六种物联网无线通信技术对比及选择

随着无线通信技术的种类越来越多，大家选择也越来越多。但在众多无线通信技术中，没有所谓的“万能”无线连接解决方案；因为在不同的环境，不同的功能需求，单一的无线通信技术是无法满足的。 

本文将详细地介绍各种无线连接技术，并根据商业和工业物联网应用中最重要的特性对它们进行比较。以便大家清楚知道在什么环境下使用哪种无线通信技术更好。下面就随着蓝牙模块厂家云里物里科技一起来看下。 

我们将比较以下技术： 

1、蓝牙技术 

2、Wi-Fi 

3、基于IEEE 802.15.4的技术（Thread、Zigbee） 

4、Z-Wave 

5、蜂窝低功耗广域网技术（NB-IoT、LTE-M） 

6、非蜂窝低功耗广域网技术（LoRaWAN、Sigfox） 

我们将比较每种技术的以下几种特性，包括： 

1、距离 

2、吞吐量 

3、功耗 

4、成本 

5、拓扑结构 

在比较各种技术的特性之前，我们先简单介绍每种技术。 

1、蓝牙技术 

定义 

蓝牙技术是一项在2.4 GHz ISM频段上运行的低功耗无线解决方案。多年来，蓝牙技术不断扩展，如今在距离、带宽和通信拓扑结构方面具有极大的灵活性，能够满足不同物联网应用的需求。

技术细节 

目前有两种不同的蓝牙无线电选择：经典蓝牙 (Bluetooth Classic) 和低功耗蓝牙 (Bluetooth LE)。经典蓝牙（或BR/EDR），即初代蓝牙无线电，目前仍被广泛用于串流应用，尤其是音频串流。而低功耗蓝牙主要用于设备间频繁传输数据的低带宽应用。低功耗蓝牙以极低的功耗以及在智能手机、平板电脑和个人电脑中的普及性著称。 

低功耗蓝牙分为点对点（point-to-point）、星型拓扑结构（Star Topology）、mesh网络（mesh Topology）和广播式拓扑结构（broadcast topologies）。在 mesh拓扑结构中， 节点之间直接连接，无需通过中枢与其他节点通信。节点能够将数据和信息发送至原始源节点通信范围之外的其他节点，扩大了大型区域内网络的覆盖范围。 

主要用例 

低功耗蓝牙最常用于医疗和健身设备、智能照明系统、实时定位系统和室内导航应用。 

2、Wi-Fi 

定义 

Wi-Fi是所有IEEE 802.11标准无线局域网（WLAN）的商标名称。Wi-Fi的工作频段通常为2.4 GHz和5 GHz ISM，但较新版本的Wi-Fi也会使用其他频段。 

技术细节 

Wi-Fi有许多版本。Wi-Fi联盟最近采用了一种新型版本编号系统：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）。最新发布的版本可满足各类应用的需求，包括更长的距离、更高的吞吐量和更大的覆盖范围。 Wi-Fi最流行的拓扑结构是星型拓扑结构。但在星型拓扑结构中，节点只能通过中枢相互通信。  

主要用例 

Wi-Fi主要用于大文件传输和带宽较高的数据传输应用，比如视频串流。 在物联网应用中，Wi-Fi最常用于需要直接连接互联网的设备。但它通常无法满足低功耗需求，也很少用于需要长时间依靠微型电池运行的应用和设备。 

3、基于IEEE 802.15.4的技术 (Thread、Zigbee)

定义 

IEEE 802.15.4技术指低速无线个人局域网（LR-WPAN）访问层。 

技术细节 

Thread和Zigbee是两种以该规格为基础的技术。它们的特点是低功耗和低数据速率。IEEE 802.15.4主要用于数据少、距离短、需要同时保持低功耗的应用场景。 虽然该技术也支持星型拓扑，但最常用的是网状拓扑结构。 

主要用例 

这些技术最常用于智能家居中的无线控制和监测应用场景。 

4、Z-Wave 

定义 

Z-Wave最初是一项照明系统控制协议，后来演变成为由Z-Wave联盟管理的家居自动化协议。 技术细节 这项专有技术在美国的频段为908/915 MHz，在欧洲的频段为868 MHz。频段不同是为了避免干扰2.4 GHz ISM频段并扩大覆盖范围。 这项技术主要使用网状拓扑结构。 

主要用例 

这项技术的主要应用于智能家居场景中。

5、蜂窝低功耗广域网技术 (NB-IoT、LTE-M)  

定义 

LTE-M（LTE Cat-M1或Long-Term Evolution for Machines）和NB-IoT（窄带物联网）都是3GPP（3rd Generation Partnership Project, 第三代合作伙伴计划）所开发的技术标准，并为蜂窝物联网应用技术提供了解决方案。  

这两种技术将与其他5G技术共存，有望成为长期5G物联网战略的组成部分。5G是第五代蜂窝移动通信技术的总称,代表2 Gbps的高速网络（将来甚至可以达到100 Gbps）。5G技术将减少网络延迟并扩大覆盖范围（就同时连接网络的设备数量而言）。

技术细节

LTE-M和NB-IoT在特性上有所不同，因此适合的应用场景也有所不同。 NB-IoT最适合需要低功耗和低带宽的简单应用，而LTE-M由于具有更高的数据速率，因此最适合实时和关键任务应用程序。两者之间的主要区别是速度和延迟（LTE-M速度较高，延迟较低）。 

NB-IoT和LTE-M主要采用星型拓扑结构。 

主要用例 

NB-IoT的主要用例包括智能农业、智慧城市和智能仪表应用。LTE-M的主要用例包括物流、医疗设备的回程通信通道以及汽车应用。 

6、非蜂窝低功耗广域网技术 (LoRaWAN、Sigfox)  

定义 

LoRaWAN是LoRa联盟维护的开源无线网络协议。LoRaWAN建立在LoRa基础之上，loRa是Semtech公司所开发的专有调制格式。 

技术细节 

LoRa只定义网络堆栈的较低层，而LoRaWAN定义网络堆栈的较高层。LoRaWAN只是建立在LoRa基础之上的多项协议之一。 LoRaWAN被归类为低功耗广域网（LPWAN）技术，可以低功耗实现设备之间的远程通信。  

Sigfox也是一项LPWAN技术，但它是法国公司Sigfox所提供的专有技术。该公司是这项技术的唯一网络运营商。 

主要用例 

LoRaWAN常用于智慧城市应用市场，例如智能公用事业仪表、智能停车计时器以及供应链和物流应用（例如资产追踪）。Sigfox也常用于智慧城市应用。相比美国，这项技术在欧盟地区更加常见。 

对比表 

下表对比了上文中提到的几种无线技术。 

在本系列后面的文章中，我们将介绍各种工业应用场景、列出每种应用场景最重要的特性，并评估最适合该应用场景的技术。

最后

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