如何選擇適合你的無線通信方式?

你是否還在為無線通信選用NB-IoT還是LoRa而困擾?搞不清楚ZigBee和LoRa的優勢區別,不明白到底什麼場合適用Wi-Fi?看完這篇文章你就懂了。

在萬物互聯的時代里,越來越多的物體將被連接到互聯網,打通端到端、端到雲的連接。這些連接,我們可採用多種通信鏈路予以實現。在智能物聯應用上,工程師經常會困惑NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi等無線連接方式,到底哪一種,才是最合適的?哪一種才能讓項目開發事半功倍?

一、傳輸基礎篇

距離:遮擋、空曠情況下節點到網關的距離。

速率:傳輸數據量有多大?

實時性:能接受的響應延時?

功耗:電池壽命,能效,可能需要連接交流電。

容量:一定範圍內聯網節點、設備的數量。

環境:工廠中的危險環境、暴露在天氣中的室外環境、來自電子設備的雜訊或電磁干擾等。

通信方式:單向還是雙向通信。

二、附加功能篇

升級:是否需要遠程升級。

網路拓撲:星形,網狀,或其它拓撲。

安全:是否需要加密或認證?對數據安全性有什麼要求?

二次開發:是否需要二次開發?是否採用單晶元方案?

開發平台:需要操作系統嗎?需要哪些其它軟體?

三、其他

成本:設計、製造或互聯網接入服務費用。

頻段:許可頻段還是免許可頻段。

下面簡要描述NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi之間的區別:

NB-IoT

NB-IoT是IoT領域一個新興的技術,支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作低功耗廣域網(LPWAN)。NB-IoT支持待機時間長、對網路連接要求較高設備的高效連接。NB-IoT設備的電池壽命可以長達10年,同時還能提供非常全面的室內蜂窩數據連接覆蓋,一個小區內可以覆蓋數萬節點。

LoRa

LoRa(長距離)是由Semtech公司開發的一種擴頻調製技術,典型工作頻率在美國是915MHz,在歐洲是868MHz,在亞洲是433/470MHz。LoRa的物理層(PHY)使用了一種獨特形式的帶前向糾錯(FEC)的調頻啁啾擴頻技術。這種擴頻調製允許多個無線電設備使用相同的頻段,只要每台設備採用不同的啁啾和數據速率就可以了。其典型範圍是2km至5km,最長距離可達15km,具體取決於所處的位置和天線特性。

ZigBee

ZigBee是物聯網的理想選擇之一。ZigBee是一種無線連接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離與功耗掛鉤,大功率模塊甚至可以到達幾公里以上。ZigBee技術是一種近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。

Wi-Fi

Wi-Fi被廣泛用於許多物聯網應用案例,最常見的是作為從網關到連接互聯網的路由器的鏈路。然而,它也被用於要求高速和中距離的主要無線鏈路。大多數Wi-Fi版本工作在2.4GHz免許可頻段,傳輸距離長達100米,具體取決於應用環境。流行的802.11n速度可達300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM頻段的802.11ac,速度甚至可以超過1.3Gb/s。

ZigBee/LoRa/Wi-Fi主要參數對比表格

這4種無線技術:

傳輸距離方面

NB-IoT>LoRa>WIFI>ZigBee

功耗來方面

WIFI>LoRa≈ZigBee≈NB-IoT,後三者僅靠電池供電即可

傳輸速率方面

WIFI>ZigBee>LoRa>NB-IoT

目前來說,WIFI的優勢是應用廣泛,可以傳輸音頻、視頻,且已經普及到千家萬戶;ZigBee的優勢是低功耗和組網方便;LoRa的優勢是通訊距離遠並且功耗低;而NB-IoT的優勢在於使用運營商網路,無需部署網關,低功耗且不受距離限制。然而,這3種技術,都有各自的優勢,也都有各自的不足,沒有一種技術能完全滿足物聯網的的全部要求,在不同的行業都有廣泛應用,可謂是各有千秋。

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