物聯(lián)網(wǎng)中常見的幾種無線通信方式
1. 短距離無線通信技術(shù)
(1)Wi-Fi(IEEE 802.11系列)
頻段:2.4 GHz / 5 GHz / 6 GHz(Wi-Fi 6E)
速率:幾十 Mbps 到數(shù) Gbps(如 Wi-Fi 6 可達(dá) 9.6 Gbps)
覆蓋范圍:50-100 米(視環(huán)境而定)
功耗:較高,適合持續(xù)供電設(shè)備
關(guān)鍵技術(shù):OFDMA、MU-MIMO(Wi-Fi 6)、BSS Coloring(抗干擾)
應(yīng)用場景:智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)中的高帶寬需求場景(如視頻監(jiān)控)。
缺點:高功耗、信道擁擠(2.4 GHz頻段干擾嚴(yán)重)。
(2)藍(lán)牙(Bluetooth)
藍(lán)牙經(jīng)典(BR/EDR):
適用于音頻傳輸(如耳機(jī)),速率 ≤ 3 Mbps。
藍(lán)牙低功耗(BLE,Bluetooth 5.x):
頻段:2.4 GHz ISM 頻段
速率:1-2 Mbps(BLE 5.2 支持 LE Audio)
覆蓋范圍:10-100 米(BLE 5.0 長距離模式可達(dá) 300 米)
功耗:極低(紐扣電池可工作數(shù)年)
關(guān)鍵技術(shù):自適應(yīng)跳頻(AFH)、廣播模式(Beacon)。
應(yīng)用場景:可穿戴設(shè)備、醫(yī)療傳感器、室內(nèi)定位(iBeacon)。
(3)Zigbee(IEEE 802.15.4)
頻段:2.4 GHz()、868 MHz(歐洲)、915 MHz(北美)
速率:20-250 kbps
覆蓋范圍:10-100 米(支持多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò))
功耗:低(支持休眠模式)
關(guān)鍵技術(shù):Mesh 網(wǎng)絡(luò)(AODV路由協(xié)議)、CSMA-CA 信道訪問。
應(yīng)用場景:智能照明(如 Philips Hue)、工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。
缺點:低速率、需網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)(Zigbee 3.0 改進(jìn)兼容性)。
(4)Z-Wave
頻段:Sub-1 GHz(地區(qū)依賴,如 908.42 MHz 北美)
速率:9.6-100 kbps
覆蓋范圍:30-100 米(穿透力強(qiáng))
關(guān)鍵技術(shù):源路由算法(Mesh 網(wǎng)絡(luò))、低干擾(非 2.4 GHz)。
應(yīng)用場景:家庭自動化(安防、智能鎖)。
缺點:技術(shù)(Silicon Labs主導(dǎo)),生態(tài)封閉。
2. 長距離無線通信技術(shù)
(1)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(LPWAN)
LTE-M(eMTC):
基于 LTE 優(yōu)化,速率 ~1 Mbps,支持移動性,低延遲(~10 ms)。
NB-IoT:
頻段:授權(quán)頻段(Sub-1 GHz)
速率:~200 kbps
覆蓋范圍:10+ km(農(nóng)村),穿透力強(qiáng)
功耗:極低(PSM/eDRX 模式)
應(yīng)用場景:智能電表、智慧農(nóng)業(yè)(土壤監(jiān)測)。
(2)LoRa(Long Range)
頻段:Sub-1 GHz ISM 頻段(如 868 MHz/915 MHz)
速率:0.3-50 kbps
覆蓋范圍:城市 2-5 km,農(nóng)村 15 km
關(guān)鍵技術(shù):CSS(Chirp Spread Spectrum)調(diào)制,抗干擾強(qiáng)。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu):基于 LoRaWAN(Class A/B/C 終端)。
應(yīng)用場景:智慧城市(路燈、垃圾桶監(jiān)測)。
(3)Sigfox
頻段:868 MHz/902 MHz
速率:100 bps(超窄帶 UNB)
覆蓋范圍:30-50 km(視距)
功耗:極低(每日單消息下電池壽命 10 年)
缺點:單向通信為主,生態(tài)受限(運營商依賴)。
3. 其他專用技術(shù)
(1)Thread(基于 IEEE 802.15.4)
特點:IPv6 支持(6LoWPAN)、Mesh 網(wǎng)絡(luò),與 Zigbee 物理層兼容。
應(yīng)用場景:Google Nest 等智能家居設(shè)備。
(2)RFID/NFC
NFC(13.56 MHz):近場通信(<10 cm),用于支付、設(shè)備配對。
RFID:無源標(biāo)簽(UHF 頻段),用于物流追蹤。
(3)專有協(xié)議(如 Sub-1 GHz)
TI CC1310:低于 1 GHz 頻段,適用于工業(yè)傳感器(抗干擾強(qiáng))。
技術(shù)選型關(guān)鍵參數(shù)對比
技術(shù)頻段速率覆蓋范圍功耗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑杀?/p>
Wi-Fi 62.4/5/6 GHz高速中高星型中
BLE 5.22.4 GHz低短極低星型/Mesh低
ZigbeeSub-1/2.4G低中低Mesh低
NB-IoT授權(quán)頻段低長極低星型中高
LoRaSub-1 GHz極低超長極低星型低
總結(jié)
高帶寬場景:Wi-Fi 6、5G RedCap(未來)。
低功耗短距離:BLE、Zigbee。
廣域低功耗:NB-IoT(授權(quán)頻段)、LoRa(非授權(quán)頻段)。
工業(yè)抗干擾:WirelessHART、ISA100.11a(基于 IEEE 802.15.4)。