物聯網中常見的通信技術有哪些？物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后信息技術產業的第三次發展浪潮。通信技術能夠使物聯網將 感知到的信息在不同的終端之間進行高效傳輸和交換，實現信息資源的互通和共享，是物聯網各種應用功能的 關鍵支撐。通信技術有很多，下面選幾個在物聯網應用比較適合的和大家詳細分析其特點和適用場景。

LoRa是一種遠距離的調制技術，由法國的Cycle。公司研發，后來被美國的Semtechf升特)收購。其特點 是具備較長的傳輸距離，它是基于線性擴頻(CSS)的一個變種，具備向前就糾錯的(FEC)的能力，同時具 備較高的接收靈敏度和抗噪聲能力。在國內LoRa是運行在免費的頻段470?510MHz之間。

LoRaWAN是基于LoRa的一種通訊協議，相比LoRa它除了包含物理層的定義還包含了數據鏈路層的定 義，LoRa可以通過擴頻因子(SF)調節通訊速率和距離，擴頻因子越大傳輸速率就越小，但傳輸距離就會越 遠。這就好比同樣油量的摩托車可以跑得快、跑得遠，但是栽重很小，而貨車就可以帶很多東西，但是跑得就 會比較慢且距離很短。因此在設置擴頻因子時就需要個根據數據量和傳輸距離做取舍。

LoRaWAN的單通道實際速率大約0.3-11kbps,目前國內常用的終端芯片有SX1276和SX1278兩種， 網關芯片有SX1255、SX1301、SX1308等型號。其拓撲結構是星型拓撲，即每個網關通過網絡將數據傳輸 到中央服務器，節點會將數據同時發送至多個網關，由中央服務器進行冗余檢測和其他的處理。其網關容量主 要取決于數據的并發大小。

LoRaWAN具有A類、B類、C類的通訊模式。

終端雙向通訊（A類）：

節點隨時可以發送信息給網關，發送后會打開兩個持續時間很短的接收窗口用于接收網關的下行數據，通 過這種方式實現上下行的通訊。這種方式節點會在需要時隨時發送信息給網關，并不會與網關溝通確認發送信 息的時機。這種方式其優點是通訊邏輯簡單，不會因為與網關確定數據上報時間而增加通訊次數導致電星的消 耗，但這種方式會遇到數據碰撞的問題。此類方式適用于僅做數據上報、不需要精準的執行指令操作、對電量 消耗比較敏感，且能接受一定數量數據丟失的傳感器，適用與電池供電設備。

具備特定時間接收窗口的雙向通訊（B類）：

B類方式在A類方式的基礎上增加了更多的接收窗口用于接收數據，B類方式會通過接收網關發來的信標來 完成時間同步，基于時鐘同步會按照設定在特定的時間開啟更多的接收窗口，網關基于開啟的窗口時間就可以 主動給節點發送數據了。這種方式適用于除了被動的接收數據下發數據之外還需要在特定的時間下發數據被節 點。

最大接收窗口通訊（C類）：

C類方式除了在發送數據時，其他時間接收窗口是一直處于開啟中。這種方式功耗最大的，不過服務器可 以隨時下發數據，數據延退最小。通常這種方式適用于有源設備或隨時需要接收數據和指令的執行器。

綜合上面的信息可以得知LoRaWAN是一種覆蓋范圍廣（無遮擋十幾公里，有遮擋幾公里）、功耗低、傳輸速 率在十幾kbps、免費可搭建私有網絡的通訊技術，結合這些特點我們可以分析出其大多是應用在那些數據星 小、設備所在區域較廣、需要搭建私有網絡的場景，比如農業監控、環境數據采集、市政設備狀態的上報等行 業。

關于影響功耗的因素有很多比如通信類型、擴頻因子、數據大小、通信間隔、電池容量、傳感器本身耗電 等，之前看了很多文章是說LoRa可以使用XX年，但是絲毫不提以上影響待機時長的參數，對于這種沒有參考 意義的數據真是看了不如不看。以下功耗參數是朋友實際項目的數值，雖然缺乏通訊模式、擴頻因子、數據間 隔以及傳感器本身耗電的因素，但還是具備一些參考意義的。

NB-IOT是一種低功耗、覆蓋廣的物聯網通信技術，它是構建于現有的蜂窩網絡之上，占用200KHZ頻 段。只要開辟出200KHZ頻段即可直接部署在GSM網絡、UMTS網絡和LET網上。

聯通和移動部署在900MHz、1800MHz頻段，電信部箸在800MHzo傳輸速率大于160kbps,小于 250kbps,采用雙半工模式。覆蓋范圍與LoRa基本無異郊區可達到十幾公里，市區可達幾公里，其低功耗方面主要在通訊協議上做了優化，較少不必要的通訊數據，同時采用休眠機制節省電星消耗。 NB-IOT屬于授權頻段無法搭建私有網絡，因此我也沒有太細致的去了解其功耗和實際通訊速率。

由于NB-IOT可部箸在現有的蜂窩網絡上，所以目前一二線城市基本全部覆蓋。NB-IOT的比較適用于數 據量小、要求低功耗、設備區域較廣、設備移動性強的場景，OFO就使用NB-IOT通訊，正好満足其數據量 小、低功耗、設備區域光數星多、且不斷移動位置的需求。

ZETA是上海縱行推岀的非授權頻段的LPWAN （低功耗廣域網）標準。該標準是使用UNB （超窄帶）的 多信道通信，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。網上相關ZETA 的資料比較少，我是去拜訪過一次，了解到其特點是2KHz超低頻段（如果我沒記錯的話），除了低功耗之外 在通訊協議上有點類似LoRa和ZigBee的結合，可以實現多跳自組網，以及分配確認通訊時間等機制，中繼設 備可以通過電池供電實現超過1年的工作時間。

以上說的廣域網的物聯網通訊技術，下面我們就看看局域網的通訊技術。像是WIFI、藍牙都是常見的局域網通訊技術也都有在物聯網方面的應用，由于這兩中技術比較常見我們就 不多說了，主要看看Zigbee在物聯網通訊方案的應用和特點。

ZigBee是基于IEEE802.15.4協議的低功耗短距離的無線通信技術，它主要運行在2.4GHz. 868MHz和 915MHZ3個頻段上，分別通訊速率是250kb/s、20kb/s和40kb/s。其接入設備量理論可以達到6萬多個設 備（實際接入設備了受通訊速率的限制，無法達到理論接入星）常規通訊范圍約20米。作為物聯網通訊技術 其同樣具備低功耗特點，在低耗電待機模式下，兩節普通5號干電池（5000~6000mah）可使用6個月以上 （僅做參考此參數未獲取各種影響功耗的詳細條件）。

ZigBee因為是使用的免費授權頻段，所以是可以搭建私有網絡的。同時它還支持多跳通訊，也就是一個 設備即可接收數據也可以轉發數據，這樣就可以通過多跳的方式利用中繼設備將數據轉發到可以上云的網關。 在信號較弱的地方可通過增加中繼設備來提高覆蓋面積和信號強度，而不需要增加可以將數據上云的網關。

除上述特點為ZigBee還具備雙向確認的特點，也就受控設備接收到指令后會反饋執行結果給控制設備 （類似MQTT協議），同樣控制設備發出指令后也會監控是否收到反饋信號，如果沒有收到則意味著數據發生 碰撞，控制設備會重新發送指令以達到指令的絕對執行。針對控制類設備這點是十分友好。

之前聽說在小米有一個說法是“有源設備用WIFI,無源設備用藍牙”，不過現在小米和云丁也都使用起來了 ZigBee.我想也正是因為ZigBee功耗低、速率高（相比LoRa）,完全可以滿足家庭類監控設備和執行設備 的通訊要求，同時還可以通過中繼解決多房間的信號盲區以及搭建私有網絡的特點小米和云丁才會用它的，尤 其是低功耗可搭建私有網絡這個特點，不知道小米會不會在小愛同學上添加ZigBee模塊，讓其可以實現指令 的本地儲存和執行，畢竟網絡的異常還是比較常見，如果這些指令可以本地處理和執行那么對于物聯網設備的 穩定運行也是十分重要的。

LoRa、ZETA、SUB-1Ghz：適用于大項目、大區域、設備數量多、數據星不大、設備固定的場景。例 如，樓宇城市的設備狀態監控、環境監控、遠程控制等，或者農業環境、設備的監控和控制等，以及需要需要 搭建私有網絡的應用場景。LoRa在協議、規范、生態都比較成熟，適合大部分企業使用。ZETA還在成長 期，在協議上有一些優勢，使用的話整體生態不太豐富成熟方案不太多。SUB-1Ghz需要自己開發通訊協 議，工作星較大，擴展其他品牌的設備比較困難，因此一般公司沒有太多精力去造輪子。

NB-loT：適用移動性強、設備分散、設備數量大、數據量小、設備獨立無需多設備協同的運行場景。例 如，移動物品或車輛的監控和控制、精度不高定位、樓宇城市的設備狀態監控、環境監控、遠程控制等場景。 NB-IOT三大運營商在一二線城市都已經鋪設，生態和方案都比較成熟沒有搭建基站的煩惱和費用，不過需要 和手機一樣繳納通訊流量費。

4G：適用于大數據量、功耗不敏感、移動性強、使用地區偏遠的場景。例如，車輛的通訊定位、鐵搭的 監控和控制、無其他物聯網通訊覆蓋的區域、設備數星少不值得搭建網關的一些場地。

ZigBee、藍牙、WiFi：適用于小區域、數據量稍大、設備固定、設備數量少、需要多設備聯動運行的場 景。例如，智能家居、獨立小商鋪等小區域的場所。ZigBee是比較適合上述場景的，其功耗、通訊速率合 適、協議完善穩定，可通過多跳覆蓋一個中型場所。藍牙方案成熟，不過功耗稍微有點高，保持長鏈接數量太 少。WiFi功耗太大，在無源設備基本無法使用，但通訊速率很高。

不同的場景和需求使用不同的通訊技術，在選型的時候可以先列岀硬性指標，然后再這個范圍內做有限的 調研和選擇。比如我們在選擇時的兩個硬性的指標是覆蓋范圍大、可搭建私有網絡。

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