物联网（IOT）之常见物联网通信技术概览-无线篇①

前置篇章：IOT物联网通信技术概览-有线篇

前言

通信技术是物联网的基础，万物互联离不开各种通信技术的支持。如果把物联网比作信息的物流系统，那么通信技术就是不同的交通运输方式。但不论何种技术，最终目的都是连通感知终端与云侧平台应用。
常见的通信技术可以分为有线通信技术和无线通信技术。有线技术与无线技术根据场景及技术特点，又细分出许多不同的标准。

无线通信技术模块：
①短距无线通信技术
②蜂窝移动网络
③LPWA通信技术
④无线通信技术对比

短距无线技术对比：

①短距无线技术 - Bluetooth：
蓝牙技术是设备间无线连接的全球标准，由Jaap Haartsen博士在1994年发明，当时他供职于爱立信公司。
原先是想用蓝牙代替RS-232，后来，爱立信，诺基亚，英特尔，IBM和东芝联合组建蓝牙特别兴趣小组，深层次的使用蓝牙技术。
蓝牙是把数据通过无线电短距离传输，最远328英尺或者100米，由于干扰的原因，大部分设备间的距离控制在30英尺。蓝牙无线传输频率为2.4~2.485GHZ 之间，属于扩展频谱，跳频全双工信号。蓝牙无线需要芯片电路和软件程序连接设备来传输无线电波。它有统一的通讯标准，有助于蓝牙技术得到广泛使用。因此它广泛应用于移动电话，汽车，医疗设备和健康检测设备。外界普遍预计蓝牙会在物联网的发展中起到关键作用。
优点：速率快、低功耗，安全性高。
缺点：网络节点少，不适合多点布控。

②短距无线技术 - Wi-Fi：
Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用2.4G UHF（特高频）或5G SHF（超高频） ISM 射频频段。
无线网络上网可以简单的理解为无线上网，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。
Wi-Fi信号也是由有线网提供的，比如家里的ADSL，小区宽带等，只要接一个无线路由器，就可以把有线信号转换成Wi-Fi信号。
优点：覆盖范围广，数据传输速率快。
缺点：传输安全性不好，稳定性差，功耗略高，组网能力差。

③短距无线技术 - ZigBee：
ZigBee主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。 ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半导体公司四大巨头共同宣布加盟ZigBee联盟，以研发名为ZigBee的下一代无线通信标准。到目前为止，该联盟大约已有27家成员企业。所有这些公司都参加了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技术标准的IEEE 802.15.4工作组。 ZigBee联盟负责制定网络层以上协议。目前，标准制订工作已完成。ZigBee协议比蓝牙、高速率个人区域网或802.11x无线局域网更简单实用。 Zigbee可以说是蓝牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳频技术。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的基本速率是250kb/s，当降低到28kb/s时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。另外，它可与254个节点联网。可以比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。人们期望能在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域拓展ZigBee的应用。 ZigBee技术特点主要包括以下几个部分：数据传输速率低。只有10kb/s～250kb/s，专注于低传输应用。功耗低。在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。成本低。因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本; 积极投入ZigBee开发的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飞利浦预估，应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本比蓝牙更具价格竞争力。网络容量大。每个ZigBee网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接。有效范围小。有效覆盖范围10～75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)，均为免执照频段。根据ZigBee联盟目前的设想，ZigBee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、 VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。

④：短距无线技术 - Z-Wave：
Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术，工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6 kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄宽带应用场合。
Z-Wave技术设计用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用，例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。
Z-Wave技术在最初设计时，就定位于智能家居无线控制领域。采用小数据格式传输，40kb/s的传输速率足以应对，早期甚至使用9.6kb/s的速率传输。与同类的其他无线技术相比，拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势。

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