国内主流的窄宽带物联网技术有哪些?

通信世界消息（CWW）物联网是“中国制造2025”的核心组成部分，而NB-IoT是目前物联网众多标准技术当中最热门、最被看好的一项技术。窄带物联网（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。

全球范围内的运营商都在寻找新的应用模式，物联网的迅猛发展给通信产业带来新的生机。与传统的蜂窝通信不同，物联网要求有海量的连接数、低的终端成本、低的终端功耗和超强的覆盖能力。物联网通信能否成功发展的一个关键因素是标准化。这些年来，不同行业和标准组织都制定了一系列物联网通信方面的标准，大的就有LTE

R12和R13的低成本终端Category0及eMTC，小的更是难以计数。但从至今的部署情况来看，无论从终端成本、终端能耗和穿透覆盖等方面，这些技术标准都难以与免授权频谱的LoRA,
Sigfox等技术相竞争。

NB-IoT的出现一下子带来了希望。NB-IoT从2015年9月在3GPP

RAN立项以后，得到全球大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应。R13的NB-IoT协议于2016年6月冻结，这标志着一个具有巨大商业前景的、世界范围统一的物联网通信标准已经产生，为今后物联网的发展提供了广大的先机。

三位作者针对中国的NB-IoT、乃至物联网的产业链发展会起到积极的作用创作的《窄带物联网：标准与关键技术》对LTE
R13
NB-IoT的整体协议做了比较详尽和全面系统的描述，涉及网络架构、物理层的各类信道、空口控制面、空口用户面、关键过程、射频指标和后续演进。不仅讲述协议中涉及的关键技术，而且对重要的、但未被采纳的候选技术也进行了对比，呈现部分标准化的过程。书中还配有大量的性能分析。

物联网其实是互联网的一个延伸，互联网的终端是计算机（PC、服务器），我们运行的所有程序，都是计算机和网络中的数据处理和数据传输，除了计算机外，没有涉及任何其他的终端（硬件）。

物联网的本质还是互联网，只不过终端不再是计算机（PC、服务器），而是嵌入式计算机系统及其配套的传感器。这是计算机科技发展的必然结果，为人类服务的计算机呈现出各种形态，如穿戴设备、环境监控设备、虚拟现实设备等等。只要有硬件或产品连上网，发生数据交互，就叫物联网。

物联网就业机会非常多，因为物联网技术应用非常广泛，例如：

1、智能家居；智能家居是利用先进的计算机技术，物联网技术，通讯技术，将与家具生活的各种子系统有机的结合起来，通过统筹管理，让家居生活更舒适，方便，有效，与安全。

2、智能交通

3、智能医疗

4、智能电网；智能电网是在传统电网的基础上构建起来的集传感、通信、计算、决策与控制为一体的综合数物复合系统，通过获取电网各层节点资源和设备的运行状态，进行分层次的控制管理和电力调配，实现能量流、信息流和业务流的高度一体化，提高电力系统运行稳定性，以达到最大限度地提高设备效利用率，提高安全可靠性，节能减排，提高用户供电质量，提高可再生能源的利用效率。

5、智能物流

扩展资料

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。其英文名称是:"Internet of things(IoT)"。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。

活点定义:利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。

本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准，帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。

首先说一下IEEE 802154，IEEE 802154是一种技术标准，目前常用的无线通讯协议大多数是在802154标准规定的底层协议基础上，开发的上层协议而演变出来的，它规定了低速率无线个域网 （LR-WPAN）的 物理层 和 媒体访问控制 ，并由 IEEE 80215 工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础，另外像诸如 ISA10011a ， WirelessHART ，WIA-PA ， 6LoWPAN 和 SNAP 规范，每个标准规范都是通过开发IEEE 802154中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准，Lora是基于IEEE802154g标准进行了上层标准的扩展定义，而IEEE802154g是在IEEE802154基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE80211b标准创建的一种无线局域网技术，通常使用24G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802151是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准，应用于无线个人区域网（WPAN）。可以说原版IEEE802151来源于蓝牙规范并与蓝牙11完全兼容使用。

接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术，有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。

ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802154标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。

WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互 *** 作的无线通讯标准，满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分，除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591（Ed10），是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在24GHz频段上的无线电IEEE802154标准，采用直接序列扩频（DSSS）、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术，WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域，弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例，从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品，从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等，逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。

WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系，2008年10月，该规范获得了国际电工委员会（IEC）全体成员国96%的投票，成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802154标准，通讯速率250kbps，频段24GHz，工业室内通讯距离200m，室外环境可达800m，数据可靠性大于99%，自适应跳频技术，避免干扰，冗余路由技术，自组织修复网络。同时支持HART命令，兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。

LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议，基于IEEE 802154g标准，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段，包括433、868、915 MHz。

WiFi俗称无线宽带，又叫80211b标准，工作在24GHz或者5GHz频段，最高传输速率能达到11Mbps，网络覆盖范围最高可达300m，适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中，这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WLAN网络，形成无缝覆盖。

蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布工作频段为全球统一开放的24GHz工业、科学和医学（ISM）频段。从目前的应用看，蓝牙体积小、功率低，其应用早已不局限于计算机外设，可以集成到任何数字设备中，尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点，一是全球范围适用，无需申请许可证，二是同时可传输语音和数据，三是可以建立临时性对等连接，四是具有很好的抗干扰能力。

窄带物联网（NB-IOT）是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求，制订的一个新的蜂窝物联网的标准（CIOT），这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准，主要是用在终端与基站之间的约定，包括物理层和数据链路层的一些设计规定。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。

BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用，基于IEEE802154标准自主开发的一种无线通信协议，具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力，可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因，能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端，较往代产品效率提高近四倍。

1、更高速灵敏的反馈

基于高精度的网络同步性能，所有设备可以工作在最优的功耗状态下，保持全网秒级的响应速度，可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。

2、更丰富的应用方式

同步网络下的节点，真正实现协同工作，赋予数据在无线应用中时间的属性，无论星型，树状等网络模式，均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。

3、更低的维护成本

协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ，针对不同工况及应用需要，兼容有线状态分析系统的采集需求；时间同步及低功耗设计，在确保网络运行精准的同时，降低了设备的无效工作时间，使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗，可改善设备的维护周期，降低维护难度和平均维护成本，为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别：
 NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA

组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关

网络部署方式节点节点+网关

受现场遮挡影响

节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关

传输距离远距离，基站覆盖10公里以上远距离，可达十几公里短距离

10-100m

短距离50米10米不含中继200m不含中继200m

单网接入节点容量约20万理论约6万，实际500-5000理论6万，一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万，一般200-500个

电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池

成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元  

频段License频段

运营商频段

unLicense频段

Sub-GHZ（433/868/915MHz）

unLicense频段

24GHz

24G和5G24GunLicense频段

24GHz

unLicense频段

24GHz

传输速度理论160kbps-250kbps

实际小于100kbps

03-50kbps理论250kbps，实际小于100kbps24G：1-11Mbps

5G：1-500Mbps

1M理论250kbps理论250kbps

网络时延6-10sTBD＜1s＜1s＜1s＜1s＜1s

适合领域户外户外，工厂工厂，室内办公室，工厂移动设备工厂，车间工厂，车间

联网所需时间3 30ms3s10s3s3s

除了在电子消费市场狂飙突进，展锐5G技术 探索 和应用，于物联网（IoT）生态构建层面，布局更广、速度更快且相对前者的现状而言，竞争力更强。

9月16日，展锐和11家物联网模组和方案商签署5G合作协议。这显示出这家目前国内除了海思（Hisilicon）之外唯一拥有消费级（5G移动SoC）和工业级（物联网）芯片设计能力的芯片商，正在加快物联网应用生态的搭建速度。

从展锐对自身商业定位“数字世界的生态承载者”角度观察，不难发现，在5G时代，展锐更侧重底层数字通信技术的生态聚合对物联网的支撑能力。

整体上，展锐的商业定位由三大底座技术支撑：马卡鲁通信技术平台， AIactiver技术平台和先进半导体技术平台。
展锐正在两个方向——消费级5G SoC移动及基带以及工业级物联网芯片设计——与高通、联发科、海思和苹果等芯片商展开正面“竞合”。

展锐消费级5G SoC移动芯片设计水平和市场主流旗舰级顶尖竞品的差距，已从10年缩短至1年。在各类消费级终端出货量上，展锐的同比增幅因基数较低而显得璀璨夺目。展锐4G移动芯片也开始为荣耀和realme等主流智能手机商大规模采用。

除此之外，展锐在4G/5G技术的主场——物联网，斩获同样颇为耀眼。

根据市场研究公司Counterpoint近日发布的第二季度全球蜂窝物联网市场跟踪报告，展锐在物联网领域依然延续高速增长：2021年第二季度，展锐是全球前五大蜂窝物联网芯片厂商中唯一一家同比增速超过100%的玩家。

在NB-IoT、Cat1和5G等物联网全场景各个领域，展锐在高速推进，并于中国、欧洲、印度、中东和非洲和拉美等区域，蜂窝物联网芯片出货量均位列当地芯片供应商前三。

展锐高级副总裁、工业电子BU总经理黄宇宁说，“工业电子BU自2019年成立以来，顺应了工业与 社会 数字化转型中对连接和计算的刚需，整体业绩连年翻番。”

展锐CEO楚庆认为，5G技术专为“万物互联”而生。即使是智能手机，也是物联网的一部分，有别于工业物联网，智能手机终端属于C端消费级场景。

自2019年进入“5G”元年至今，物物连接的规模快速扩容。

据黄宇宁预计，2023-2024年，支持5G R17技术规范的RedCap（低容量：Reduced Capacity）特性设备将得以普及，这将进一步提供超高密度的连接容量，真正实现将“每一块石头都连上网”。

5G万物互联网络的价值和连接数量的关系是什么？

根据梅特卡夫定律（Metcalfe's law）：网络的价值与联网数量的平方成正比。有别于一般的资源，分享使用的人越多，每个人得到的资源就越少。依靠连接构建的网络则恰恰相反，使用的人越多，网络的价值越大。

黄宇宁说，“可以想象，拥有30亿-50亿甚至 500亿个连接的网络价值能有多大？！”

超量的IoT连接，叠加“端边云”的智能计算，数字世界和物理世界的边界将被打破，数字化红利也将从消费领域扩展到 社会 的各个基础行业，包括5G在内的全场景通信技术，将完成从个人到工业体系再到整个 社会 的智能化升级。

当前，IoT蜂窝通信网络呈现出四代技术并存的局面。

2G/3G正在加速向4G/5G转网，4G阶段出现为物联网场景做“预热”的通信标准，如NB-IoT低功耗广域物联网和Cat1中速广域物联网等，这些标准的特性是“人联网”。

5G通信技术，是为物联网而生的首个通信制式，除了“人联网”，还实现了“物连物”。

在5G三大场景中，eMBB（Enhanced Mobile Broadband）最先实现商用，侧重追求极致大宽带移动通信体验；uRLLC（ultra-Reliable and Low Latency Communications）提供极低时延和高可靠性，是5G面向行业连接应用的关键手段；mMTC（massive Machine Type of Communication），即海量机器类通信，专为构建万物互联而生。
基于展锐在全场景通信技术领域长期的技术沉淀，展锐能为多样化的连接（尤其是工业级IoT）提供技术支撑：从十米到十万公里距离的连接，展锐有较为完整的商用连接技术和产品体系。

比如5G R15 eMBB场景，展锐研发了业内首款同时支持载波聚合、上下行解耦和超级上行等技术的5G调制解调器。

R15 eMBB实现了5G基本功能，保证5G“能用”：但是，虽然R15的网络传输速度在目前应用最广泛，但该版本只解决了传输数据的问题，做不到终端精度控制，这需要R16加以解决。

R16标准完善了uRLLC和mMTC特性，让5G从“能用”进化到“好用”，加速5G在工业、 汽车 、能源、医疗和公用事业等行业领域的规模应用，使5G成为推动经济 社会 数字化转型的重要抓手。

7月30日，展锐和中国联通完成全球首个基于3GPP R16标准的5G eMBB+uRLLC+IIoT（增强移动宽带+超高可靠超低时延通信+工业物联网）端到端的业务验证。

9月16日，展锐与联通数科联合官宣基于唐古拉V516（5G）平台，在5G物联网领域开展战略合作，共同面向5G工业互联网重大机遇，推进5G R16技术发展和商用加速向纵深落地。

展锐5G R16 Ready的关键特性，主要功能是实现了5G更好地支持垂直行业应用，为工业装备、钢铁制造、交通港口、矿产能源、医疗 健康 等领域带来数字智能技术变革。

除了5G，在中低速物联网技术应用场景，展锐也有所布局，如在公网对讲机领域，展锐份额接近80%，云喇叭市占率为70%，OTT（Over The Top）领域Wifi份额有60%，市占率第一，在快递车充电换电领域，展锐产品份额占比近60%。

与业内通行做法一样，展锐在构筑4G/5G物联网技术和应用体系时，也采取了与上下游合作伙伴联合的方式。

这种联合，就技术层面看，分为两层：一是在最新5G通信技术版本方面于中国联通单独合作；二则是基于成熟的5G通信技术版本，与更广泛的生态合作伙伴建立战略关系。

比如9月16日，除了官宣和中国联通在新一代5G通信版本R16方面的深度合作，展锐还与包括鼎桥通信、广和通、海信通信、通则康威、讯锐通信、移远通信和有方 科技 等11家物联网模组和方案解决商，基于唐古拉V510（5G）平台做了战略联合发布。

展锐唐古拉V510是已成熟商用的5G基带芯片平台，支持5G网络切片等多项5G前沿技术，可广泛适配全球移动通信运营商的网络，能满足5G发展阶段中的不同的通信和组网需求。
为物联网提供通信技术、算力和芯片，探究展锐的商业目标，不难发现，展锐希望围绕芯片应用平台构筑产业生态，通过提供算力和通信技术能力，改造产业链，进而拓展全新业务空间。

华尔街见闻了解到，展锐的产业目标是成为“全场景物联芯片解决方案技术服务商”，其商业定位确立为“数字世界的生态承载者”。

此项定位由三大底座技术支撑：马卡鲁通信技术平台， AIactiver技术平台和先进半导体技术平台。

据展锐高级副总裁夏晓菲解释，马卡鲁技术平台将调制解调器（Modem）、射频（RF）收发器及射频天线模块集成为统一的5G解决方案，在支持3GPP协议演进的同时，能针对5G典型高价值特性，开发网络驱动单元，以提供一栈式解决方案包。

马卡鲁技术平台的能力，主要集中在为港口、钢铁、矿区和制造等垂直行业客户，包括智能机、智能穿戴和AR/VR等消费应用，提供低时延、高精度和安全可靠的连接体验。

5G行业应用将分阶段实现商业化落地，这已是业界共识。夏晓菲说，“马卡鲁通信平台能在不同阶段支撑产业变革。”

华尔街见闻了解到，展锐马卡鲁通信技术平台的技术设计路径分三个阶段：2019年为5G元年，eMBB技术得以落地，5G FWA（Fixed Wireless Access：固定无线访问）/CPE（Customer Premise Equipment：信号转换器）和5G视频监控为典型的大带宽应用得到初步应用。

其次，5G To B应用逐步实现规模复制，同时更深入垂直行业。机器视觉、工业网关、AGV（Automated Guided Vehicle：自动导引车）小车及无人机等典型行业应用具备适应性高、通用性强等特点，有机会率先实现千万级规模复制。

以5G R16新版通信技术标准为代表，将有效满足智能电网/制造/交通/医疗等行业的差异化需求。此阶段具有更高性能、更广连接和更安全可靠的特性。

马卡鲁通信技术平台具备R16的技术能力，故而能推动5G技术真正进入生产核心环节，从而为工业40提供技术保障。

技术的演进永无止境。

虽然R16最先落地的三种能力——超低时延、超高可靠和更低能耗进一步夯实工业40的技术基础，R16的其他技术能力还没完全落地，但展锐已在参与推进R17版的技术标准制定。

华尔街见闻获悉，5G终端向末端节点渗透，需要更精简的终端解决方案。在3GPP R17讨论轻量版5G时，展锐认为合理的带宽范围是20MHz，这个主张已成功被标准采纳。

通过对工业I/O节点的带宽、时延、性能需求分析，展锐在天线数、MIMO（Multi Input Multi Output：无线扩容和增频技术）层数、BWP带宽等方面做了精确的精简，从而实现更高的灵活性。

同时，通过增强的非连续接收特性（eDRX：Discontinuous Reception），采用更长的休眠模式，让特定的物联网终端得到更高的续航能力。

通过这些关键技术，马卡鲁平台将彻底实现从网关到I/O节点的全场景覆盖，而这也是 AIactiver技术平台的能力，能实现5G技术对生产全流程的改造。

值得一提的是，今年2月展锐成为荣耀芯片套片供应商。

什么是套片？

单独的芯片无法在终端硬件体系中发挥作用，必须做成套片形式。这就涉及了展锐第三大技术底座——先进半导体技术平台。

这个技术平台的支柱是工艺制程和封装，展锐提供整体套片方案。

简单来说，套片包括SoC、射频和电源芯片（PMIC）等。根据芯片集成度、功耗和数模混合架构的不同需求做各类芯片组成，最终通过封装技术做成集成度更高、无线性能更优的解决方案。

华尔街见闻了解到，展锐正在持续投入SiP（System in Package：系统封装）技术。其成果是通过SiP技术，将LTE Cat1整个方案的尺寸，做到了一元硬币大小。

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