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农产品物联网信息传输的途径主要有有线和无线两种。电力载波、光纤通信、现场总线技术、程控交换技术等是普通有线通信技术。无线电通讯包括射频通信技术、FM通信技术、蓝牙、通用分组无线服务(GPRS)、2G/3G/4G、ZigBee等。伴随着现代通信技术的发展,越来越多的新型关键通信技术和组网方式应用于农业物联网场景,在通信带宽、通信速率、组网效率等方面取得了突破性进展。
5G通讯技术
5G作为一种新出现的通信方式,通过对5G网络架构的改进,使系统性能有了很大的提高。与4G技术相比,5G通信增加了1000倍的数据流量,联网设备数量增加了100倍,峰值速率超过10Gb/s,用户可以获得的速率达到10Mb/s,具有低延迟、高可靠性、频谱利用率和低网络能耗等特点。5G通信技术为大规模农业数据的实时获取和场景建模提供了信息传递的保证,为今后农机换人、农业生产智能化管理提供了技术保证。
远程无线电(LoRa)技术(longrangeradio)。
LoRa技术是一项由美国Semech公司专门为无线电调制和解调而开发的技术。伴随着物联网技术的不断发展,低功耗(low power wide area network,LPWAN)接入技术的出现满足了远程设备访问的需要。LPWAN技术采用星型覆盖方式,在接收端及时纠正数据传输中注入的错误码元,并采用信道冲突检测机制,解决了节点数据的并发和丢失,大大提高了网络的鲁棒性。相对于传统的农业物联网ZigBee技术,它的信息传输能力和稳定性大大提高,具有传输距离远、功耗低、成本低等优点,适合用于数据传输较少的应用场景。
窄带物联网(narrow band-Internet of Things,NB-IoT)技术。
NB-IoT是一种专门为物联网设计的窄带射频技术,它具有低功耗、稳定连接、成本低、结构优化等优点。其重点是低功耗、广泛覆盖物联网市场、利用授权(license)频段、可采用带内、保护带和独立载波三种部署方式,能够与现有网络共存,平滑升级。NB-IoT网络包括终端、基站、核心网、机对机(machine-to-machine,M2M)平台和运营支持系统等。NB-IoT简化了信令工作,采用了不同于传统的集成移动解决方案(integrated mobile solution,IMS)/发展式分组核心网(evolved packet core,EPC)的核心网络控制装置。NB-IoT技术有效地解决了农田信息远距离传输费用高、能耗高的问题,是农业物联网信息传输的重要手段。
超窄地带(ultra narrow band,UNB)技术。
UNB技术可以提供超过60bit/(s.Hz)的极高频率利用率。极小频移键控(very minimum shift keying,VMSK)调制技术是UNB通信的关键技术,一种可扩展的二元相移键控制(extended binary phase shift keying,EBPSK)调制技术,波形差键控(very-minimum wave form difference keying,VWDK)调制技术和滤波器的选择。
UNB的技术优势表现在低终端成本、低功耗和良好的链路覆盖性能上。UNB技术的局限性也十分明显,主要包括:终端通信能力有限,通信质量得不到保证,空口不安全,网络需要自建,下行传输能力有限,无法支持软件升级更新。UNB终端通信容量的限制主要来源于非授权频谱。UNB和NB-IoT的有效结合,3G/4G/5G将大大降低农业物联网的通信成本,提高网络局部覆盖能力。