物联网常用的无线通信技术

• • 前言
  • 短距离无线通信技术
  • • 蓝牙
    • WiFi
    • ZigBee
  • 低功耗长距离无线通信技术
  • • SigFox
    • LoRa
    • NB-IoT
  • 无线技术对比

前言

物联网无线通信技术根据通信距离可以分为短距离通信技术和低功耗长距离通信技术（LPWA）。

• 短距离无线通信技术：蓝牙、WiFi、ZigBee
• 低功耗长距离无线通信技术：SigFox、LoRa、NB-IoT

短距离无线通信技术

蓝牙

“蓝牙”是一种大容量近距离无线数字通信技术标准，其目标是实现最高数据传输速率1Mbps、最大传输距离为10厘米~10米的数据传输，通过增加发射功率传输距离可达到100米。

优点：速率快、低功率，安全系数高。

缺点：网络节点少，不适合多点布控。

WiFi

WiFi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段。

优点：覆盖范围广，数据传输速率快。

缺点：传输安全性不好，稳定性差，功率略高，组网能力差。

ZigBee

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。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

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。

低功耗长距离无线通信技术

SigFox

SigFox网络利用了超窄带UNB技术，传输功率水平非常低，并仍然能维持一个稳定的数据连接。SigFox无线链路使用免授权的ISM射频频段。频率根据国家法规有所不同，在欧洲广泛使用868MHz，在美国是915MHz。

SigFox网络拓扑是一个可扩展的、高容量的网络，具有非常低的能源消耗，同时保持简单和易于部署的基于星型单元的基础设施。

SigFox网络性能特征：每天每设备140条消息；每条消息12个字节(96位)；无线吞吐量达100位/秒。

SigFox也是商用化速度较快的一个LPWAN网络技术，它采用超窄带技术，使得网络设备消耗50微瓦的功率为双向单向通信或100微瓦。这一协议SigFox公司拥有，其创始人是法国企业家Ludovic Le Moan，主要打造低攻耗、低成本的无线物联网专用网络。目前，Sigfox 的网络覆盖法国、西班牙、荷兰和英国的10 个大城市。

LoRa

LoRa是一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网标准，基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电。

LoRa无线技术的主要特点：长距离：1-20km；节点数：万级，甚至百万级；电池寿命：3-10年；数据速率：0.3-50kbps。

LoRa是LPWA通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网路。目前，LoRa主要在全球免费频段运行。

目前LoRa网络已经在世界多地进行试点或部署，截至目前最新公布的数据，已经有17个国家公开宣布建网计划，120多个城市地区有正在运行的LoRa网络，如美国、法国、德国、澳大利亚、印度等等国家，荷兰、瑞士、韩国等更是部署或计划部署覆盖全国的LoRa网络。

NB-IoT

NB-IoT是基于蜂窝的窄带物联网，其构建与蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽。可直接部署于GSM网络、UMTS网络或者LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT聚焦低功耗广覆盖物联网市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。

目前国内三大运营商的NB-IoT网络均已开放商用，可能是有些城市还没有覆盖。前两年(2018)我们做竞赛的时候就已经可以使用了，据我推测，在国内最后大规模使用的物联网长距离通信技术应该会是NB-IoT，因为NB-IoT连接数量可达百万级，和LoRa、SigFox相比安全性最高，但目前来看缺点就是成本还是稍微有点高，运营商收费大概20元/年，一个模组成本大概也要20-80元不等，但是随着使用规模的扩大，成本下降也是早晚的事情，因此本人还是比较看好NB-IoT会成为物联网通信的一个标准。

无线技术对比