在通信連接狀態(tài)下，有四種工作模式：激活（Active）、呼吸（Sniff）、保持（Hold）和休眠（Park）。除了激活模式外，其余三種都是低功耗模式。語(yǔ)音數(shù)據(jù)同傳。支持異步數(shù)據(jù)和同步語(yǔ)音的同時(shí)傳輸。工作在2.4GHz的ISM頻段，抗干擾能力強(qiáng)。工作在ISM頻段的無(wú)線電設(shè)備有很多，如家用微波爐、WiFi及HomeRF等。為抵抗來自這些設(shè)備的干擾，藍(lán)牙采用跳頻的方式來擴(kuò)展頻譜，在工作頻段2.402~2.48GHz內(nèi)分成79個(gè)頻點(diǎn)，相鄰頻點(diǎn)間隔1MHz。設(shè)備在某頻點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)后，會(huì)以偽隨機(jī)的規(guī)律跳到另一個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。9短距離通信技術(shù)——藍(lán)牙模塊體積小，便于集成。超小型藍(lán)牙模塊尺寸：長(zhǎng)寬高均小于1cm。開放的接口標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟將藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)全部公開，任何單位和個(gè)人可依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，只要最終通過藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的產(chǎn)品兼容性測(cè)試，就可以推向市場(chǎng)。低成本。藍(lán)牙作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在全球擁有最廣泛的的通用性，刺激了龐大的市場(chǎng)需求，并將藍(lán)牙技術(shù)的使用成本攤薄。10藍(lán)牙歷經(jīng)多版本，速度不斷提高藍(lán)牙4.1@2013提供藍(lán)牙低能耗提供高數(shù)據(jù)速率提供IP連接以支持物聯(lián)網(wǎng)的需求。藍(lán)牙4.2@2014改善數(shù)據(jù)傳輸速度：提高了2.5倍。改善隱私保護(hù)：連接或追蹤用戶設(shè)備必須經(jīng)過用戶許可。11藍(lán)牙5.0的改善傳輸速度相對(duì)于藍(lán)牙4.2翻倍，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率為2Mb/s123456藍(lán)牙5.0傳輸距離是藍(lán)牙4.2的4倍，有效工作距離可達(dá)300米。支持八倍廣告信息容量，擴(kuò)展廣告允許每個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送最多255個(gè)字節(jié)的有效負(fù)載數(shù)據(jù)，而不是舊版本的31字節(jié)數(shù)據(jù)有效載荷。室內(nèi)定位輔助功能，結(jié)合WiFi可實(shí)現(xiàn)精度小于1m的室內(nèi)定位。功耗進(jìn)一步大大降低，鞏固了藍(lán)牙作為智能可穿戴設(shè)備以及智能家居設(shè)備的主要連接方式的地位。進(jìn)一步支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，有針對(duì)性的進(jìn)行了底層優(yōu)化。12藍(lán)牙5.0：兩倍速度兩倍速度相同數(shù)量數(shù)據(jù)可以在更短時(shí)間內(nèi)傳輸完畢，從而帶來功耗的降低。功耗的降低無(wú)線共存性能的改善支持更豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更少的無(wú)線電接通時(shí)間，帶來無(wú)線共存性能的改善。視頻流、音頻流和突發(fā)大數(shù)據(jù)傳輸（圖像）等可以通過藍(lán)牙來傳輸，帶來更多豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。13藍(lán)牙5.0：四倍距離四倍距離藍(lán)牙5.0的傳輸距離是舊版本藍(lán)牙技術(shù)的4倍，可達(dá)到300米左右。達(dá)300米支持遠(yuǎn)程遙控設(shè)備低功耗優(yōu)勢(shì)更遠(yuǎn)的傳輸距離意味著遠(yuǎn)程遙控設(shè)備，對(duì)家庭自動(dòng)化和工業(yè)應(yīng)用等場(chǎng)景的支持。相比WiFi，藍(lán)牙用于智能家居（智能燈、智能鎖、智能電視盒子）在低功耗性能方面優(yōu)勢(shì)明顯。14藍(lán)牙5.0：八倍廣告消息容量八倍廣告消息容量低功耗藍(lán)牙（BLE）設(shè)備可以運(yùn)行在三種主要狀態(tài)：廣告、掃描或連接。BLE三種狀態(tài)引入擴(kuò)展廣告模式支持更豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用擴(kuò)展廣告模式允許每個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送最多255字節(jié)的有效負(fù)載數(shù)據(jù)，是早期藍(lán)牙版本字節(jié)限制的八倍。隨著廣告消息容量的增加，保持廣告狀態(tài)的信標(biāo)設(shè)備可以傳輸更多的數(shù)據(jù)，從而支持更多新型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。15藍(lán)牙5.0：底層優(yōu)化和功能增強(qiáng)底層優(yōu)化功能增強(qiáng)新的遠(yuǎn)程和高速模式是可選功能，聲稱支持藍(lán)牙5.0的芯片組或設(shè)備可能不支持這些可選功能。功能可選功能實(shí)現(xiàn)需要收發(fā)兩端的支持功能實(shí)現(xiàn)需要軟硬件的支持新功能實(shí)現(xiàn)需要藍(lán)牙通信的兩端設(shè)備均確保支持。例如，若想在傳感器設(shè)備和智能手機(jī)之間長(zhǎng)距離傳輸傳感器數(shù)據(jù)，二者都需要支持藍(lán)牙5.0和增強(qiáng)遠(yuǎn)程模式。目前能完整支持藍(lán)牙5.0及其新特性的設(shè)備（特別是智能手機(jī)）并不常見。除去硬件支持外，還需要其API為移動(dòng)開發(fā)人員使用這些功能進(jìn)行授權(quán)。16案例分析：基于iBeacon的信息推送17什么是iBeacon是蘋果公司在iOS7版本所發(fā)布的新特性?；诘凸乃{(lán)牙BLE4.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)。iBeacon基站基于低功耗藍(lán)牙BLE向周邊廣播藍(lán)牙信號(hào)，終端根據(jù)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)隨距離衰減的模型計(jì)算終端與iBeacon基站的距離，并將與基站的靠近程度區(qū)分為貼近（Immediate，幾厘米）、近距（Near，1米以內(nèi)）、遠(yuǎn)距（Far，大于1米）三個(gè)范圍等級(jí)。蘋果公司將iBeacon相關(guān)的技術(shù)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)完全對(duì)外開放，只要滿足iBeacon技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就可以應(yīng)用它，比如谷歌公司在Android4.3中就支持iBeacon。18iBeacon結(jié)合微信實(shí)現(xiàn)廣告推送結(jié)合微信實(shí)現(xiàn)廣告等信息推送是iBeacon最常見的應(yīng)用之一。在商場(chǎng)、電梯間甚至公交車的電視屏幕旁，常有微信搖一搖的提示，打開微信搖一搖界面，會(huì)看到多出一個(gè)“周邊”的標(biāo)簽，搖動(dòng)手機(jī)，就會(huì)搖出一個(gè)公眾號(hào)，點(diǎn)擊進(jìn)去一般是廣告或優(yōu)惠券頁(yè)面，商家以此吸引用戶到店消費(fèi)。1920iBeacon結(jié)合微信實(shí)現(xiàn)廣告推送iBeacon結(jié)合微信實(shí)現(xiàn)廣告推送的具體步驟（1-3）21參數(shù)申請(qǐng)與配置。商家購(gòu)買iBeacon基站，在微信后臺(tái)申請(qǐng)iBeacon基站ID，該ID是識(shí)別iBeacon基站的唯一標(biāo)識(shí)符，包括廠商識(shí)別號(hào)（UUID，128位）、群組號(hào)（Major，16位）和組內(nèi)單個(gè)Beacon號(hào)（Minor，16位）。商家將這些參數(shù)配置到iBeacon基站。結(jié)果頁(yè)面配置。商家配置搖一搖周邊的指向HTML5結(jié)果頁(yè)面，如優(yōu)惠券信息、公眾號(hào)、廣告頁(yè)面等，將這個(gè)頁(yè)面和iBeacon設(shè)備綁定。iBeacon基站部署。商家將iBeacon設(shè)備放到某個(gè)位置，一般可以在地面或墻面部署。iBeacon結(jié)合微信實(shí)現(xiàn)廣告推送的具體步驟（5-8）22用戶獲取iBeacon基站的廣播信號(hào)。iBeacon基站基于BLE技術(shù)向周邊廣播藍(lán)牙信號(hào)，當(dāng)持有智能終端的用戶走進(jìn)iBeacon基站周邊設(shè)定區(qū)域，用微信搖一搖周邊，就會(huì)收到iBeacon基站發(fā)出的信號(hào)。用戶向服務(wù)器上傳iBeacon基站ID。微信應(yīng)用從iBeacon基站發(fā)出的信號(hào)中獲取該iBeacon基站的ID（UUID+Major+Minor），并將該基站ID上傳至微信服務(wù)器。服務(wù)器向用戶推送結(jié)果頁(yè)面鏈接。微信服務(wù)器將iBeacon基站ID對(duì)應(yīng)的結(jié)果頁(yè)面的鏈接返回給用戶。用戶點(diǎn)擊鏈接，終端內(nèi)置瀏覽器打開鏈接，即看到結(jié)果頁(yè)面對(duì)應(yīng)的信息。短距離通信技術(shù)——ZigBeeZigBee與藍(lán)牙類似，是一種新興的短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無(wú)線通信技術(shù)，用于傳感控制類(SensorandControl)應(yīng)用。工作頻段：ISM頻段，2.4GHz（全球）、868MHz（歐洲）、915MHz（北美）。傳輸速率：最高250kbps、20kbps以及40kbps。傳輸距離在10m到75m之間，可通過增加功率放大模塊的方式提升傳輸距離。23短距離通信技術(shù)——ZigBee24ZigBee依據(jù)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無(wú)線電波相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。星狀樹狀網(wǎng)狀ZC：協(xié)調(diào)器ZR：路由器ZED：終端短距離通信技術(shù)——ZigBee25低功耗。低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。相比較，藍(lán)牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時(shí)。ZigBee的響應(yīng)速度較快，從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)（休眠激活時(shí)延）只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接入網(wǎng)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，完成同樣動(dòng)作，藍(lán)牙和WiFi都需要數(shù)秒。低成本。大幅簡(jiǎn)化協(xié)議，降低了對(duì)通信控制器的要求，免協(xié)議專利費(fèi)。低速率?？商峁?50kbps(@2.4GHz)、40kbps(@915MHz)和20kbps(@868MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，專注于低速率傳輸應(yīng)用的需求。短距離通信技術(shù)——ZigBee26近距離。傳輸范圍（相鄰節(jié)點(diǎn)）介于10～100m之間，增加發(fā)射功率后，可增加到1～3km。再通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信接力，傳輸距離可以更遠(yuǎn)。超大容量。采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)（最多254個(gè)）；主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。高安全?？伸`活設(shè)置的三級(jí)安全模式，包括安全設(shè)定、使用訪問控制清單(AccessControlList,ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES-128加密算法）的對(duì)稱密碼。自組織組網(wǎng)。自愈能力強(qiáng)，通信可靠性高。短距離通信技術(shù)——ZigBee27智能家居機(jī)頂盒、衛(wèi)星接收器、家庭網(wǎng)關(guān)等：家庭監(jiān)控和能源管理等解決方案Zigbee手機(jī)（韓國(guó)）：將個(gè)人電腦、家用設(shè)備和電動(dòng)開關(guān)連接智能工業(yè)傳感器+ZigBee：數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、分析和處理，如危險(xiǎn)化學(xué)成分的檢測(cè)、火警的早期檢測(cè)和預(yù)報(bào)、高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器的檢測(cè)和維護(hù)基于ZigBee的自動(dòng)抄表系統(tǒng)交通運(yùn)輸分布式交運(yùn)信息系統(tǒng)：跟蹤公共交通情況、根據(jù)不同交通流量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)紅綠燈，追蹤超速的汽車或被盜的汽車、精確定位和交通環(huán)境分析等樓宇自動(dòng)化電燈開關(guān)、煙火檢測(cè)器、抄表系統(tǒng)、無(wú)線報(bào)警、安保系統(tǒng)、HVAC、廚房器械：遠(yuǎn)程控制服務(wù)智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)蔬果大棚監(jiān)測(cè)組網(wǎng)系統(tǒng)（深圳）：實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、土壤溫度、CO2濃度、濕度信號(hào)以及光照、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備案例：ZigBee智能照明28光照感知與控制的實(shí)現(xiàn)示意29短距離通信技術(shù)——UWB超寬帶無(wú)線通信技術(shù)（Ultra-WideBand,UWB）：一種新型無(wú)線通信技術(shù)，利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖（而不是載波）傳輸數(shù)據(jù)。傳播距離：在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，10米左右。傳輸速率：數(shù)百M(fèi)bps至數(shù)Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。頻率范圍：3.1GHz到10.6GHz之間30UWB技術(shù)特點(diǎn)通過發(fā)送納秒級(jí)脈沖（而不是載波）來傳輸數(shù)據(jù)，通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，容易實(shí)現(xiàn)。123456系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)凸母甙踩远ㄎ痪_工程簡(jiǎn)單造價(jià)低以超寬的頻率帶寬（數(shù)GHz）換取高速數(shù)據(jù)傳輸（高達(dá)1Gbps）。高速通信時(shí)系統(tǒng)的耗電量?jī)H為幾百微瓦到幾十毫瓦。設(shè)備功率是傳統(tǒng)移動(dòng)電話功率的1/100，藍(lán)牙設(shè)備功率的1/20。信號(hào)能量彌散在極寬的頻帶內(nèi)，相當(dāng)于白噪聲，信號(hào)功率譜密度低于自然電子噪聲。監(jiān)測(cè)困難，安全性高。具有極強(qiáng)的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，不同于GPS的絕對(duì)地理定位，可實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位，定位精度達(dá)厘米級(jí)。以全數(shù)字化的方式在工程上實(shí)現(xiàn)。只需要以一種數(shù)學(xué)方式產(chǎn)生脈沖，并對(duì)脈沖產(chǎn)生調(diào)制，涉及電路可被集成到一個(gè)芯片上。31UWB：適合較高定位精度需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用高危行業(yè)人員監(jiān)控和救援1234UWB采用納秒級(jí)非正弦窄脈沖通信，穿透力強(qiáng)，可以達(dá)到厘米級(jí)別的定位精度特別適合有較高定位精度需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，是未來十年的室內(nèi)定位主流技術(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控人員或物資的位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員與物資的風(fēng)險(xiǎn)管理和安全保障公司訪客管理存貨物資管理展館位置優(yōu)化32全球UWB定位技術(shù)五巨頭33定位精度：1-10cm最大射程：400米支持大范圍定位和三維實(shí)時(shí)定位短距離通信技術(shù)——LiFiLiFi（LightFidelity），又稱“光保真技術(shù)”或“可見光通信”，由德國(guó)物理學(xué)家哈拉爾德?哈斯教授發(fā)明?；驹恚和ㄟ^改變房間照明光線的閃爍頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)電流被施加到LED燈泡上時(shí)，LED燈泡所發(fā)出光的亮度可以以極高的速度改變，這意味著可以以不同速率調(diào)制光來發(fā)送信號(hào)。LiFi接入點(diǎn)：借助LiFi，只要有電燈存在的環(huán)境，就有LiFi接入，LiFi熱點(diǎn)成為互聯(lián)網(wǎng)的新型入口。組網(wǎng)：在LiFi接入點(diǎn)后面，通常使用以太網(wǎng)供電（POE）或電力線通信（PLC）連接到骨干網(wǎng)絡(luò)。34LiFi的優(yōu)勢(shì)高速數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)速率高達(dá)數(shù)Gbps。在一個(gè)有6個(gè)LiFi集成燈的房間中，每個(gè)燈傳輸數(shù)據(jù)速率為42Mbps，則房間的總無(wú)線容量可以達(dá)到252Mbps。抗干擾性。不依靠無(wú)線電波，而是由照明區(qū)域來定義，沒有電磁干擾，特別適合醫(yī)院、電廠、飛機(jī)等不宜采用無(wú)線通信技術(shù)的場(chǎng)合。安全可靠?？梢姽獗蝗菁{和限制在一個(gè)物理空間中，只沿直線傳播，不能穿透物體，不易被截取和泄露，且有利于資產(chǎn)追蹤及用戶認(rèn)證的精確定位。低延時(shí)。比WiFi低約三倍的延時(shí)?？啥ㄎ?。支持部署高級(jí)地理圍欄功能。低能耗。照明和通信的深度耦合，光照明的同時(shí)就能傳輸信號(hào)，為通信所消耗的功率不到發(fā)光功率的5%。部署方便。只要有光源的地方，如街邊路燈都可以作為L(zhǎng)iFi熱點(diǎn)。35LiFi國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀研究實(shí)驗(yàn)階段，完整產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成。國(guó)內(nèi)LED設(shè)備商：對(duì)LiFi的參與程度相對(duì)較高國(guó)內(nèi)通訊設(shè)備供應(yīng)商：對(duì)LiFi的研究集中在控制、通信、定位三個(gè)方面，如華為、中興等。國(guó)內(nèi)電力運(yùn)營(yíng)商：國(guó)家電網(wǎng)等正在聯(lián)合科研院所進(jìn)行LiFi技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究。國(guó)外：韓國(guó)三星電子的半導(dǎo)體芯片在LiFi領(lǐng)域布局較多。36LiFi的缺陷光信號(hào)不能穿墻，傳輸距離有限，僅為10米左右。如果想在建筑物內(nèi)或家居環(huán)境里無(wú)間斷地上網(wǎng)，必須確保每個(gè)房間里都有安裝了LiFi芯片的智能燈泡。LiFi在戶外（特別是白天）工作不易。如果自然環(huán)境光（如太陽(yáng)光）過于強(qiáng)烈，會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸形成干擾。雙向傳輸存在難度。下行傳輸依靠可見光通信，上行傳輸依靠紅外通信。37短距離通信技術(shù)——Z-Wave38基于射頻的短距離無(wú)線通信技術(shù)專為住宅和輕型商業(yè)環(huán)境中的控制、監(jiān)測(cè)和狀態(tài)讀取應(yīng)用而設(shè)計(jì)傳輸速率：9.6/40/100kbit/s，小數(shù)據(jù)包傳輸信號(hào)有效覆蓋范圍：室內(nèi)30m，室外100m+工作頻率@1GHzISM頻段：868.4MHz@歐洲/中國(guó)大陸908.4/916MHz@美國(guó)/加拿大919.8/921.4MHz@澳大利亞/巴西39支持網(wǎng)狀網(wǎng)連接以及消息確認(rèn)機(jī)制可支撐智能家庭和智慧建筑的無(wú)線控制類應(yīng)用，支持各類智能設(shè)備相互連接并交換控制命令和數(shù)據(jù)低功耗性能上優(yōu)于Wi-Fi，遠(yuǎn)程覆蓋性能上優(yōu)于藍(lán)牙在短距離無(wú)線通信技術(shù)中，相對(duì)較低的傳輸頻率、相對(duì)較遠(yuǎn)的傳輸距離和一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。在智能抄表、照明及家電控制、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、接入控制、防盜及火災(zāi)檢測(cè)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，都可以考慮采納Z-Wave作為連接技術(shù)方案。Z-Wave：控制監(jiān)測(cè)類應(yīng)用@住宅及商業(yè)環(huán)境40控制節(jié)點(diǎn)：存儲(chǔ)全網(wǎng)拓?fù)湫畔?，?jì)算信息傳輸路徑，規(guī)定所有節(jié)點(diǎn)的路由地址，可充當(dāng)中繼器路由節(jié)點(diǎn)：只儲(chǔ)存與自身相關(guān)的部分節(jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔ⅲx部分節(jié)點(diǎn)的路由地址，可充當(dāng)中繼器從節(jié)點(diǎn)：不存儲(chǔ)拓?fù)湫畔?，不?jì)算信息傳輸路徑，只響應(yīng)來自控制節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)的命令，可充當(dāng)中繼器Z-Wave燈光控制系統(tǒng)Z-Wave的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀拓?fù)?，三種節(jié)點(diǎn)類型企業(yè)經(jīng)驗(yàn)——Z-Wave網(wǎng)絡(luò)部署41企業(yè)經(jīng)驗(yàn)：Z-Wave在戶外的距離單跳傳播距離約為100m，但建筑物的存在會(huì)縮短這個(gè)距離。實(shí)踐中，建議大約每10m（或更近）安裝一個(gè)Z-Wave設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)較好的覆蓋效果。Z-Wave網(wǎng)絡(luò)可以連接在一起，用于更大的部署。每個(gè)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)可以支持多達(dá)232個(gè)Z-Wave設(shè)備，用戶可以在這樣的限制下靈活地添加盡可能多的設(shè)備。Z-Wave的雙向應(yīng)答機(jī)制42當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)被分配了網(wǎng)絡(luò)ID和節(jié)點(diǎn)ID并接入Z-Wave網(wǎng)絡(luò)之后，節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)尋找周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)，鄰居節(jié)點(diǎn)也會(huì)向該新節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信息。

如上圖的Z-Wave組網(wǎng)：控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出尋找節(jié)點(diǎn)的信息后，獲取新加入節(jié)點(diǎn)A的信息，然后分配地址給節(jié)點(diǎn)A，節(jié)點(diǎn)A反饋信息給控制節(jié)點(diǎn)，確認(rèn)加入Z-Wave網(wǎng)絡(luò)。43Z-Wave：在網(wǎng)狀