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物聯(lián)網(wǎng)中常見的無線連接技術(shù)對比分析

h1654155282.3538 ? 來源:云里物里科技 ? 作者:云里物里科技 ? 2020-11-17 17:52 ? 次閱讀

隨著無線通信技術(shù)的種類越來越多,大家選擇也越來越多。但在眾多無線通信技術(shù)中,沒有所謂的“萬能”無線連接解決方案;因?yàn)樵诓煌沫h(huán)境,不同的功能需求,單一的無線通信技術(shù)是無法滿足的。

本文將詳細(xì)地介紹各種無線連接技術(shù),并根據(jù)商業(yè)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最重要的特性對它們進(jìn)行比較。以便大家清楚知道在什么環(huán)境下使用哪種無線通信技術(shù)更好。

1、藍(lán)牙技術(shù)

定義

藍(lán)牙技術(shù)是一項(xiàng)在2.4GHzISM頻段上運(yùn)行的低功耗無線解決方案。多年來,藍(lán)牙技術(shù)不斷擴(kuò)展,如今在距離、帶寬和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面具有極大的靈活性,能夠滿足不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

技術(shù)細(xì)節(jié)

目前有兩種不同的藍(lán)牙無線電選擇:經(jīng)典藍(lán)牙(BluetoothClassic)和低功耗藍(lán)牙(BluetoothLE)。經(jīng)典藍(lán)牙(或BR/EDR),即初代藍(lán)牙無線電,目前仍被廣泛用于串流應(yīng)用,尤其是音頻串流。而低功耗藍(lán)牙主要用于設(shè)備間頻繁傳輸數(shù)據(jù)的低帶寬應(yīng)用。低功耗藍(lán)牙以極低的功耗以及在智能手機(jī)、平板電腦和個(gè)人電腦中的普及性著稱。

低功耗藍(lán)牙分為點(diǎn)對點(diǎn)(point-to-point)、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(StarTopology)、mesh網(wǎng)絡(luò)(meshTopology)和廣播式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(broadcasttopologies)。在mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,節(jié)點(diǎn)之間直接連接,無需通過中樞與其他節(jié)點(diǎn)通信。節(jié)點(diǎn)能夠?qū)?shù)據(jù)和信息發(fā)送至原始源節(jié)點(diǎn)通信范圍之外的其他節(jié)點(diǎn),擴(kuò)大了大型區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

主要用例

低功耗藍(lán)牙最常用于醫(yī)療和健身設(shè)備、智能照明系統(tǒng)、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)和室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用。

2、Wi-Fi

定義

Wi-Fi是所有IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)(WLAN)的商標(biāo)名稱。Wi-Fi的工作頻段通常為2.4GHz和5GHzISM,但較新版本的Wi-Fi也會使用其他頻段。

技術(shù)細(xì)節(jié)

Wi-Fi有許多版本。Wi-Fi聯(lián)盟最近采用了一種新型版本編號系統(tǒng):Wi-Fi1(802.11b)、Wi-Fi2(802.11a)、Wi-Fi3(802.11g)、Wi-Fi4(802.11n、Wi-Fi5(802.11ac)和Wi-Fi6(802.11ax)。最新發(fā)布的版本可滿足各類應(yīng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,節(jié)點(diǎn)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(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,比如視頻串流。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,Wi-Fi最常用于需要直接連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。但它通常無法滿足低功耗需求,也很少用于需要長時(shí)間依靠微型電池運(yùn)行的應(yīng)用和設(shè)備。

3、基于IEEE802.15.4的技術(shù)(ThreadZigbee

定義

IEEE802.15.4技術(shù)指低速無線個(gè)人局域網(wǎng)(LR-WPAN)訪問層。

技術(shù)細(xì)節(jié)

Thread和Zigbee是兩種以該規(guī)格為基礎(chǔ)的技術(shù)。它們的特點(diǎn)是低功耗和低數(shù)據(jù)速率。IEEE802.15.4主要用于數(shù)據(jù)少、距離短、需要同時(shí)保持低功耗的應(yīng)用場景。

雖然該技術(shù)也支持星型拓?fù)洌畛S玫氖蔷W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

主要用例

這些技術(shù)最常用于智能家居中的無線控制和監(jiān)測應(yīng)用場景。

4、Z-Wave

定義

Z-Wave最初是一項(xiàng)照明系統(tǒng)控制協(xié)議,后來演變成為由Z-Wave聯(lián)盟管理的家居自動化協(xié)議。

技術(shù)細(xì)節(jié)

這項(xiàng)專有技術(shù)在美國的頻段為908/915MHz,在歐洲的頻段為868MHz。頻段不同是為了避免干擾2.4GHzISM頻段并擴(kuò)大覆蓋范圍。

這項(xiàng)技術(shù)主要使用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

主要用例

這項(xiàng)技術(shù)的主要應(yīng)用于智能家居場景中。

5、蜂窩低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)(NB-IoT、LTE-M)

定義

LTE-M(LTECat-M1或Long-TermEvolutionforMachines)和NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))都是3GPP(3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴計(jì)劃)所開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)提供了解決方案。

這兩種技術(shù)將與其他5G技術(shù)共存,有望成為長期5G物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的組成部分。5G是第五代蜂窩移動通信技術(shù)的總稱,代表2Gbps的高速網(wǎng)絡(luò)(將來甚至可以達(dá)到100Gbps)。5G技術(shù)將減少網(wǎng)絡(luò)延遲并擴(kuò)大覆蓋范圍(就同時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量而言)。

技術(shù)細(xì)節(jié)

LTE-M和NB-IoT在特性上有所不同,因此適合的應(yīng)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(yīng)用,而LTE-M由于具有更高的數(shù)據(jù)速率,因此最適合實(shí)時(shí)和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序。兩者之間的主要區(qū)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

主要用例

NB-IoT的主要用例包括智能農(nóng)業(yè)、智慧城市和智能儀表應(yīng)用。LTE-M的主要用例包括物流、醫(yī)療設(shè)備的回程通信通道以及汽車應(yīng)用。

6、非蜂窩低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)(LoRaWAN、Sigfox

定義

LoRaWAN是LoRa聯(lián)盟維護(hù)的開源無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LoRaWAN建立在LoRa基礎(chǔ)之上,loRa是Semtech公司所開發(fā)的專有調(diào)制格式。

技術(shù)細(xì)節(jié)

LoRa只定義網(wǎng)絡(luò)堆棧的較低層,而LoRaWAN定義網(wǎng)絡(luò)堆棧的較高層。LoRaWAN只是建立在LoRa基礎(chǔ)之上的多項(xiàng)協(xié)議之一。

LoRaWAN被歸類為低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù),可以低功耗實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的遠(yuǎn)程通信。

Sigfox也是一項(xiàng)LPWAN技術(shù),但它是法國公司Sigfox所提供的專有技術(shù)。該公司是這項(xiàng)技術(shù)的唯一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。

主要用例

LoRaWAN常用于智慧城市應(yīng)用市場,例如智能公用事業(yè)儀表、智能停車計(jì)時(shí)器以及供應(yīng)鏈和物流應(yīng)用(例如資產(chǎn)追蹤)。Sigfox也常用于智慧城市應(yīng)用。相比美國,這項(xiàng)技術(shù)在歐盟地區(qū)更加常見。

對比表

下表對比了上文中提到的幾種無線技術(shù)。

在本系列后面的文章中,我們將介紹各種工業(yè)應(yīng)用場景、列出每種應(yīng)用場景最重要的特性,并評估最適合該應(yīng)用場景的技術(shù)。
責(zé)任編輯人:CC

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