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如何选择适合你的无线通信方式?

原标题:如何选择适合你的无线通信方式?

你是否还在为无线通信选用NB-IoT还是LoRa而困扰?搞不清楚ZigBee和LoRa的优势区别,不明白到底什么场合适用Wi-Fi?看完这篇文章你就懂了。

在万物互联的时代里,越来越多的物体将被连接到互联网,打通端到端、端到云的连接。这些连接,我们可采用多种通信链路予以实现。在智能物联应用上,工程师经常会困惑NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi等无线连接方式,到底哪一种,才是最合适的?哪一种才能让项目开发事半功倍?

一、传输基础篇

距离:遮挡、空旷情况下节点到网关的距离。

速率:传输数据量有多大?

实时性:能接受的响应延时?

功耗:电池寿命,能效,可能需要连接交流电。

容量:一定范围内联网节点、设备的数量。

环境:工厂中的危险环境、暴露在天气中的室外环境、来自电子设备的噪声或电磁干扰等。

通信方式:单向还是双向通信。

二、附加功能篇

升级:是否需要远程升级。

网络拓扑:星形,网状,或其它拓扑。

安全:是否需要加密或认证?对数据安全性有什么要求?

二次开发:是否需要二次开发?是否采用单芯片方案?

开发平台:需要操作系统吗?需要哪些其它软件?

三、其他

成本:设计、制造或互联网接入服务费用。

频段:许可频段还是免许可频段。

下面简要描述NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi之间的区别:

NB-IoT

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT设备的电池寿命可以长达10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖,一个小区内可以覆盖数万节点。

LoRa

LoRa(长距离)是由Semtech公司开发的一种扩频调制技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433/470MHz。LoRa的物理层(PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

ZigBee

ZigBee是物联网的理想选择之一。ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离与功耗挂钩,大功率模块甚至可以到达几公里以上。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。大多数Wi-Fi版本工作在2.4GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的802.11n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的802.11ac,速度甚至可以超过1.3Gb/s。

ZigBee/LoRa/Wi-Fi主要参数对比表格

这4种无线技术:

传输距离方面

NB-IoT>LoRa>WIFI>ZigBee

功耗来方面

WIFI>LoRa≈ZigBee≈NB-IoT,后三者仅靠电池供电即可

传输速率方面

WIFI>ZigBee>LoRa>NB-IoT

目前来说,WIFI的优势是应用广泛,可以传输音频、视频,且已经普及到千家万户;ZigBee的优势是低功耗和组网方便;LoRa的优势是通讯距离远并且功耗低;而NB-IoT的优势在于使用运营商网络,无需部署网关,低功耗且不受距离限制。然而,这3种技术,都有各自的优势,也都有各自的不足,没有一种技术能完全满足物联网的的全部要求,在不同的行业都有广泛应用,可谓是各有千秋。

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