物联网无线技术LoRa、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT、蓝牙5.0技术盘点

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位，重要性不言而喻。值得注意的是，目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商，掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种，一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司；二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商，包括微芯 科技 （Microchip）等。

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24GHz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80211n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac，速度甚至可以超过13Gb/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80211ah，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。

80211ah 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 80211ah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80211af。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。
ZigBee

ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达254个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事？举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

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。

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少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线，但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。

宽带网络：一般般指的是带宽超过155kbps以上的网络。
窄带网络：带宽低于155kbps的网络。
特点：以室内覆盖、低成本、低功耗和广连接；主要成本低，涉及数据少的时候用。

物联网是指物物相连的互联网。还有另外一种说法就是：万物互联。涵盖Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、2G/4G/5G、NB-IoT、 LoRa

 NB-IoT窄带蜂窝物联网

针对2G/4G/5G的缺点，一种新的技术诞生了，NB-IoT 窄带物联网，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。

互联网

通过在物体上植入各种微型感应芯片、借助无线通信网络，与互联网相连接，可以让物体自己"说话"，不仅人可以与物体"对话"，物体与物体之间也能"交流"。

随着移动通信技术的发展，人与人的连接正向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联背景下的连接需求空前。与此同时，2G/3G减频退网，为NB-IoT做了巨大的市场“让步”，NB-IoT作为具有低功耗、低成本、高集成度等优势的窄带物联网技术，又能够以更低成本带来更加丰富的应用场景。因此，潜在巨大的市场增量空间。
█ NB-IoT模组之基——功耗与稳定
超低功耗模组是电池供电的物联网终端能长时间工作的关键。当前，水电表、燃气表等表计采用的都是电池供电的方式，表计行业对于生产的水电表寿命要求通常为6-8年甚至更长，而NB-IoT模组作为表计内部最大的耗电源，其功耗水平的高低直接影响到表计的使用时长。随着NB-IoT终端运行时间的加长，对异常处理、环境适应、系统稳定性的要求越来越高，对模组的可靠性要求也越来越苛刻。因此，NB-IoT模组的可靠性是物联网设备终端的核心要求。
█ 千锤百炼，造就超高可靠性
作为NB-IoT的推进者之一，美格智能一直专注于NB-IoT模组的SoC定制，始终坚持双平台“两条腿走路”的战略规划。针对于以上问题，美格智能直面行业合作伙伴需求与挑战，就多款NB-IoT模组在严苛的温湿度环境下进行了可靠性测试，以有效破解广大NB-IoT合作伙伴对产品维稳性的疑虑。
“数据是产品性能的主要支撑力”。本次测试美格智能主要针对于公司现有的SLM130、SLM160、SLM130X三款NB-IoT模组进行，最终通过了三个“1000小时”的苛刻量产常规测试。
1000小时常温常湿正常运维：首先，美格智能对三款（SLM130、SLM160、SLM130X）NB-IoT模组产品分别进行了常温常湿环境下的工作运行测试，测试样品联网上电开机1000小时，仍然保持着持续正常的工作运维。
1000小时高温高湿不断网：在高温测试环节，美格智能将NB-IoT模组样品装上eSIM卡和天线并置入环境试验箱，在移动网络覆盖稳定情况下以串口连接方式将模组接入电脑，以1℃/min的速率提升试验箱温度至85℃，并上电开机，通过电脑串口AT命令工具，间隔1分钟循环发生AT命令“AT+ECPING=>