在本系列的上一篇文章中，我們談到了不存在適用于所有項目的“萬能”無線連接解決方案。我們還了解了工業和商業領域最熱門的物聯網應用，并列出了其中最重要的特性和最適合此類應用的無線技術。

本文將更加詳細地介紹各種無線連接技術，并根據商業和工業物聯網應用中最重要的特性對它們進行比較。

我們將比較以下技術：

• 藍牙技術
• Wi-Fi
• 基于IEEE 802.15.4的技術（Thread、Zigbee）
• Z-Wave
• 蜂窩低功耗廣域網技術（NB-IoT、LTE-M）
• 非蜂窩低功耗廣域網技術（LoRaWAN、Sigfox）

我們將比較每種技術的以下幾種特性，包括：

• 距離
• 吞吐量
• 功耗
• 成本
• 拓撲結構

在比較各種技術的特性之前，我們先簡單介紹每種技術。

1. 藍牙技術

定義

藍牙技術是一項在2.4 GHz ISM頻段上運行的低功耗無線解決方案。多年來，藍牙技術不斷擴展，如今在距離、帶寬和通信拓撲結構方面具有極大的靈活性，能夠滿足不同物聯網應用的需求。

技術細節

目前有兩種不同的藍牙無線電選擇：經典藍牙 （Bluetooth Classic） 和低功耗藍牙 （Bluetooth LE）。經典藍牙（或BR/EDR），即初代藍牙無線電，目前仍被廣泛用于串流應用，尤其是音頻串流。而低功耗藍牙主要用于設備間頻繁傳輸數據的低帶寬應用。低功耗藍牙以極低的功耗以及在智能手機、平板電腦和個人電腦中的普及性著稱。

低功耗藍牙分為點對點（point-to-point）、星型拓撲結構（Star Topology）、mesh網絡（mesh Topology）和廣播式拓撲結構（broadcast topologies）。在 mesh拓撲結構中， 節點之間直接連接，無需通過中樞與其他節點通信。節點能夠將數據和信息發送至原始源節點通信范圍之外的其他節點，擴大了大型區域內網絡的覆蓋范圍。

主要用例

低功耗藍牙最常用于醫療和健身設備、智能照明系統、實時定位系統和室內導航應用。

2. Wi-Fi

定義

Wi-Fi是所有IEEE 802.11標準無線局域網（WLAN）的商標名稱。Wi-Fi的工作頻段通常為2.4 GHz和5 GHz ISM，但較新版本的Wi-Fi也會使用其他頻段。

技術細節

Wi-Fi有許多版本。Wi-Fi聯盟最近采用了一種新型版本編號系統：Wi-Fi 1（802.11b）、Wi-Fi 2（802.11a）、Wi-Fi 3（802.11g）、Wi-Fi 4（802.11n、Wi-Fi 5（802.11ac）和Wi-Fi 6（802.11ax）。最新發布的版本可滿足各類應用的需求，包括更長的距離、更高的吞吐量和更大的覆蓋范圍。

Wi-Fi最流行的拓撲結構是星型拓撲結構。但在星型拓撲結構中，節點只能通過中樞相互通信。

主要用例

Wi-Fi主要用于大文件傳輸和帶寬較高的數據傳輸應用，比如視頻串流。

在物聯網應用中，Wi-Fi最常用于需要直接連接互聯網的設備。但它通常無法滿足低功耗需求，也很少用于需要長時間依靠微型電池運行的應用和設備。

3. 基于IEEE 802.15.4的技術 （Thread、Zigbee）

定義

IEEE 802.15.4技術指低速無線個人局域網（LR-WPAN）訪問層。

技術細節

Thread和Zigbee是兩種以該規格為基礎的技術。它們的特點是低功耗和低數據速率。IEEE 802.15.4主要用于數據少、距離短、需要同時保持低功耗的應用場景。

雖然該技術也支持星型拓撲，但最常用的是網狀拓撲結構。

主要用例

這些技術最常用于智能家居中的無線控制和監測應用場景。

4. Z-Wave

定義

Z-Wave最初是一項照明系統控制協議，后來演變成為由Z-Wave聯盟管理的家居自動化協議。

技術細節

這項專有技術在美國的頻段為908/915 MHz，在歐洲的頻段為868 MHz。頻段不同是為了避免干擾2.4 GHz ISM頻段并擴大覆蓋范圍。

這項技術主要使用網狀拓撲結構。

主要用例

這項技術的主要應用于智能家居場景中。

5. 蜂窩低功耗廣域網技術 （NB-IoT、LTE-M）

定義

LTE-M（LTE Cat-M1或Long-Term Evolution for Machines）和NB-IoT（窄帶物聯網）都是3GPP（3rd Generation Partnership Project， 第三代合作伙伴計劃）所開發的技術標準，并為蜂窩物聯網應用技術提供了解決方案。

這兩種技術將與其他5G技術共存，有望成為長期5G物聯網戰略的組成部分。5G是第五代蜂窩移動通信技術的總稱，代表2 Gbps的高速網絡（將來甚至可以達到100 Gbps）。5G技術將減少網絡延遲并擴大覆蓋范圍（就同時連接網絡的設備數量而言）。

技術細節

LTE-M和NB-IoT在特性上有所不同，因此適合的應用場景也有所不同。

NB-IoT最適合需要低功耗和低帶寬的簡單應用，而LTE-M由于具有更高的數據速率，因此最適合實時和關鍵任務應用程序。兩者之間的主要區別是速度和延遲（LTE-M速度較高，延遲較低）。

NB-IoT和LTE-M主要采用星型拓撲結構。

主要用例

NB-IoT的主要用例包括智能農業、智慧城市和智能儀表應用。LTE-M的主要用例包括物流、醫療設備的回程通信通道以及汽車應用。

6. 非蜂窩低功耗廣域網技術 （LoRaWAN、Sigfox）

定義

LoRaWAN是LoRa聯盟維護的開源無線網絡協議。LoRaWAN建立在LoRa基礎之上，loRa是Semtech公司所開發的專有調制格式。

技術細節

LoRa只定義網絡堆棧的較低層，而LoRaWAN定義網絡堆棧的較高層。LoRaWAN只是建立在LoRa基礎之上的多項協議之一。

LoRaWAN被歸類為低功耗廣域網（LPWAN）技術，可以低功耗實現設備之間的遠程通信。

Sigfox也是一項LPWAN技術，但它是法國公司Sigfox所提供的專有技術。該公司是這項技術的唯一網絡運營商。

主要用例

LoRaWAN常用于智慧城市應用市場，例如智能公用事業儀表、智能停車計時器以及供應鏈和物流應用（例如資產追蹤）。Sigfox也常用于智慧城市應用。相比美國，這項技術在歐盟地區更加常見。

對比表

下表對比了上文中提到的幾種無線技術。

在本系列后面的文章中，我們將介紹各種工業應用場景、列出每種應用場景最重要的特性，并評估最適合該應用場景的技術。
編輯：hfy