主流物聯(lián)網(wǎng)無線技術都在這了！

　　一、點對點技術

　　點對點即表示兩個設備連接在一起以進行直接通信。通常只有兩個設備可以參與對等連接。

　　1. Bluetooth Classic (經(jīng)典藍牙)

　　最知名的點對點無線技術當屬藍牙無疑了。將手機連接到藍牙揚聲器時，藍牙揚聲器是手機和揚聲器之間即為點對點無線連接。

　　由于相對較短的工作范圍，藍牙功耗相當?shù)?。它比WiFi消耗更少的功率，比蜂窩技術少得多，但仍遠遠超過藍牙低功耗或Zigbee等技術。

　　2. WiFi Direct

　　大家都知道WiFi，但很少有人聽說過WiFi Direct，即便是幾乎所有手機和平板電腦都支持它。與藍牙一樣，但與傳統(tǒng)WiFi不同，WiFi Direct是一種點對點無線技術。

　　傳統(tǒng)的WiFi設置了一個接入點，允許許多設備連接到它。但是，如果你想在沒有接入點的情況下將數(shù)據(jù)直接從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備，該怎么辦?這就是WiFi Direct發(fā)揮作用的地方。

　　WiFi Direct使用與傳統(tǒng)WiFi相同的基本技術。它使用相同的頻率，并提供類似的帶寬和速度。但是，它不需要接入點，允許兩個設備具有類似于藍牙的直接連接。

　　WiFi Direct相對于藍牙的優(yōu)勢主要是傳輸速度更快。事實上，WiFi Direct比藍牙快一百倍。雖然這個速度是以功耗為代價，但是成本才是最大的障礙。

　　二、近場通信

　　與本文中討論的其他無線技術根本不同。NFC使用在兩個線圈之間共享的電磁場進行通信，而所有其他無線技術發(fā)射無線電波。

　　由于NFC通過兩個電磁耦合在一起的線圈進行通信，因此工作范圍很小。兩個耦合線圈基本上形成具有空氣芯的變壓器。

　　NFC最常見的用途是非接觸式支付系統(tǒng)。雖然支付數(shù)據(jù)當然是加密的，但NFC的極短操作范圍也有助于消除附近其他人破解交易的可能性。

　　NFC允許使用無源NFC標簽。在這種情況下，被動意味著沒有電源。相反，無源標簽由NFC讀取器設備的電磁場供電。通信和功率傳輸都發(fā)生在兩個耦合線圈之間。

　　無源標簽的優(yōu)點是它們簡單，便宜，小巧，并且?guī)缀鯚o限期，因為沒有電池。還提供有源標簽，其中包括電池。

　　作為旁注，無線充電，通過將設備放置在充電墊上為設備充電，也可以利用兩個耦合線圈之間的相同功率傳輸現(xiàn)象。

　　三、低功耗/短程/低數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術

　　創(chuàng)建低功耗，低數(shù)據(jù)網(wǎng)絡有四種常用技術：藍牙低功耗，Zigbee，Z-Wave和6LoWPAN。

　　如果我們的產(chǎn)品是電池供電的，并且需要在短距離內(nèi)發(fā)送相對較少的數(shù)據(jù)，那么這四種技術中的一種可能是最佳解決方案。

　　所有這四種技術支持的關鍵特性稱為網(wǎng)狀網(wǎng)絡，有時也稱為多對多網(wǎng)絡。

　　通常，要將數(shù)據(jù)從設備A發(fā)送到設備C，您必須在設備A和設備C之間形成直接連接。對于藍牙和WiFi Direct等對等技術就是這種情況。

　　但是通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡，我們可以通過設備B將數(shù)據(jù)從設備A發(fā)送到設備C.數(shù)據(jù)從設備A發(fā)送到設備B，設備B然后將數(shù)據(jù)中繼到設備C。這允許我們創(chuàng)建龐大的互連設備網(wǎng)絡可以覆蓋功率極低的大面積區(qū)域。

　　例如，假設有26個標記為A到Z的設備，這些設備在每個設備之間以30米左右的距離間隔開。通常情況下，如果將設備A的數(shù)據(jù)一直發(fā)送到距離750米遠的設備Z，則需要一臺功率相當大的發(fā)射機。這需要具有大電池的產(chǎn)品。

　　但是通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡，我們可以將數(shù)據(jù)從設備A中繼到設備B，再到設備C等，直到設備Z.沒有一個設備必須傳輸超過一百英尺的數(shù)據(jù)，因此需要的功率由每個設備都小得多。

　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡可以打開很多非常有趣的應用程序。

　　1. 藍牙低功耗(BLE)

　　藍牙低功耗不僅僅是藍牙經(jīng)典的低能耗版本。事實上，它的應用程序與普通藍牙完全不同。

　　藍牙LE可能是小隱參與過的項目中最常見的無線功能類型。

　　BLE有許多應用，但最常見的一種是傳輸傳感器數(shù)據(jù)。每分鐘測量一次溫度的傳感器設備，或者每10分鐘記錄并傳輸其位置的GPS設備就是一些例子。

　　在許多情況下，藍牙LE產(chǎn)品僅使用小型紐扣電池供電。如果數(shù)據(jù)不經(jīng)常發(fā)送，則從紐扣電池運行的BLE設備可能具有一年或更長的電池壽命。

　　藍牙LE受到手機和平板電腦的廣泛支持，使其成為將產(chǎn)品與移動應用程序連接的理想解決方案。它還支持高達1Mbps的下降傳輸速度(經(jīng)典藍牙可以達到2-3 Mbps)。

　　BLE支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡，它允許最多32,767個設備的網(wǎng)狀網(wǎng)絡!

　　除非你有充分的理由選擇其他技術之一(Zigbee，Z-Wave和6LoWPAN)，否則小隱強烈建議你使用藍牙LE。它無疑是最簡單的無線技術，功耗極低，是最受支持的技術。

　　2. Zigbee

　　Zigbee是另一種短距離網(wǎng)絡技術，在許多方面類似于具有類似應用的藍牙LE。它使用相同的2.4 GHz載波頻率，功耗極低，在類似范圍內(nèi)運行，并提供網(wǎng)狀網(wǎng)絡。

　　實際上，Zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡可以包含多達65,000個設備，這是藍牙LE可以支持的兩倍。但是，我還沒有看到推動任何限制的應用程序。

　　Zigbee主要用于家庭自動化應用，如智能照明，智能恒溫器和家庭能源監(jiān)控。它還常用于工業(yè)自動化，智能儀表和安全系統(tǒng)。

　　3. Z-Wave

　　Z-Wave是一種專有無線技術，主要與家庭自動化市場中的Zigbee和BLE競爭。

　　與使用流行的2.4 GHz頻段的BLE和Zigbee不同，Z-Wave使用低于1GHz的頻段。如果你希望在全球范圍內(nèi)銷售產(chǎn)品，則許多國家/地區(qū)的確切頻段會有所不同。

　　載波頻率較低有兩個顯著優(yōu)點：增加范圍和減少干擾。較低頻率的無線電波進一步傳播。

　　Z-Wave使用的頻段往往沒有那么擁擠。較低載波頻率的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速度較低，最終比藍牙LE慢近10倍。

　　Z-Wave支持最多232個設備的小型網(wǎng)狀網(wǎng)絡，這對大多數(shù)應用來說已經(jīng)足夠了。

　　4. 6LoWPAN

　　6LoWPAN是Zigbee的新競爭對手。主要區(qū)別在于6LoWPAN是基于IP的網(wǎng)絡，如WiFi。與Zigbee和Z-Wave一樣，6LoWPAN主要用于家庭自動化應用和智能電表。

　　四、局域網(wǎng)(LAN)技術

　　如果你的產(chǎn)品需要訪問互聯(lián)網(wǎng)，并且將始終在WiFi接入點附近使用，那么WiFi就是答案。由于其適度的覆蓋區(qū)域，WiFi被稱為局域網(wǎng)(LAN)技術。

　　WiFi快速，便宜，易于實施，具有良好的操作范圍，并且可以廣泛使用。至少對于移動產(chǎn)品而言，WiFi的最大缺點是功耗。由于功耗較高，如果您不需要WiFi提供的性能，通常最好使用其他無線技術。

　　五、遠程蜂窩技術

　　如果你的產(chǎn)品需要訪問云，但它不會始終位于WiFi接入點附近，那么你的產(chǎn)品就可能需要蜂窩無線電進行長途通信。

　　1. GSM / GPRS

　　長期以來，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉SM(全球移動通信系統(tǒng))與GPRS(通用分組無線電服務)相結合已成為不需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠a(chǎn)品最常用的蜂窩技術。這主要是由于GSM / GPRS硬件的廣泛可用性和相對低的硬件成本。

　　然而，世界上大多數(shù)蜂窩運營商都在逐步淘汰GSM，因此他們可以為需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)?G和5G智能手機釋放更多帶寬。

　　最可能的選擇是將硬件從GSM解決方案升級到LTE蜂窩技術，但隨之而來的是價格大幅提升。

　　2. LTE

　　LTE是一種4G蜂窩技術，支持比GSM更快的數(shù)據(jù)速率。如果你的產(chǎn)品需要非?？焖俚姆涓C數(shù)據(jù)傳輸速度，那么LTE可能是最佳選擇。

　　但是，如果你的產(chǎn)品并不真正需要這種級別的數(shù)據(jù)速度，那么你將支付您根本不需要的硬件。嵌入式GSM模塊，只需十幾元，而LTE模塊的價格可能超過140元。LTE的運營商服務成本也將明顯高于GSM。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設備的大量普及，這種技術選擇的差距變得更加明顯。不過，這個差距正在被低功耗遠程技術所填補。

　　六、低功耗遠程技術

　　如果你需要長距離，低數(shù)據(jù)通信，就像許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品一樣，那么你的技術選擇并不像其他應用那樣清晰。這種類型的網(wǎng)絡通常被稱為LPWAN或低功率廣域網(wǎng)。

　　例如，如果你的產(chǎn)品在遠程位置收集天氣數(shù)據(jù)并自動將該數(shù)據(jù)上傳到云，則可能需要LPWAN技術。正如小隱已經(jīng)指出的那樣，GSM或LTE蜂窩技術都不適合低數(shù)據(jù)速率應用。

　　還有其他無線技術可以解決這個問題，包括LoRa，NB-IoT和LTE-M。不幸的是，這些都不是廣泛支持的全球標準。這使得許多產(chǎn)品的實施具有挑戰(zhàn)性或不可能性，具體取決于它們的銷售地點。

　　1. LoRa / LoRaWAN

　　LoRa(Long-Range的縮寫)可以在某些區(qū)域進行超過10公里的遠距離通信，同時耗電量很小。它是Semtech在2012年收購的專有無線技術。

　　LoRa是指底層技術，可以直接用于點對點通信。LoRaWAN是指上層網(wǎng)絡協(xié)議。

　　如果你正在尋找低功耗，長距離，點對點的解決方案，那么LoRa是一個很好的選擇。你通?？梢再徺I比LoRaWAN模塊便宜的LoRa模塊。

　　如果希望產(chǎn)品連接到現(xiàn)有的LoRaWAN網(wǎng)絡，則需要包含網(wǎng)絡層的更昂貴的LoRaWAN模塊。

　　雖然LoRa的設計可以在很大范圍內(nèi)運行，但它并不是可以連接到移動網(wǎng)絡的蜂窩技術。這使得它更簡單，實施起來更便宜，但它的應用程序是有限的。

　　例如，如果你的產(chǎn)品需要遠程訪問云，那么還需要提供LoRa網(wǎng)關設備以連接到Internet。網(wǎng)關設備連接到互聯(lián)網(wǎng)，并與任何遠程LoRa設備通信。

　　假設在操作范圍內(nèi)沒有LoRa網(wǎng)關，LoRa不為任何單個遠程設備提供遠程訪問云的方法。

　　2. NB-IT

　　與LoRa / LoRaWAN不同，NB-IoT是一種蜂窩技術。這意味著它更復雜，實施起來更昂貴，并且消耗更多功率。但是，它提供更高質量的蜂窩連接和直接訪問互聯(lián)網(wǎng)。

　　NB-IoT僅用于傳輸非常少量的數(shù)據(jù)。NB-IoT的最大缺點是可用性有限。

　　3. LTE-M

　　如果你的產(chǎn)品需要比LoRa或NB-IoT支持的數(shù)據(jù)速率更高的遠程蜂窩接入，那么LTE-M可能是最佳選擇。

　　該技術適用于需要直接連接到4G移動網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)設備。它是LTE蜂窩技術的一個子集，針對小型電池運行的低數(shù)據(jù)速率設備進行了優(yōu)化。

　　LTE-M在幾個關鍵方面與標準LTE不同。 首先，實施起來更便宜，其次，因為由于帶寬更有限，可以使用更簡單的芯片。

　　其次，它針對降低功耗進行了優(yōu)化，以免快速耗盡小電池。最后，蜂窩服務成本顯著降低，因為你沒有使用接近標準LTE所需帶寬的任何地方。

　　結語：小隱認為選擇無線技術的關鍵是縮小我們的要求。這其中，所需的工作范圍，數(shù)據(jù)傳輸速度，功耗和成本則是選擇無線技術的主要標準。