物聯(lián)網(wǎng)場景中，無線通信技術(shù)通信表現(xiàn)怎么樣？

無線技術(shù)正在迅速發(fā)展，并在人們的生活中發(fā)揮越來越大的作用。 而隨著無線應(yīng)用的增長，各種技術(shù)和設(shè)備也會越來越多，也越來越依賴于無線通信技術(shù)。 本文盤點下物聯(lián)網(wǎng)中無線通信主要的技術(shù)。

一、無線通信技術(shù)的幾大主流分類

1.美國通信委員會(FCC)分類

2015年，美國通信委員會(FCC， Federal Communications Commission)技術(shù)咨詢委員會(TAC, Technological Advisory

Council)網(wǎng)絡(luò)安全工作組在一份白皮書中提到了將物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)分成了以下四類：

Mobile/WAN，Wide Area Network-移動廣域網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍大

WAN，Wide Area Network-廣域網(wǎng)，覆蓋范圍大，非移動技術(shù)

LAN，Local Area Network-局域網(wǎng)，覆蓋范圍相對較小，如住宅、建筑或園區(qū)

PAN，Personal Area Network-個域網(wǎng)，覆蓋范圍從幾厘米到幾米不等

主要的無線技術(shù)及分類如下表所示：

不知為何，F(xiàn)CC TAC將Sigfox歸入了LAN，而LoRaWAN歸入了WAN。Sigfox與LoRaWAN都同屬于LPWAN領(lǐng)域中的窄帶技術(shù)，都是可以廣域覆蓋。Weightless SIG在LPWAN領(lǐng)域中主推的將會是Weightless-P。NB-IoT也沒有列入其中。新的技術(shù)在不斷出現(xiàn)，也在不斷地重塑物聯(lián)網(wǎng)市場的格局。

2.KEYSIGHT分類

在KEYSIGHT的一份PPT中《Low Power Wide Area Networks,NB -IoT and the Internet of Things》，將IoT無線技術(shù)做了比較詳細(xì)的劃分，如下圖所示：

KEYSIGHT按照10cm、5km、100km通信范圍或距離，將無線通信技術(shù)分成了三大類。

3.近距離和遠(yuǎn)距離

從上面的分類可以看出無線通信技術(shù)基本都還是以覆蓋范圍或通信的距離來分類的。小編稍加整理，將通信技術(shù)分成近距離和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)兩大類，如下圖所示：

窄帶廣域是這兩年發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域，NB-IoT和LoRa在中國的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)正如火如荼地進(jìn)行。但是傳輸效果并沒有一份完整的歷史參考性，也是多用于偏民用領(lǐng)域。例如：智能泊車系統(tǒng)。在我國近距離的無線通信技術(shù)相對成熟，產(chǎn)業(yè)鏈比較完善。無線產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，價格差距也比較大，所以在購買的時候還需要根據(jù)具體的用途去選購產(chǎn)品。 如果是個人實驗來用，挑選價格較低的產(chǎn)品就可以滿足。如果是要用于工業(yè)制造場合并且需要長期使用的，則應(yīng)該選擇大品牌的無線產(chǎn)品。有句話說得好：一分價錢一分貨，穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品內(nèi)部核心硬件的質(zhì)量首先就是最大的穩(wěn)定性保障。

4.國際電機電子工程學(xué)會(IEEE)

國際電機電子工程學(xué)會定義了一些標(biāo)準(zhǔn)，如關(guān)于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)，也成為了一些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)。

這些主要的標(biāo)準(zhǔn)有：

IEEE 802.11 Wireless LAN (WLAN) & Mesh (Wi-Fi certification)

IEEE 802.15 Wireless PAN

IEEE 802.15.1 Bluetooth certification

IEEE 802.15.3 High-Rate wireless PAN (e.g., UWB, etc.)

IEEE 802.15.4 Low-Rate wireless PAN (e.g., ZigBee, WirelessHART, MiWi, etc.)

IEEE 802.15.6 Body area network

IEEE 802.11定義了用于在900MHz、2.4GHz、3.6GHz、5GHz和60GHz頻段實現(xiàn)無線局域網(wǎng)(WLAN)計算機通信的一組媒體訪問控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范，也是現(xiàn)在無線局域網(wǎng)通用的標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE 802.15規(guī)定了無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)標(biāo)準(zhǔn)，有10個主要的領(lǐng)域。

IEEE 802.11ah又稱為“Wi-Fi HaLow”，是定義在900MHz免授權(quán)頻段的WLAN網(wǎng)絡(luò)。相比2.4GHz和5GHz的Wi-Fi，功耗更低，距離更遠(yuǎn)。11ah可用于包括大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用。

IEEE 802.15.4c中國的WPAN，增加了新的RF頻譜規(guī)格：314-316MHz, 430-434MHz, 779-787MHz

IEEE 802.11p這個通信協(xié)議主要用在車用電子的無線通信上。是在IEEE 802.11基礎(chǔ)上的擴充延伸，主要面向智能運輸系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems，ITS)的相關(guān)應(yīng)用。

IEEE 802.15.4是低速率無線個域網(wǎng)(LR-WPAN)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是ZigBee/ISA100.11a/WirelessHART/MiWi和Thread等技術(shù)的基礎(chǔ),這些技術(shù)都通過開發(fā)在IEEE 802.15.4中未定義的上層進(jìn)一步擴展了標(biāo)準(zhǔn)。另外,它可以與6LoWPAN一起使用來定義上層。

如今，“萬物互聯(lián)”不只是一種愿景，在很多實際的應(yīng)用場景里面，已經(jīng)實現(xiàn)了局部的物聯(lián)網(wǎng)，如工業(yè)自動化、智慧農(nóng)業(yè)、智能公交、高端酒店等場所。物聯(lián)網(wǎng)是未來十年最具有市場前景的領(lǐng)域，相關(guān)的無線通訊技術(shù)也逐步出現(xiàn)。

在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)里面，藍(lán)牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是應(yīng)用最為廣泛的無線技術(shù)。除了這些，還有很多無線技術(shù)，它們在各自適合的場景里默默耕耘，扮演著不可或缺的角色。本文將通過常見的十大無線通訊技術(shù)優(yōu)劣及應(yīng)用場景，帶大家認(rèn)識真正的物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)。

十大物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)優(yōu)劣及應(yīng)用場景

1、藍(lán)牙技術(shù)特點

藍(lán)牙是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，藍(lán)牙模塊可連接多個設(shè)備，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。藍(lán)牙技術(shù)最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創(chuàng)制。如今藍(lán)牙由藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟管理，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟在全球擁有超過25,000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網(wǎng)絡(luò)、和消費電子等多重領(lǐng)域。

藍(lán)牙技術(shù)的特點包括采用跳頻技術(shù)，抗信號衰落;快跳頻和短分組技術(shù)能減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃?前向糾錯編碼技術(shù)可減少遠(yuǎn)距離傳輸時的隨機噪聲影響;用FM調(diào)制方式降低設(shè)備的復(fù)雜性等。其中藍(lán)牙核心規(guī)格是提供兩個或以上的微微網(wǎng)連接以形成分布式網(wǎng)絡(luò)，讓特定的設(shè)備在這些微微網(wǎng)中自動同時地分別扮演主和從的角色。藍(lán)牙主設(shè)備最多可與一個微網(wǎng)中的七個設(shè)備通訊，設(shè)備之間可通過協(xié)議轉(zhuǎn)換角色，從設(shè)備也可轉(zhuǎn)換為主設(shè)備。

2、ZigBee技術(shù)特點

與藍(lán)牙技術(shù)不同，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗、便宜的無線通信技術(shù)，zigbee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀(bee)的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。

ZigBee模塊的特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率，ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等，其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。ZigBee技術(shù)適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

3、WiFi技術(shù)特點

Wi-Fi在我們的生活中非常常見，一線城市的幾乎所有公共場所均設(shè)有無線網(wǎng)絡(luò)，這是由于WiFi的低成本和傳輸特性決定的。WiFi通信技術(shù)是一種允許電子設(shè)備連接到一個無線局域網(wǎng)的技術(shù)，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段，連接到無線局域網(wǎng)通常是有密碼保護(hù)的;但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內(nèi)的設(shè)備可以連接上。

由于無線網(wǎng)絡(luò)的頻段在世界范圍內(nèi)是無需任何電信運營執(zhí)照的，因此WLAN無線設(shè)備提供了一個世界范圍內(nèi)可以使用的，費用極其低廉且數(shù)據(jù)帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在Wi-Fi覆蓋區(qū)域內(nèi)快速瀏覽網(wǎng)頁，隨時隨地接聽撥打電話，有了Wi-Fi功能我們打長途電話、瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件、音樂下載、數(shù)碼照片傳遞等，再無需擔(dān)心速度慢和花費高的問題。

無線網(wǎng)絡(luò)在掌上設(shè)備上應(yīng)用越來越廣泛，而智能手機就是其中一份子。與早前應(yīng)用于手機上的藍(lán)牙技術(shù)不同，WiFi模塊具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，因此Wi-Fi手機成為了2010年移動通信業(yè)界的時尚潮流。

4、LiFi技術(shù)特點

LiFi也叫可見光無線通信，LiFi技術(shù)是一種利用可見光波譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o線傳輸技術(shù)，由英國愛丁堡大學(xué)電子通信學(xué)院移動通信系主席、德國物理學(xué)家哈拉爾德?哈斯教授發(fā)明。LiFi是運用已鋪設(shè)好的設(shè)備，通過在燈泡上植入一個微小的芯片形成類似于WiFi熱點的設(shè)備，使終端隨時能接入網(wǎng)絡(luò)。

該技術(shù)最大的特點是通過改變房間照明光線的閃爍頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只要在室內(nèi)開啟電燈，無需WiFi也便可接入互聯(lián)網(wǎng)，未來在智能家居中有著廣泛的應(yīng)用前景。

5、GPRS技術(shù)特點

GPRS我們可以說非常熟悉了，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS可說是GSM的延續(xù)，GPRS模塊和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍絹韨鬏?，因此使用者所?fù)擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。

GPRS技術(shù)是介于2G和3G之間的技術(shù)，也被稱為2.5G，它為實現(xiàn)從GSM向3G的平滑過渡奠定了基礎(chǔ)。隨著移動通信技術(shù)發(fā)展，3G、4G、5G技術(shù)均被研發(fā)出來，GPRS也逐漸被這些技術(shù)所取代。