收藏官网首页
查看: 2126|回复: 1

[资料] 5 种 无线协议的特点:lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE

发表于 2017-8-10 12:36:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
免费使用STM32、APP自动代码生成工具
本帖最后由 Genius 于 2017-8-11 11:16 编辑

物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。高速率业务主要使用3G、4G技术;中等速率业务主要使用GPRS技术。低速率业务目前还没有很好的蜂窝技术来满足,而它却有着丰富多样的应用场景,很多情况下只能使用GPRS技术勉力支撑。

无线技术使得设备在不需要有线电缆的情况下能够建立网络连接并实现彼此之间的通信,本文将详细介绍 5 种 IEEE 协议各自的特点。
各种类型的无线网络技术支持设备在没有电缆的情况下实现设备和设备之间或者设备和 web(TCP/IP 网络)之间的通信。目前有多种不同的无线技术在物联网(IoT)和机器到机器(M2M)通信领域的硬件产品中得到运用。电气和电子工程师协会(IEEE)有七个 802.15 技术任务组。这些组织为个人局域网的常用类型的无线技术设定了标准。这些 802.15 任务组包括:WPAN/蓝牙、Coexistence、高速率 WPAN、低速率 WPAN、mesh 网络、体域网和可见光通信。每个 IEEE 协议都有其独特的优点和局限性。持续的开发投入使得这些协议的应用价值越来越高,潜力越来越大。

LoRa简介:

LoRa是Long Range的缩写,属于无线通信技术中的一种,典型特点是距离远、功耗低。速率相对较低,可视为网络通信中的物理层实现,LoRa对应的产品就是收发器(tranciever)芯片,例如semtech的SX1272/SX1276,主要处理二进制数据流。LoRaWAN是在LoRa物理层传输技术基础之上的以MAC层为主的一套协议标准,对应OSI七层模型中的数据链路层(MAC层),LoRaWAN消除了具体硬件的不兼容性,同时还实现了多信道接入、频率切换、自适应速率、信道管理、定时收发,节点接入认证与数据加密、漫游等特性。

一般市面上常见的LoRa模块,通常实现的就是物理层的通信,要实现LoRaWAN功能,需要使用软件来实现LoRaWAN协议,要实现网络通信功能,还需要一个网关。


LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。

LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。

NB-IOT

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。[1]
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。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
NB-IOT介绍:http://www.sohu.com/a/150294833_120921
NB-IoT作为一个全新标准的技术,受到来自Sigfox和LoRa技术的竞争压力(产业链较为成熟,商业化应用较早)。不过Sigfox和LoRa属于非授权频段,不被运营商和设备商看好。尽管NB-IoT市场前景广阔,但火热背后也存在着价格战。NB-IoT成本极低,大规模应用下成本将降至1美元,目前单个连接模块还停留在5美元。而蓝牙、Thread、ZigBee三种标准的芯片价格在2美元左右,仅支持其中一种标准的芯片价格还不到1美元,这种价格差距让企业思考NB-IoT时不得不考虑成本优势问题,虽然运营商正在积极推动,最终要真正实现技术的产品化还有很长的一段路要走。

IEEE 802.15.4:ZigBee

LPWAN 是当前无线技术中发展最为迅猛的组织。ZigBee 是一项开放性的全球化标准,专为 M2M 网络而设计。

该技术具有低成本、低功耗的特点,是许多工业应用的理想解决方案。同时具有低延迟和低占空比特性,允许产品最大限度地延长电池寿命。ZigBee 协议提供128位 AES 加密。此外,该技术还支持 Mesh 网络,允许网络节点通过多个路径连接在一起。

ZigBee 无线技术最常用的应用场景是智能家居设备领域。该技术将多个设备同时连接在一起的能力使其成为家庭网络环境的理想选择,用户可以实现智能锁、灯光、机器人和恒温器等设备之间的相互通信。

ZigBee 联盟近期对这项技术进行了标准化,希望连接的兼容性和通用性更强。目前,所有的 ZigBee 设备都无法与其 他不同厂家的 ZigBee 设备直接进行通信。希望标准化的制定能够纠正这个问题,并且促使这些设备为最终用户提供统一的功能。

在 Link Labs,我们的许多客户之前都使用过 ZigBee,但他们发现网络覆盖范围和性能问题限制了他们应用程序的功能。

IEEE 802.11:WiFi

WiFi 使用无线电波(RF)来实现两个设备之间的相互通信。该技术常用于将电脑、平板和手机等设备连接到路由器从而实现上网。 实际上,它可以用于任何两个硬件设备的连接。WiFi 是由 IEEE 制定的运行在 802.11标准的本地无线网络。

WiFi 既可以使用全球 2.4GHz UHF频段也可以使用 5GHz SHF ISM 无线电频段。WiFi 联盟认证一些产品,允许将其标记为“Wi-Fi 认证”。为了获得该指定,产品必须通过联盟的互操作性认证测试。

802.11b、802.11g 和 802.11n 在2.4GHz ISM 频段上运行。该频段容易受到一些蓝牙设备以及一些微波炉和移动电话的干扰

在上述两种频段上运行的设备都可以在美国运行,无需 FCC 许可证,但仍需要FCC第15部分认证。每个频道的前六个通道被认为是私有无线电频段的一部分。

IEEE 802.15.1:蓝牙和BLE

蓝牙和低功耗蓝牙(BLE)(有什么区别?) 是用于短距离数据传输的无线技术。该技术经常用于可连接用户手机和平板的小型设备。例如,该技术多用于各种语音系统。

低功耗蓝牙比标准蓝牙功率更小,用于健身跟踪器、智能手表或者其他连接设备的小型硬件,以实现无线数据传输,且不会严重影响用户手机中的电池电量。

BLE 最近才开始被广泛应用。该技术最初由智能手机制造商诺基亚于2006年推出,但直到2010年才成为蓝牙标准的一部分。如今,BLE 被称为智能蓝牙,已经得到了大多数智能手机和电脑制造商的支持,以及大多数主流操作系统包括 Windows 8、OS X、Linux、Windows Phone、Android和iOS的支持。

蓝牙使用 UHF 无线电波进行数据传输。该技术最初标准化为 IEEE 802.15.1,但如今 IEEE 不再维护该特定标准。

使用蓝牙的公司通常隶属于蓝牙特别兴趣小组(SIG)。该集团目前拥有超过20,000名成员,并且必须先进行产品认证,然后才能将其作为蓝牙设备推向消费者或者商业市场。该认证有助于确保所有蓝牙设备以标准化的方式工作,并为消费者提供相似的产品功能。

IEEE 802.16:WiMax
WiMax 代表的是全球互操作性微波接入技术。这种无线技术允许数据以30-40兆比特/秒的速率传输。该技术具体由IEEE 802.16无线家族实现其互操作性。

曾经有几家移动运营商(特别是Sprint)使用 WiMax 向其客户提供无线数据。不过目前 Sprint 以及使用该技术的其他运营商已经转而使用更快的 LTE 4G 网络进行数据传输。

WiMax 组织在将设备出售给消费者或企业之前对其进行认证。该技术在室内和室外均可使用,但是相对来说 WiMax 设备通常在室外使用时信号更好。

1、机智云QQ群: 287087942
机智云爱好者-APP开发群: 599735135
QQ群目前非常活跃,欢迎大家参与进来,交流,讨论,答疑,解惑~~
2、机智云微信公众号: 机智云 gizwits /   机智云智能宠物屋go-iot
关注机智云Gizwits官方公众号随时掌握最新资讯和活动信息

0

主题

43

帖子

319

积分

超级版主

Rank: 8Rank: 8

积分
319
发表于 2017-8-10 15:46:05 | 显示全部楼层
涨知识,厉害了!
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

加入Q群 返回顶部

© 2011-2017 Gizwits ( 粤ICP备11090211号 )

快速回复 返回顶部 返回列表