物联网无线通信技术盘点 蓝牙/WiFi/Zigbee谁能成主流？

应用来说，标准的LTE网络太浪费了。LTE Cat 0和Cat 1是简化版本，可以为最大数据速率分别为1Mb/s和10Mb/s的M2M应用提供合适的解决方案。Cat 0和Cat 1使用现有的LTE带宽和正交频分多址（OFDMA）调制技术。这种长距离解决方案可以支持数公里的范围。

　　窄带物联网（NB-IoT）

　　将LTE用于物联网的一个相对较新的变体是窄带物联网。与使用标准LTE的全部10MHz或20MHz带宽不同，窄带物联网使用包含12个15kHz LTE子载波的180kHz宽的资源块。数据速率在100kb/s到1Mb/s范围之内。

　　这 种更加简化的标准可以为联网设备提供很低的功耗。此外，它可以作为一种软件叠加被部署进任何LTE网络。窄带物联网的资源块能够很好地适配进标准LTE信 道或保护带。当运营商重新划分它们较早的2G频谱时，它也能适配进标准的GSM信道。调制采用OFDMA下行链路和SC-FDMA上行链路。

　　SIGFOX

　　SIGFOX既是一种无线技术，也是一种网络服务。SIGFOX工作在868MHz和902MHz的ISM频段，但消耗很窄的带宽或功耗。

　　SIGFOX无线电设备采用了一种被称为超窄带（UNB）调制的技术，只是偶尔以低数据速率传送短消息。消息最长是12个字节，一个节点每天可以传送的消息数量最多是140条。由于是窄带宽和短消息，因此除了其162dB的链路预算外，它还可以达到数公里的长传输距离。

　　Weightless

　　Weightless是以物联网应用为目标的一系列开放无线技术标准。它有三种不同的版本，分别对应LPWAN市场中的不同细分领域。

　　最 简单的版本是用于低成本应用的Weightless-N。这个版本的目标是单工或单向用途，如传感器监视。它工作在不到1Gb的免许可ISM频段。调制采 用的是使用跳频技术的差分BPSK，可最大程度地减少干扰。具有完整签权功能的128位AES加密是这种技术的一个关键特性。由于是低数据速率和窄带宽通 道，传输距离可达5km。

　　无线技术一览表

　　如果需要更高性能的双向通信，Weightless-P也许是最好的选择。它同时使用了频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）技术，可管理访问多个 12.5kHz宽的信道。这种技术使用GMSK和交错QPSK调制，数据速率范围可从低速的200b/s一直到100kb/s。典型的最大传输距离约为 2km。在安全方面支持AES-128/256加密和签权。

　　第三个版本是Weightless-W，旨在工作在电视的空白频段。空白频段是以前在470MHz至790MHz范围内被电视台使用的那些6MHz宽信道。它可以达到1kb/s至10Mb/s的数据速率，具体取决于链路预算。在非视距条件下最远传输距离可达5km以上。

　　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。

　　一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是802.11ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段， 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远 达1km。

　　802.11ah 的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成 802.11ah的测试和认证计划。

　　针 对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是802.11af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。

　　WirelessHART

　　这是得到广泛使用的高速可寻址远程传感器（HART）工业网络技术的无线版本，主要用于过程监控、传感器网络、楼宇自动化和交通运输领域。该技术基于流行的IEEE 802.15.4标准，代号是802.15.4e。

　　WirelessHART在基础标准之上增加了一个时间同步网格协议。除了网格拓扑外，它也能采用星形配置。WirelessHART使用TDMA和时隙跳信道（TSCH）技术，最多可访问个节点。

　　ZigBee

　　ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽 然ZigBee一般工作在2.4GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频