芯片在物联网领域的应用与分类是怎样的?
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2020-08-17作者:安服优
人类在经历了工业革命,二战后又经历了计算机时代、互联网时代后,历史的车轮即将迎来新的一轮革命高潮——物联网。
物联网英文名称是“Internetofthings(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,人和物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息,人物互联。
物联网可分为四个层次:应用层、平台层、网络层、感知层
然而我们都知道在实现万物互联中都离不开物联网的大脑——芯片。物联网芯片并非单一产品,物联网领域极为庞杂,因此也不可能用一款芯片覆盖正在由不断扩大的应用和市场组成的物联网。而在众多物联网芯片中有多种维度分类,比如说单从功能属性上来区分的话,可以分为:安全芯片、移动支付芯片、通讯射频芯片、身份识别类芯片等,由于其功能属性的不同,故令其承载的使命也不同。
功能属性-芯片分类
1.安全芯片
人们在享受互联网技术带来的便利的同时,也不得不面对信息安全的隐患。安全芯片所起的作用相当于一个“保险柜”,将最重要的密码数据都存储在安全芯片中。根据安全芯片的原理,由于密码数据只能输出,而不能输入,这样加密和解密的运算在安全芯片内部完成,而只是将结果输出到上层,避免了密码被破解的机会。安全芯片支持的密钥长度种类中最长达2048位,换句话说解开这个安全芯片传输出去的数据,必须破解2048位密码。
2.移动支付芯片
物联网时代,越来越多的各种行业智能自助终端将出现在我们的工作生活当中,而移动支付的普及正是最大推手。目前国内移动支付方案主要是支持NFC功能的SIM卡/SD卡产品。移动支付芯片主要用于智能手机,因此移动支付芯片的需求主要来自于新增手机以及更新迭代。
3.通讯射频芯片
射频芯片指的就是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形,并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件。
4.身份识别芯片
身份识别是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决方案。这些身体特征包括指纹、声音、面部、骨架、视网膜、虹膜和DNA等人体的身份特征,以及签名的动作、行走的步态、击打键盘的力度等个人的行为特征。除了已经广泛应用的指纹,近两年来大热的人脸识别更是将生物识别推向大众。由于安全性能强,身份识别已经在金融交易、信息安全、社会安全等多个领域高速发展
联网方式-芯片分类
在物联网中想要将设备与设备,人与设备之间相互连接起来,联网模块是连接物联网应用层和网络层的关键环节,所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通信模块汇聚至网络层,进而通过云端管理平台对设备进行远程管控,同时通过后台进行数据收集、分析等实现数据管控。该模块中所用到的芯片就属于无线通讯类芯片。
所以从联网方式上又可以细分为
蜂窝网络:2G/3G/4G/5G、NB-IoT等
非蜂窝网络:Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、WiFi、LoRa、433MHz等
♦蜂窝网络
1.2G/3G/4G
2G是以无线通讯数字化为代表,能够进行窄带数据通讯,传输速度很慢。
3G主要在2G的基础上发展了高宽带的数据通信,并提高了语音通话安全性和传速速度,但播放高清视频较为吃力。
4G是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像,能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
2.NB-IoT
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
♦非蜂窝网络
1.ZigBee无线通信技术是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议,其通信技术和蓝牙无线通信技术相类似,都是短距离无线通信技术,但是蓝牙无线通信技术存在许多的缺陷,如功耗大,复杂度高,通信距离短等,只适合家庭、个人使用。ZigBee技术的开发是为了满足工业自动化的需求,布局简单,抗干扰,传输可靠,使用方便,低成本,通信距离从蓝牙的10米开发从在空旷距离达数百米,室内能50米左右。
2.蓝牙是我们日常接触较多一款无线通信模块,这门技术在1994年由当时的电信巨头爱立信公司发明,它可以实现固定终端设备、移动终端设备和个人域网之间短距离的数据交换,使用2.4~2.485GHZ的ISM波段的UHF无线电波。
蓝牙无线技术的复杂性较高;设备联网速度快,10秒即可;集成度和可靠性非常高;传输速率一般为1Mbps;成本低廉,安装较为简单,是一款适合短距离无线通信技术。
3.Wi-Fi无线技术大家都非常熟悉,是我们日常接触最多一项无线通信技术了。它是创建与IEEE802.11标准的无线局域网技术。这项技术是将所有的有线网络信号传换成无线电波信号,其他终端设备通过无线通信模块连接上wifi,实现无线网络通信。
Wi-Fi技术覆盖范围一般在100米之内,技术较为复杂,传输速率可达54Mbps,工作频段为2.4GHZ,发射功率低于100mw,相比较蓝牙无线通信,数据安全性能较差。
4.LoRa最大的优点是长距离传输,采用扩频增益,它的传输距离约FSK的3倍;其次是低功耗,尽管它通信距离空旷能达到5km,仍保持良好的节能特性;再次,它工作在免费ISM频段,这为普通民众使用该无线网络打开了一道便捷之门,极大降低网络铺设成本。
5. 433MHz
433MHz模块采用高频射频技术,因此也叫RF433射频小模块。其由单IC射频前端与ATMEL的AVR单片机组成,可高速传输数据信号的微型收发信机,对无线传输的数据进行打包、检错、纠错处理。其元器件都采用工业级标准,工作稳定可靠,体积小便于安装。
其拥有的功能特点为:
1)功率及灵敏度强。
2)多个工作频段,满足用户多方面需求。
3)传输距离远。
4)多信道,多速率。
5)高速无线通讯和大的数据缓冲区。
6)数据启动发送,透明传输,方便用户使用。
7)低功耗、防潮、防水、不需外部供电。
8)高可靠性,体积小、重量轻。
正是其集众多种特点于一身,使其成功地应用于智能家居、安全报警、无线自动抄表及工业自动化、远端遥控、无线数传等广泛领域,甚至在一些领域它是无可替代的。
写在最后
安服优通过提供联网模块操作系统和上云服务等三大板块的服务,可以让技术和企业,快速便捷的实现产品联网的升级及通过云端进行设备管理。广泛运用于工业互联网,智能家居、智慧医疗、智能宠物、智慧共享等行业。以多年的资深行业技术为依托,我们致力于更好地为全球客户提供物联网全套解决方案与创新套料方案