IoT无线通讯技术

Wi-Fi最大的优点是连接快速持久稳定，它是解决IoT设备端连接的首选方案，唯一需要考虑的是智能设备对于Wi-Fi的覆盖范围的依赖导致智能设备的活动范围比较小，缺点是不适合随身携带或户外场景

1、3765C考勤机是一款典型的通过Wi-Fi与云平台连接通讯设备，但是手机与其连接借助的是Bluetooth通讯

蓝牙最大的优点是不依赖于外部网络，便携，低功耗，只要有手机和相应的智能设备，就能够保持稳定的连接，走到哪连到哪，所以大部分运动的智能设备和户外使用的设备都会优先考虑Bluetooth。它的主要不足有:
1不能直接连接云端
2传输速度比较慢，只能用于数据量较小的传输
3组网能力比较弱(距离近(大概10米)、蓝牙的组网一个central只能连接7个外设)

13650签到机采用的蓝牙通讯：校验设备、设置各种参数，签到机的发现采用的Beacon协议（而Beacon协议也是蓝牙协议的扩展）：智能手环与手机之间的通讯是蓝牙通讯

Wi-Fi的不足是智能设备移动范围小，蓝牙的短板是设备不能直接连云端和组网能力弱。而WWAN既可以移动，也可以随时联网，看上去好像完全弥补了Wi-Fi和Bluetooth的不足，实际上它也两个主要的短板
1在使用的过程中可能会产生比较高的费用
2网络状况不稳定，常常遇到无网或弱网的环境

智能设备车载Wi-Fi

前面介绍了主流的三种无线技术占到了所有IoT使用场景的95% ，剩下的是一些特殊场景用到的无线技术选型

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
例如在全屋智能场景中，家中已存在大量IoT设备，如果使用Wi-Fi方案，每个设备配网会非常麻烦，并且Wi-Fi每次做移动，修改密码，智能设备都要一一作出调整。如果使用蓝牙方案，以目前BLE42标准，蓝牙的组网一个central连接7个外设，但是蓝牙的组网能力弱也满足不了需求，所以在全屋智能场景中，经常会使用ZigBee+Wi-Fi的二合一网关。ZigBee和蓝牙一样都是近距离低功耗的通讯技术，但他对比蓝牙有个最大的优势就是强大的组网能力，在全屋智能场景中，IoT设备多达十几个，蓝牙的配网模式满足不了需求，所以一般会使用搭配ZigBee和Wi-Fi的二合一网关，通过ZigBee连接IoT设备，通过Wi-Fi将数据同步到云端

智能家居场景

智能家居的通信一般使用Wi-Fi，蓝牙，Zigbee。而我们的手机，平板可以通过蓝牙和Wi-Fi接入进行数传通信。电脑可以通过Wi-Fi
此方案中，蓝牙和Wifi都可以作为设备的接入点，即使身边没有专业的Zigbee控制器，也可以通过蓝牙，Wifi这些常用的设备接入，最终通过串口控制另一个可接入模块和Zigbee的主设备

例如飞行器的使用场景，飞行器一般都在没有Wi-Fi的环境使用，所以Wi-Fi不满足，飞行器常常有较远的飞行距离，所以Bluetooth和ZigBee不满足，另外飞行器常常在海边、山上等GPRS无线信号或者弱网的环境使用，所以WWAN也不合适，从上述来看单一的无线通讯模块都不能很好的解决飞行器的通讯需求，所以飞行器需要用的是多种无线模块的组合使用，通过Bluetooth让遥控器和手机连接，通过Sub1GHZ处理长距离时飞行器和遥控器之间的通讯，通过其他波长处理中距离或短距离飞行中的数据通信，这种组合技能满足手机 *** 控，又能在中距离有高质量的图像数据，在远距离还能继续控制

NB-IoT，Narrow BandInternet of Things，窄带物联网，是一种专为“万物互联”打造的蜂窝网络连接技术，万物互联网络的一个重要分支。顾名思义，NB-IoT 所占用的带宽很窄，只需约 180KHz，而且使用License 频段，可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存，并且能够直接部署在GSM、UMTS 或 LTE 网络，即2/3/4G的网络上，实现现有网络的复用，降低部署成本，实现平滑升级
移动网络作为全球覆盖范围最大的网络，其接入能力可谓得天独厚，基于蜂窝网络的 NB-IoT 连接技术的前景更加被看好，已经逐渐作为开启万物互联时代的钥匙，而被商用到物联网行业中

2014年，华为与沃达丰共同提出 NB-M2M

2015年5月，华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案，即上行采用 FDMA 多址方式，下行采用 OFDM 多址方式，命名为 NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）

2015年8月10日，在 GERAN SI阶段最后一次会议，爱立信联合几家公司提出了 NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念

2015年9月，3GPP在2015年9月的 RAN 全会达成一致，NB-CIoT 和 NB-LTE 两个技术方案进行融合形成了 NB-IoT WID。NB-CIoT 演进到了 NB-IoT（Narrow Band IoT），确立 NB-IoT 为窄带蜂窝物联网的唯一标准

2016年4月，伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立 NB-IoT 开放实验室

2016年4月，NB-IoT 物理层标准在 3GPP R13 冻结

2016年6月，NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结

2017年一季度，根据《国家新一代信息技术产业规划》，把 NB-IoT 网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一

2017年4月1日，海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议，共同研发基于新一代 NB-loT 技术的物联网智慧生活方案

2017年4月25日，全球移动通信设备供应商协会发布数据，目前全球仅有4张 NB-IoT 商用网络。但同时又指出，至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张 NB-IoT 网络

2017年5月，软银与爱立信合作，将在日本全面部署 Cat－M1 和 NB－IoT 网络，以期率先在日本国内推出商用蜂窝物联网业务

2017年5月，中国联通上海宣布5月底完成上海市 NB-IoT 商用部署。上海联通在2016年上半年，建设了全球首个 pre NB-IoT 大规模连续覆盖区域—上海国际旅游度假区，并携手华为共同发布 NB-IoT 技术的智能停车解决方案

2017年5月，华为 NB-IoT 芯片 Boudica 120在6月底大规模发货

从2018年开始全面推进国家范围内的 NB-IoT 商用部署。其实在我们生活当中已经推行了很长一段时间了。试用商反馈也是一片良好，垂直使用场景也是数不胜数

NB-IoT目前的应用

综上所述，NB-IoT 就像一个可以保障 5G 大范围完美落地的安全气垫。建设基于 NB-IoT 技术的物联网垂直行业应用将趋于更加简单，分工更加明晰。在 5G 大家庭里，它是一个温润如水的大哥。有山的背膀和水的包容力。是 5G 家里稳定又踏实的“经济适用男”。是家里第一个冲向前线的人，并且为了实现家庭的大目标尽可能完善自己。飞速发展的 5G 时代里，它是勇攀高峰的保险绳

对前面无线通讯技术的做个总结,优缺点以及适用于哪些领域一目了然

对于未来的Bluetooth50以及NB-IoT都是需要我们密切关注的技术，Bluetooth50相比42，在组网和传输距离上有了很大的提升，连接范围扩大了4倍，速度提高了2倍，无连接数据广播能力提高了8倍，Bluetooth50对于ZigBee的冲击影响可想而知
而NB-IoT目前的提出就是针对IoT的使用场景，其中最大的特色是覆盖面广，价格便宜。NB-IoT现在联盟的力量很强大，大部分芯片商，通讯商，电信运营商都参与其中，都在积极的推进NB-IoT的公共网络建设，未来潜力非常值得关注

IoT技术选型及模型设计的思考

什么是NB-IoT

近两年来物联网从萌芽到彷徨，再到现在被大家广泛认可，不难看出物联网是大势所趋。物联网是通过无线模块和互联网连接推动的，所有”物”连入网络都必须配备无线模块。其中物联网WiFi连接起到了承上启下的作用，给设备制造商带来了希望，而为解决功耗问题，工程师们又开始将目光转移到功耗更低的BLE蓝牙技术，低功耗蓝牙模块成为物联网应用中非常普遍的无线模块。

物联网

从定义来看，蓝牙是一种新兴无线通讯技术是一个标准的无线通讯协议，基于低成本设备的收发器芯片，近距离传输、功耗低。被广泛应用于物联网智能家居系统、智能可穿戴设备；

从技术层面看，蓝牙，低功耗、低辐射，其传输距离短、范围小的劣势近期随着蓝牙50的发布有了大幅提升；

从产品应用看，蓝牙通讯主要用来连接一些外接电子设备，或者近距离数据传输；

从产品量级看，据不完全统计显示，在民用领域以WiFi和蓝牙为通行标准的各类设备占据了全球市场的主要份额，其中又以采用蓝牙的设备占比更大。

蓝牙50：

蓝牙50

蓝牙50于2016年6月正式宣布规范，对比蓝牙42，蓝牙50在低功耗技术(BLE)可提供2倍的传输速率、8倍的广播能力、4倍的覆盖范围，尤其蓝牙50还针对物联网进行了底层优化，力求以更低的功耗和更强的性能为物联网服务，因此，越来越多的物联网应用、智能家居方案开始将蓝牙模块纳入选型范围内。

在物联网大行其道的今天，谈到高性能低功耗无线模块产品，大家都会直接想到BLE蓝牙模块，其中最让物联网工程师满意的还是基于Nordic方案的BLE蓝牙模块，采用SMD封装，性能达到50最优的SKB501，原因无它，主要是集成度高，性能稳定，且支持二次开发，不管是想直接使用的小白工程师还是想开发更多功能的大拿工程师，它都特别适用。

ble低功耗蓝牙模块应用于物联网的几大优势：

蓝牙技术为何能够如此广泛地应用于互联设备中？主要原因在于它能够通过平价的小型设备建立低功耗连接，从而与任何位置的任何设备连接起来。

优势1：超低功耗

低功耗蓝牙模块利用许多智能手段最大限度地降低功耗，使得ble蓝牙模块拥有超低的峰值功耗、平均功耗和待机功耗，一颗纽扣电池就可以供低功耗蓝牙模块运行数年之久。

技术在不断进步，如今蓝牙半导体越来越完善，越来越多的人习惯一直将蓝牙设置为开启状态，而这对电池寿命的影响几乎可以忽略不计。

优势2：简化连接配置过程

低功耗蓝牙模块可提供无缝连接解决方案的应用，配置的过程也变得非常简单。

优势3：超快连接速度

蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源），此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。

优势4：超长连接距离，增强无线覆盖范围

目前蓝牙40/41/42低功耗蓝牙模块的连接距离在30米—100米之间，ble蓝牙50模块的连接距离会更远，可以达到300米左右。

优势5：完全向下兼容

低功耗蓝牙完全向下兼容的更新机制有利于蓝牙产品的更新换代，新的蓝牙版本和旧的蓝牙版本互相兼容。

优势6：低成本

目前低功耗蓝牙模块已经应用于物联网的各个领域，比如智能穿戴领域，蓝牙是可穿戴设备实现通信的第一步。无论是佩戴在你手腕上的设备，还是头戴式或入耳式设备，它们与你手机之间的连接，甚至与更广阔的世界建立连接的第一步都是起始于蓝牙。对于正在考虑开发新型产品的开发者而言，低功耗蓝牙模块将是物联网消费级互联的首选。

天工测控是国内专业的ble低功耗蓝牙模块厂商，已推出的ble低功耗蓝牙模块包括蓝牙40/42/50模块，蓝牙芯片使用的是Nordic的低功耗蓝牙芯片系列，包括nrf51802/51822/52832/52840等，更多蓝牙模块详情可访问天工测控官网或阿里店铺。

现阶段物联网智能家居的应用极为多元，在设计初期就需要d性地搭配不同的无线连接技术，本篇SKYLAB将从无线模块解决方案的角度来详细分析，哪些无线模块可用于物联网智能家居应用。

基于WiFi技术的智能家居解决方案

WiFi方案的优势是技术成熟，单独的设计就可以接入公网，成本也是相对较低。缺点则是WiFi设备功耗大，无法满足供电供电的需求；接入数量也相对有限，一个家庭路由器只能接入32~64个设备；无法复杂组网，覆盖能力严重受制于路由器的部署。WiFi方案在物联网初级阶段有较大优势，单独的模块依托路由器即可入网，优势明显，虽然接入数量不多，但是在物联网、只能家具未大规模普及的情况下，也可以满足大多数需求。80211ac可能会一定程度缓解WiFi方案缺陷，但是该技术的普及还需要很长的路。适用于部分对功耗要求不明显，且不会大量部署的产品，例如：智能电饭煲，智能空调，智能灯等传统家具入网。

智能家居WiFi模块选型：根据产品实际需求选择WiFi模块的通讯接口、数据速率、发射速率、传输距离、芯片、封装尺寸、供电、天线以及频率范围等。

基于蓝牙技术的智能家居解决方案

蓝牙方案的优势在于低功耗，与手机的交互比较简单。目前蓝牙的优势就是功耗与容易实现与手机的交互，缺点则是设备无法独立入网。而随着蓝牙50与蓝牙mesh的普及，基于蓝牙模块的物联网应用更如雨后春笋。适用于对功耗有要求且需求手机直接就能交互的产品，例如：智能门锁，智能称，智能牙刷，Mesh灯控，智能照明以及智能楼宇。

智能家居蓝牙模块选型：了解蓝牙解决方案的应用场景、需要实现的功能（应用框图），以及功能实现过程中所能提供调用的接口（主从设备，功能），考虑模块供电，尺寸，接收灵敏度，发射功率，Flash，RAM，功耗（广播，连续传输，深度睡眠，待机状态），连接距离，接口，天线，性价比等。

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