233
下面將詳細(xì)總結(jié)在物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中常用的無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)（BLE、RFID、NFC、4/5G、NB-IoT、WiFi、LoRa、ZigBee），分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。
常用組網(wǎng)技術(shù)/協(xié)議（BLE、RFID、NFC、4/5G、NB-IoT、WiFi、LoRa、ZigBee）均屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。
近距離通信
BLE（Bluetooth Low Energy）
BLE是一種低功耗藍(lán)牙技術(shù)，主要用于近距離低速數(shù)據(jù)傳輸。
優(yōu)點(diǎn)：
- 低功耗：BLE采用低功耗技術(shù)，適用于長(zhǎng)時(shí)間低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景。
- 穩(wěn)定性好：BLE信號(hào)穩(wěn)定，不容易受到干擾。
- 設(shè)備廣泛：BLE設(shè)備廣泛，支持的終端設(shè)備種類多。
缺點(diǎn)：
- 傳輸速率低：BLE的傳輸速率較低，最高只有幾十kbps。
- 覆蓋范圍有限：BLE覆蓋范圍受限，信號(hào)容易受到建筑物等物理因素的影響。
- 數(shù)據(jù)傳輸距離有限：BLE的數(shù)據(jù)傳輸距離受限，只能在短距離內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，通信距離50米。
- 不可直接接入互聯(lián)網(wǎng)。
BLE主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)、室內(nèi)導(dǎo)航、移動(dòng)支付以及游戲控制器等低功耗、短距離通信的場(chǎng)景。
RFID（Radio Frequency Identification）
無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，是一種通過(guò)無(wú)線電波自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)。RFID系統(tǒng)由讀寫器和標(biāo)簽兩部分組成，標(biāo)簽內(nèi)置有一個(gè)微型芯片和天線，通過(guò)無(wú)線電波和讀寫器進(jìn)行通信。RFID技術(shù)具有非接觸式、長(zhǎng)距離、高速度等特點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)：
- 無(wú)需接觸地對(duì)物品進(jìn)行識(shí)別，提高了工作效率。
- 實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的跟蹤和監(jiān)管，有助于提高物流管理的效率和準(zhǔn)確性。
- 讀取到物品的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)了物品的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
- 通信距離較長(zhǎng)，工作距離可以從幾厘米到幾十米不等，取決于標(biāo)簽和讀寫器之間的頻率、功率和天線大小等因素。
缺點(diǎn)：
- 讀寫器的價(jià)格較高，對(duì)于中小企業(yè)來(lái)說(shuō)成本較高。
- 標(biāo)簽容量有限，存儲(chǔ)的信息較少。
- 讀寫器和標(biāo)簽之間的距離過(guò)遠(yuǎn)或存在物品干擾時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致讀取失敗。
- 不可直接接入互聯(lián)網(wǎng)。
RFID主要應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于物流管理、倉(cāng)庫(kù)管理、生產(chǎn)制造、金融支付等領(lǐng)域。
NFC（Near Field Communication）
近場(chǎng)通信技術(shù)，是一種短距離高頻無(wú)線通信技術(shù)，通信距離通常在10厘米以內(nèi)。NFC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)和標(biāo)簽之間的通信，也可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)之間的通信。
優(yōu)點(diǎn)：
- 無(wú)需接觸地對(duì)物品進(jìn)行識(shí)別，提高了工作效率。
- 可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)和標(biāo)簽之間的無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)了便捷的移動(dòng)支付。
- 通信距離短，保證了通信的安全性。
缺點(diǎn)：
- 通信距離短（10cm），限制了其應(yīng)用場(chǎng)景。
- 標(biāo)簽容量有限，存儲(chǔ)的信息較少。
- 數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，無(wú)法滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
- 不可直接接入互聯(lián)網(wǎng)。
RFID主要應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于移動(dòng)支付、門禁系統(tǒng)、智能手環(huán)等領(lǐng)域。
遠(yuǎn)距離蜂窩通信
不需要網(wǎng)關(guān)，芯片可以直接連上移動(dòng)，聯(lián)通，電信運(yùn)營(yíng)商。
4G LTE
4G LTE是第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速率、高可靠性、高效率的無(wú)線通信。
優(yōu)點(diǎn)：
- 高速率：支持下行最高150Mbps和上行最高50Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，比前幾代移動(dòng)通信技術(shù)快了數(shù)十倍。
- 可靠性高：利用多天線技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)等多種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了多路徑信道的并行傳輸，能夠有效提高信號(hào)覆蓋范圍和抗干擾能力。
- 靈活性強(qiáng)：支持高速移動(dòng)通信，適用于各種不同的通信場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求。
缺點(diǎn)：
- 延遲較高：由于需要在多個(gè)子載波上傳輸數(shù)據(jù)，信號(hào)需要解調(diào)復(fù)雜，導(dǎo)致傳輸延遲較高。
- 能耗較大：高速傳輸需要大量能量支持，相比較而言，對(duì)電池壽命和設(shè)備成本都有一定的影響。
適用場(chǎng)景：
- 高速移動(dòng)的場(chǎng)景，例如高速列車、汽車等。
- 移動(dòng)寬帶通信，例如視頻流媒體、在線游戲等。
- 移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通信，例如智能家居、智能交通、共享單車、豐巢等。
5G
5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，采用了大規(guī)模MIMO和波束成形等先進(jìn)技術(shù)。
優(yōu)點(diǎn)：
- 高速率：支持下行最高20Gbps和上行最高10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，比4G LTE更快。
- 低延遲：能夠?qū)崿F(xiàn)1ms以下的延遲，能夠支持更多實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用，如VR/AR等。
- 多連接：支持海量設(shè)備的連接，能夠滿足5G時(shí)代百億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)需求。
- 能效高：5G采用了更高效的編碼和信號(hào)處理技術(shù)，相比4G LTE能夠節(jié)省更多的能量。
缺點(diǎn)：
- 部署成本高：由于5G網(wǎng)絡(luò)的部署需要高密度基站，因此建設(shè)成本較高。
- 功耗較大。
- 兼容性差：5G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一，不同運(yùn)營(yíng)商和國(guó)家之間可能存在不兼容的問(wèn)題。
適用場(chǎng)景：
- 大規(guī)模機(jī)器通信，例如自動(dòng)駕駛、智能交通、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等。
- 低時(shí)延高可靠性的通信，例如遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)、工業(yè)自動(dòng)化等。
- 高速移動(dòng)和高密度設(shè)備的場(chǎng)景，例如高速列車、體育場(chǎng)館等。
NB-IoT （Narrowband Internet of Things）
窄帶物聯(lián)網(wǎng)是一種基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，是3GPP（3rd Generation Partnership Project）組織定義的物聯(lián)網(wǎng)低功耗寬帶無(wú)線通信技術(shù)之一，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)（2G）、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)（4G），5G網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT技術(shù)是通過(guò)在現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中新增一個(gè)無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、低功耗、低成本的設(shè)備互聯(lián)。通?；?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1555864.html">應(yīng)用層的CoAP協(xié)議連上服務(wù)器，當(dāng)然也可以基于MQTT，不過(guò)功耗會(huì)高，沒(méi)必要。
優(yōu)點(diǎn)：
- 低功耗：NB-IoT傳輸數(shù)據(jù)時(shí)只需要使用較低的功率，因此可延長(zhǎng)設(shè)備電池壽命。
- 寬覆蓋范圍：NB-IoT采用的是窄帶通信技術(shù)，具有較強(qiáng)的穿透能力，可以在地下室、地下停車場(chǎng)等弱信號(hào)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)連接。
- 穩(wěn)定可靠：NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定，不容易受到干擾，通信質(zhì)量較高。
- 高安全性：NB-IoT采用了端到端的加密機(jī)制，保障了通信數(shù)據(jù)的安全性。
- 高連接密度：NB-IoT可以同時(shí)連接大量的設(shè)備，每平方千米可支持?jǐn)?shù)萬(wàn)臺(tái)設(shè)備。
- 兼容性好：NB-IoT基于現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)建立，對(duì)4G基礎(chǔ)設(shè)施的更新非常有限，因此具有很好的兼容性。
- 多連接：支持海量設(shè)備的連接，能夠滿足5G時(shí)代百億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)需求。
- 可支持長(zhǎng)距離通信：通信距離10KM。
缺點(diǎn)：
- 傳輸速率較慢：NB-IoT最大傳輸速率只有250Kbps，一般在200kbps以下，無(wú)法滿足高速數(shù)據(jù)傳輸需求。
- 高時(shí)延：由于NB-IoT技術(shù)的窄帶特性，每次傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都需要進(jìn)行多次握手和認(rèn)證，因此存在較高的時(shí)延。
- 需要買SIM卡
NB-IoT適用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)傳輸速率和時(shí)延要求不高、數(shù)據(jù)量較小的場(chǎng)景，如智能電表、智能停車等。
遠(yuǎn)距離非蜂窩通信
不能直接接入互聯(lián)網(wǎng)，需要通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)中轉(zhuǎn)才能連上電信等運(yùn)營(yíng)商。
WiFi
WiFi是一種基于IEEE 802.11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，主要用于短距離高速數(shù)據(jù)傳輸，它允許計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦和其他設(shè)備使用無(wú)線信號(hào)與互聯(lián)網(wǎng)和其他設(shè)備進(jìn)行通信，主要頻段是2.4G和5G Hz。由于WiFi的高速傳輸和廣泛的應(yīng)用，它已經(jīng)成為現(xiàn)代無(wú)線通信的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。通?；趹?yīng)用層的MQTT協(xié)議連上服務(wù)器。
優(yōu)點(diǎn)：
- 高速數(shù)據(jù)傳輸：WiFi支持高速數(shù)據(jù)傳輸，最高可以達(dá)到幾百M(fèi)bps，可以滿足高帶寬應(yīng)用，如高清視頻、在線游戲等的需求。
- 可靠性：WiFi網(wǎng)絡(luò)的可靠性相對(duì)較高。因?yàn)楝F(xiàn)代路由器都具備自動(dòng)尋找最佳信號(hào)的功能，同時(shí)還具備冗余功能，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，數(shù)據(jù)仍然可以通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)傳輸。
- 方便性：WiFi網(wǎng)絡(luò)非常方便，可以通過(guò)密碼保護(hù)，讓不想使用你的網(wǎng)絡(luò)的人無(wú)法進(jìn)入。
- 設(shè)備廣泛：WiFi設(shè)備廣泛，支持的終端設(shè)備種類多。
- 廣泛的應(yīng)用：WiFi技術(shù)被廣泛應(yīng)用于家庭、辦公室、公共場(chǎng)所等各種場(chǎng)合。
缺點(diǎn)：
- 能耗較高：由于WiFi的高速傳輸，會(huì)造成較高的能耗，不適用于長(zhǎng)時(shí)間低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景。
- 受干擾：由于WiFi信號(hào)是通過(guò)無(wú)線電波傳輸?shù)?，因此可能?huì)受到電磁波干擾，包括微波爐、其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等。此外，信號(hào)還會(huì)受到墻壁、隔板等物理障礙物的干擾。
- 覆蓋范圍有限：WiFi覆蓋范圍受限，信號(hào)容易受到建筑物等物理因素的影響，大型建筑物、大型公共場(chǎng)所等需要使用多個(gè)WiFi熱點(diǎn)才能完全覆蓋。
- 成本較高：WiFi設(shè)備的成本相對(duì)較高。
WiFi適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸和較大帶寬的場(chǎng)景，如家庭、企業(yè)和公共場(chǎng)所的網(wǎng)絡(luò)接入。WiFi還常用于物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備互聯(lián)，例如智能家居、智能辦公和智能城市等領(lǐng)域。在這些場(chǎng)景下，WiFi可以支持多種應(yīng)用，例如視頻和音頻流媒體、在線游戲、遠(yuǎn)程辦公、文件共享等等。
ZigBee
ZigBee是一種低功耗、高網(wǎng)絡(luò)可靠性的無(wú)線通信技術(shù)，用于短距離和低數(shù)據(jù)速率的通信。它的通信協(xié)議基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。通?；趹?yīng)用層的MQTT協(xié)議連上服務(wù)器。
優(yōu)點(diǎn)：
- 低功耗：ZigBee的功耗非常低，延長(zhǎng)了終端電池的使用壽命，因此它適用于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的設(shè)備。
- 自組織網(wǎng)絡(luò)：ZigBee采用自組織網(wǎng)絡(luò)，支持多級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)間可以實(shí)現(xiàn)高可靠性的通信。因此它不需要中央控制節(jié)點(diǎn)來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)，可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和加入網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。
- 安全性高：ZigBee采用AES-128位加密，因此具有較高的安全性。
- 成本低：ZigBee芯片的成本較低，因此它適用于大規(guī)模的低成本部署。
- 可靠性高：ZigBee采用多徑傳播技術(shù)，因此它具有較高的信號(hào)傳輸可靠性。
缺點(diǎn)：
- 低數(shù)據(jù)速率：ZigBee通信速率低，小于100kbp，不適用于高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用場(chǎng)景。
- 傳輸距離短：由于ZigBee的傳輸距離較短，10-100m，因此需要在網(wǎng)絡(luò)中添加更多的設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)更大的覆蓋范圍。
- 兼容性差：不同廠家生產(chǎn)的ZigBee設(shè)備可能不兼容，因此需要在設(shè)備選型時(shí)考慮設(shè)備的兼容性。
- 網(wǎng)絡(luò)容量限制：由于ZigBee使用的是非受限頻段，因此網(wǎng)絡(luò)容量受到限制，不適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸。
- 信道干擾：當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中存在干擾源時(shí)，會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，從而降低網(wǎng)絡(luò)性能。
- 頻率限制：ZigBee的通信頻率受到限制，只能在特定的頻段內(nèi)使用，一般是2.4G Hz。
ZigBee適用于需要構(gòu)建低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景，對(duì)于對(duì)傳輸延遲、能耗等有一定要求的場(chǎng)景非常適用，如智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、智能農(nóng)業(yè)、安防監(jiān)控等。
LoRa（Long Range）
LoRa（Long Range）是一種低功耗、遠(yuǎn)距離的無(wú)線通信技術(shù)，屬于物聯(lián)網(wǎng)中的LPWAN（Low Power Wide Area Network）范疇。它采用了擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，使得信號(hào)的傳輸距離更遠(yuǎn)、抗干擾能力更強(qiáng)，同時(shí)功耗也比較低，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的需求。通?；趹?yīng)用層的MQTT協(xié)議連上服務(wù)器。
優(yōu)點(diǎn)：
- 長(zhǎng)距離傳輸能力：LoRa技術(shù)的傳輸距離可達(dá)10公里以上，能夠覆蓋城市、鄉(xiāng)村和山區(qū)等廣闊的范圍。LoRa技術(shù)可以在不同種類的地形和建筑物中傳輸信息，而不需要額外的中繼設(shè)備。
- LoRa技術(shù)采用低功耗的通信模式，可以通過(guò)電池長(zhǎng)期供電，降低了維護(hù)成本。
- 高抗干擾性：LoRa技術(shù)采用了頻移鍵控（FSK）和擴(kuò)頻技術(shù)，可以減小對(duì)信號(hào)的干擾和防止竊聽(tīng)。
- 低成本：LoRa技術(shù)的芯片和設(shè)備相對(duì)較便宜，可以大規(guī)模應(yīng)用于智能城市、智能家居等領(lǐng)域。
- 易于部署：LoRa技術(shù)需要的基礎(chǔ)設(shè)施很少，可以快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
缺點(diǎn)：
- 低傳輸速率：由于LoRa技術(shù)使用的是低頻帶寬，傳輸速率相對(duì)較慢，一般在300bps-50kbps之間，不能滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
- 時(shí)延較大：LoRa通信的時(shí)延較大，一般在幾百毫秒到幾秒鐘之間，對(duì)于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景不太適合。
- 不支持語(yǔ)音和視頻通信：LoRa技術(shù)主要用于低速數(shù)據(jù)傳輸，不適合用于實(shí)時(shí)語(yǔ)音和視頻通信等高速數(shù)據(jù)傳輸。
總體來(lái)說(shuō)，LoRa技術(shù)適用于需要長(zhǎng)距離、低功耗、低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景，比如智能城市、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化等。
LoRa與ZigBee對(duì)比
- 傳輸距離：LoRa的傳輸距離遠(yuǎn)大于ZigBee。
- 通信功耗：LoRa的功耗比ZigBee低。
- 抗干擾能力：LoRa比ZigBee具有更高的抗干擾能力。
- 網(wǎng)絡(luò)容量：LoRa支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)比ZigBee多，網(wǎng)絡(luò)容量更大。
- 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性：ZigBee在干擾較少的環(huán)境中穩(wěn)定性更好。
- 傳輸速率：ZigBee的傳輸速率比LoRa更快。
所以LoRa更適合于需要遠(yuǎn)距離傳輸、具有高抗干擾能力、數(shù)據(jù)量少的應(yīng)用。
