物聯網系統中為什么要使用ZETA LPWAN 模組

物聯網系統中使用ZETA LPWAN模組的原因主要基于以下幾個方面：

1、技術優勢

低功耗廣域網（LPWAN）特性：ZETA技術是一種基于UNB的低功耗廣域網技術協議標準，具有覆蓋范圍廣、服務成本低、能耗低等特點。這些特性使得ZETA LPWAN模組非常適合物聯網環境下廣域范圍內數據交換頻次低、連接成本低、適用復雜環境的連接需求。

高性能與擴展性：ZETA技術通過重新定義OSI參考模型中的物理層、數據鏈路層和網絡層，實現了更高速率、更廣覆蓋和更好擴展性。與同類LPWAN技術相比，ZETA在通訊距離、穿透性和數據丟失率等方面表現出色，能夠大幅降低應用落地成本。

2、安全性

高安全加密技術：ZETA LPWAN模組采用RSA非對稱加密、AES加密算法、HMACMD5鑒權算法等技術，確保數據傳輸過程中的安全性和完整性。這些加密技術使得ZETA模組可應用于對安全自主要求較高的領域。

3、體積與功耗

小型化與低功耗：ZETA通訊模組體積小巧（如17.715.82.0mm），適用于對功耗和體積要求嚴苛的場景，如手表、手環、胸卡等可穿戴設備。同時，模組支持不同的功耗模式（如深度睡眠、普通睡眠、待機），進一步降低了能耗。

4、廣泛應用場景

多領域應用：ZETA LPWAN模組廣泛應用于車載運輸、智慧能源、無線支付、智能安防、智慧城市、無線網關、智能工業、智慧生活、智慧農業等多個領域。其強大的覆蓋能力和低功耗特性使得ZETA模組成為物聯網系統中不可或缺的一部分。

5、國產化與自主可控

全棧國產化：ZETA LPWAN通訊模組從技術到生產均實現了全棧國產化，這有助于提升國內物聯網技術的自主可控能力。同時，與多家全球企業的深度合作也進一步增強了ZETA技術的國際競爭力。

綜上所述，物聯網系統中使用ZETA LPWAN模組的原因主要包括其技術優勢、安全性、體積與功耗優勢、廣泛應用場景以及國產化與自主可控等方面。這些優勢使得ZETA模組成為物聯網系統中實現高效、安全、低成本連接的重要選擇。

本文會再為大家詳解無線通信模塊家族中的一員——ZETA LPWAN模組

ZETA定義

ZETA是由縱行科技自主研發的低功耗物聯網通信技術，通過自研Advanced M-FSK(?)無線通信基帶，使ZETA能做到傳統LPWAN技術的1/6功耗、1/8頻譜占用壓縮，同時最高速率提升了6倍。ZETA是全球首個支持分布式組網、首個為嵌入式端智能提供算法升級的LPWAN通訊標準，其愿景是通過持續的技術創新，研發10美分成本、10公里覆蓋、10mw功耗甚至無源的窄帶通信芯片IP，實現更下沉的LPWAN 2.0泛在物聯。

ZETA通信技術原理

1、物理層設計

超窄帶通信：

Zeta協議使用超窄帶進行通信，單信道占用帶寬僅3.8KHz，支持100/300/600bps的典型通信速率，最大速率可支持到50kbps。這種超窄帶通信方式使得Zeta技術能夠在保持低功耗的同時，實現遠距離的數據傳輸。

Advanced M-FSK調制方式：Zeta技術采用Advanced M-FSK調制方式，該方式兼具Sigfox的窄帶通信優勢和LoRa的擴展性，可以在較小帶寬中傳輸相對較高的速率。同時，Advanced M-FSK調制方式還具有很好的抗干擾特性，包括基于頻譜擴展的信號干擾。

低功耗設計：

Zeta協議通過多種低功耗設計來降低設備的能耗，如深度休眠、分時隙上行等。這些設計使得Zeta設備在不需要傳輸數據時能夠進入低功耗休眠狀態，從而延長電池壽命。

2、數據鏈路層設計

雙向通信：

Zeta協議支持上行和下行雙向通信。上行通信主要用于傳感器數據采集和上報，下行通信則用于配置、查詢和控制等操作。這種雙向通信能力使得Zeta技術能夠應用于更復雜的物聯網場景。

協議多樣性：

Zeta技術提供了多種協議以應對不同的應用場景需求，如ZETA-P（低時延）、ZETA-S（時頻復用）、ZETA-G（協議精簡）等。這些協議在數據傳輸速率、覆蓋范圍、功耗等方面各有側重，以滿足不同場景下的需求。

3、網絡層設計

網絡架構：

Zeta網絡架構為典型的星型拓撲，但為了面向多種物聯網場景并降低落地成本和難度，Zeta網絡還創新地實現了樹狀MESH架構。這種架構包含AP、智能路由、終端和管理平臺等節點，通過智能路由的引入進一步擴展了覆蓋范圍并提高了網絡靈活性。

設備鑒權與安全：

Zeta協議通過入網鑒權、通信加密算法、鑒權及數據加密等方式確保網絡協議及數據安全。設備接入時需要進行接入鑒權以避免非Zeta終端接入網絡。同時采用輕量級加密算法Keeloq對報文數據域進行加密以保證數據傳輸的安全性。

4、工作原理

數據傳輸流程：

當Zeta設備產生數據時，會立即進行發送（在ZETA-P協議中）。數據通過無線信號傳輸到最近的AP或智能路由節點，然后經過多跳傳輸最終到達管理平臺。管理平臺可以對數據進行處理和分析，并通過下行通信向終端發送控制指令。

網絡同步與維護：

為了維持網絡的穩定性和可靠性，Zeta網絡需要進行定期的網絡同步和維護。例如，節點設備需要定期向管理平臺發送心跳包以確認其在線狀態；管理平臺也會通過下行指令對節點設備進行配置和更新等操作

ZETA技術特性

1、成本：

Zeta技術通過自研Advanced M-FSK無線通信基帶，實現了傳統LPWAN技術的低成本優勢。據資料顯示，Zeta技術的成本約為傳統LPWAN技術的1/10，這使得它在物聯網大規模部署時具有顯著的經濟性。

2、功耗：

Zeta技術在功耗方面表現出色，僅為傳統LPWAN技術的1/6。這種低功耗特性使得Zeta設備能夠長時間運行而無需頻繁更換電池，降低了維護成本。

3、頻譜占用：

Zeta技術的頻譜占用壓縮至傳統LPWAN技術的1/8，這意味著在相同的頻譜資源下，Zeta技術可以支持更多的設備連接，提高了頻譜資源的利用率。

4、通信速率：

Zeta技術在通信速率上有所提升，最高速率可達50kbps，相比傳統LPWAN技術提升了6倍。這使得Zeta技術在需要較高數據傳輸速率的物聯網應用中具有優勢。

5、覆蓋范圍：

Zeta技術支持多級智能路由，進一步擴展了覆蓋范圍。在協議安全方面，Zeta協議通過入網鑒權、通信加密算法等方式確保網絡協議及數據安全。這使得Zeta技術在需要遠距離通信和廣泛覆蓋的物聯網場景中更具競爭力。

ZETA協議與標準

協議多樣性：Zeta技術提供了多種協議模式（如ZETA-P、-S、-G、-H），以支持不同應用場景下的需求。這種靈活性使得Zeta技術能夠更好地適應物聯網市場的多樣化需求。

完全國產自研：Zeta技術是完全由國內企業自主研發的，具有全國產知識產權認證及資質。這避免了關鍵技術被國外廠商卡脖子的風險，提高了供應鏈的可靠性和安全性。

ZETA優勢

1、國產自主標準

全棧國產化：ZETA通信技術實現了模組、芯片、協議、終端及云平臺的全棧國產化，避免了關鍵技術被人卡脖子的問題，供應鏈更安全可靠。這一優勢在當前國際環境復雜多變的背景下顯得尤為重要。

政策支持：由于ZETA是國產自主標準，因此在政策上可能獲得更多的支持，有助于其在國內市場的推廣和應用。

2、技術性能優越

分布式組網：ZETA技術支持分布式組網，網絡覆蓋效果更好、布網更靈活、網絡成本更低。這種組網方式使得ZETA能夠更好地適應各種復雜的網絡環境，提高網絡的可靠性和穩定性。

超窄帶技術：ZETA采用超窄帶技術，通訊抗干擾性更強，頻譜資源占用更節約。這有助于在有限的頻譜資源下實現更高效的通信，降低通信成本。

高接收靈敏度：ZETA的接收靈敏度最高可達-149.2dBm，這一指標優于其他LPWAN技術，使得ZETA在遠距離通信中具有更好的表現。

3、經濟節能

低功耗：ZETA技術具有低功耗的特點，使得物聯網設備在休眠模式下的耗電非常少，有助于延長設備的電池壽命。根據相關數據，使用ZETA技術的物聯網設備的電池壽命預計為5到10年。

低成本：ZETA技術通過優化通信協議和硬件設計，降低了通信成本和設備成本。同時，由于其低功耗特性，也降低了設備的維護成本和能源消耗成本。

4、應用場景廣泛

多協議支持：ZETA支持多種協議模式（如ZETA-P/S/G/H），能夠根據不同的應用場景進行靈活配置和定制。這種靈活性使得ZETA能夠適用于更多行業、更多應用場景。

快速部署：ZETA技術在傳統LPWAN的穿透性能基礎上，進一步通過分布式接入機制實現快速部署。這種快速部署能力有助于縮短項目周期，提高項目效率。

5、安全性高

強安全特性：ZETA通信技術具有強安全特性，能夠保障數據傳輸的安全性和可靠性。這對于需要高安全性的應用場景（如金融、醫療等）尤為重要。

ZETA劣勢

1、技術成熟度與標準化

技術成熟度：

相對于一些已經廣泛應用多年的LPWAN技術（如LoRa、NB-IoT等），Zeta技術可能還處于相對較為新興的階段。因此，其技術成熟度可能相對較低，需要更多的實際應用和驗證來不斷完善。

標準化程度：

盡管Zeta技術已經擁有全國產知識產權認證及資質，但在國際標準化方面可能還有待進一步推進。標準化程度的高低直接影響到技術的互操作性和市場接受度。

2、網絡覆蓋與部署

網絡覆蓋：

雖然Zeta技術支持多級智能路由以擴展覆蓋范圍，但在一些極端或特殊環境下（如深山、地下室等），其網絡覆蓋能力可能仍然受限。

3、部署成本：

雖然Zeta技術本身具有低成本優勢，但在實際部署過程中，可能還需要考慮網關、智能路由等基礎設施的建設和維護成本。這些成本可能會因具體應用場景的不同而有所差異。

4、性能與限制

通信速率：

盡管Zeta技術在通信速率上有所提升，但與一些高速率的無線通信技術相比（如5G、Wi-Fi等），其通信速率仍然相對較低。這可能會限制其在需要高速數據傳輸的應用場景中的使用。

數據延遲：

由于Zeta技術采用低功耗設計，其數據傳輸可能會存在一定的延遲。這種延遲對于某些對實時性要求較高的應用場景（如遠程控制、實時監控等）可能會帶來一定的影響。

設備兼容性：

由于Zeta技術是自研技術，其設備兼容性可能相對有限。這意味著在與其他廠商的設備或系統進行集成時，可能需要更多的適配和調試工作。

5、安全性與隱私

安全性：

盡管Zeta技術采用了多種安全措施來確保數據傳輸的安全性，但在面對復雜多變的網絡攻擊時，其安全性仍然需要不斷加強和完善。

隱私保護：

在物聯網應用中，隱私保護是一個重要的問題。Zeta技術需要更加關注用戶數據的隱私保護，避免數據泄露和濫用。

ZETA各通信參數指標關系

不過，對于某些領域的應用，距離、速率、功耗等這些要求都會有所不同，很難通過一種特定的技術來滿足所有應用的要求，例如：在無線通信領域，想要降低數據傳輸的時延，往往需要提高傳輸的數據速率，但是數據速率也并非越高越好，速率越高信號就越容易產生衰減，導致傳輸距離就會變短。

相反，如果想要更廣的信號覆蓋，就需要降低信號傳輸的速率或者提高信號發射的功率，但是功率的提高又會帶來功耗的增加。還有，很重要的一點就是頻譜資源，頻譜資源是有限的，非常珍貴，通常由國家嚴格管理。傳輸速率的提高往往也會消耗更多的頻譜資源，想要傳輸更多的上行數據，就需要犧牲一點下行資源，相反亦然。所以，如何管理、利用好資源來傳輸更多的應用數據也極其關鍵。

ZETA通信協議與場景關系

對于覆蓋范圍和電池壽命比較敏感的應用，如智慧農業，在對溫度、濕度、光照等環境參數采集時，我們不需要太實時的關注這些采集數據，通常只要幾十分鐘內能感知到就行，更關注的是設備的電池壽命，傳輸距離以此來減少我們的布網成本。這個時候，我們就需要有一套能滿足這種應用的廣覆蓋、低功耗、低成本的系統。

對于設備控制敏感的應用，如工業或者電網系統的智能表具控制，通常需要非常實時的控制或者采集數據，時延在秒級以內。這個時候就要提高數據速率跟實時監聽下行數據，因此需要犧牲功耗跟覆蓋范圍來滿足低時延的要求，所以就需要有對時延、上下行資源嚴格控制的系統來滿足這種應用。

對于成本敏感的應用，如物流托盤資產管理/貨物跟蹤場景，通常我們只關心貨物在不在，在哪里，并不需要對其有任何控制，設備的電量需要有一定的保障，最主要的成本需要非常低，成本效益極其關鍵，這個時候我們就可以犧牲掉下行資源來達到極低的功耗跟硬件成本。

對于設備量、數據量敏感的應用，如果智慧城市、智慧園區的布網中需要很多的傳感器設備如溫度、濕度、水壓、水流、煙感等，設備量往往比較多；數據傳輸的頻率也比較高，有可能幾分鐘就需要傳輸一次上行數據，對下行控制的需求也不會太頻繁。這時候就需要一套系統能合理的管理數據的傳輸、降低數據沖突的概率，并且保證數據的可靠性、安全性。

因此，我們需要有不同的物聯網協議來實現物聯設備更順暢的通信。基于此，縱行科技推出了 5 大物聯網通信協議。本文將分別介紹各個 ZETA 協議的特點，以幫助大家選擇哪種協議更適合您的物聯網項目。

ZETA-P (Panging)：Mesh 自組網、低時延、基于 Alopha 協議設計、遠程批量升級。

ZETA-S (Time Synchronized Multi-hop)：Mesh 自組網、TDM 系統、低碰撞率、遠程批量升級。

ZETA-G(taG)：僅單向上行、極低成本。

ZETA-C(Controlling)：Mesh 自組網、下行鏈路優先、具有多播、輪詢功能、遠程批量升級。

ZETA-H（High Data Rate）：Mesh 自組網、大幀數據傳輸、資源調度、遠程批量升級。

5 種 ZETA 協議詳情介紹

01 ZETA-P 協議

接入網絡：模塊將在訪問網絡時選擇最佳的 AP 路由。

網絡自愈：網絡不穩定的網絡設備將自動優化其路由。

數據上行：只要產生數據，就立即發送。

數據下行: 兩種接收下行模式，ACK 下行：僅在上行傳輸后接收數據，省電模式；實時下行：始終從云上接收數據，功耗高。

樹狀拓撲：低功率網狀中繼可以建立最多 4 跳樹式網絡。

02 ZETA-S 協議

接入網絡：模塊將在訪問網絡時選擇最佳的 AP 路由，入網成功后獲取工作時隙跟頻率。

網絡自愈：網絡不穩定的網絡設備將自動優化其路由。

數據上行：模塊在分配的時隙和分配的工作頻率下傳輸數據。

數據下行: 兩種接收下行模式，ACK 下行：僅在上行傳輸后開啟接收下行時隙接收數據，省電模式；實時下行：在指定時間內從云接收數據（時間在服務器上可配置）。

樹狀拓撲：低功率網狀中繼可以建立最多 3 跳樹式網絡。

03 ZETA-G 協議

接入網絡：在服務器上進行數據合法性校驗。

數據上行：模塊在信道監聽后發送數據（如果有多個 AP，則接收多個數據）MS 只用于發送數據，AP 只用于接收數據。

04 ZETA-H 協議

接入網絡：模塊將在訪問網絡時選擇最佳的 AP 路由，入網成功后獲取工作時隙跟頻率。

網絡自愈：網絡不穩定的網絡設備將自動優化其路由。

數據上行：資源調度，模塊需要發送上行數據時需要向 AP 進行資源請求，由 AP 完成資源調度，分配空口資源后才能上行。

數據下行: 尋呼下行降低功耗。

樹狀拓撲：低功率網狀中繼可以建立最多 2 跳樹式網絡。

05 ZETA-C 協議

接入網絡：模塊將在訪問網絡時選擇最佳的 AP 路由，入網成功后獲取工作時隙跟頻率。

網絡自愈：網絡不穩定的網絡設備將自動優化其路由。

數據上行：主動上行：模塊在分配的時隙和分配的工作頻率上傳輸數據。（較高延時）

輪詢反饋：輪詢指令后立即上行，頻率資源由 AP 調度。（極低時延）

數據下行: 具有連續的接收下行窗口，實時從云上接收數據。（極低時延）

樹狀拓撲：網狀中繼最多可以建立 2 跳樹式網絡。

5 種 ZETA 協議參數指標

ZETA不同場景協議應用示例

智慧農業

在農業中，傳感器設備需要較長的電池壽命。對于環境的變化通常不需要很實時，如溫度、濕度的變化幾十分鐘或幾個小時更新一次都可以接受，通常這些數據的數據量都比較小，并且不需要很實時的下行控制，ZETA-P 是很不錯的選擇。

智慧城市

在智慧城市的建設中，溫度、濕度、水流、水質、漏水傳感器設備也發揮著重要的作用，這些檢測告警需要較實時地通知到管理部門及時響應，通常需要半小時左右上報一次數據。因此，對于設備量較多、單次上報數據量不大的場景，ZETA-S 是個很好的選擇。

智慧工業

在工業領域中，對機械設備進行實時監控，進行預測性維護可防止生產線意外停機，避免造成較大損失。如果您需要采集邊緣 AI 的原始數據（如設備振動數據），這些數據通常較大（幾十 K 或幾百 K），并且需要保證數據的準確性，ZETA-H 可以滿足這種應用需求。

智能電網

在電網系統中，通常需要對各種表具進行實時的數據采集及控制。由于設備通常接著市電，功耗的要求不高，ZETA-C 的下行時延極低，可以很好的滿足這種需求。

物流托盤資產管理/跟蹤

目前，物流管理中需要跟蹤托盤，以確定貨物的位置和狀況。在此場景中，設備成本和電池壽命是用戶最關心的。ZETA-G 可以很好地滿足這種需求，物流公司可以搭建自己的倉網來管理資產。同時，低成本的物流標簽也可以配合縱行科技的高速公路網來實現貨物的跟蹤。

供應商A：縱行科技

https://www.zifisense.com/

1、產品能力

（1）主推型號1：SMZT-ST31

對應的產品詳情介紹

1 概述

ZETA 低功耗廣域物聯網模塊是縱行科技推出的，高度集成的低功耗窄帶通信

模塊。該模塊內置 ZETA ?協議，可接入縱行科技大范圍無縫覆蓋的城域物聯

網蜂窩。采用 UART 透明傳輸接口，提供標準的感應器接口以及簡單友好的

二次開發指令集。基于該模塊，開發者可以快速實現大規模大范圍覆蓋的物

聯網應用，同時將開發的成本和風險降至最低。

2 應用范圍

? 無線計量和無線智能電網

? 物流跟蹤、倉庫巡檢、電子標簽等

? 工業儀器儀表無線數據采集和控制

? 住宅與建筑物（智能家居）控制

? 電子消費類產品無線遙控

? 無線報警與安全系統

? 無線傳感器網絡

? 其他類似低功耗小數據應用

3 基本特點

? 物聯網終端與云端數據透傳

? 自帶系統時鐘輸出

? 低功耗，待機電流 5uA 以下

? 高穩定性，可靠性達到工業級別

? SMD 元件，體積小

4 技術參數

測試條件：TA=25°C，VCC=3.3V

硬件參考設計

2、支撐

（1）技術產品

技術資料

C3020405_2G-3G-4G-5G模塊_MSZT-ST31_規格書_ZIFISENSE(縱行科技)2G_3G_4G_5G模塊規格書

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審核編輯 黃宇