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。

物联网应用主要有两种连接方式
一、蓝牙（BLE40)连接方式。优势：连接速度快。劣势：由于蓝牙协议过多，部分手机无法连接。
二、wifi连接模式。是在蓝牙基础上研发的。只要是智能手机都能连接，物联网设备也可以连接，你的物联网设备也可以发射WIFI信号出来。
我推荐wifi适用性更加广阔

5G意味着什么

5G意味着什么，5G，令我们充满期待，大量的科技企业正在不断探索5G的应用模式，很多人说5G是中国发展最积极也是最成功的一代移动通讯技术。以下分享5G意味着什么？

5G意味着什么1

1、极限数据容量

2、数千兆速度

3、超低延迟

4、超高可靠性

简而言之，5G 让物联网设备能够更快地工作和传输数据。

5G 支持的远程访问技术可以显着提升业务绩效并确保在任何领域实现更自动化的工作流程。让我们在本文中讨论 5G 如何改变当前的商业格局，特别是它如何提高物联网技术的能力。

什么是 5G 物联网？

5G网络物联网代表物联网设备的第五代无线移动通信系统。与其前身 4G 不同，5G 提供了迄今为止最快的无线互联网连接。 5G的核心特征如下：

约 5 毫秒的低延迟（4G 的延迟在 60-98 毫秒范围内）

下载速度为 10 Gbps（每秒数十亿比特），而 4G 的下载速度为 1 Gbps

高频信号需要小型蜂窝技术，低频信号需要蜂窝塔（而 4G 只能使用蜂窝塔传输信号）

因此，我们可以说 5G 几乎比 4G 快十倍，并且更加灵活和可靠。物联网对 5G 的影响是巨大的，因为物联网是 5G 技术最常见的用例之一，有助于 5G 扩大其在数字世界中的影响力。

5G 网络如何影响物联网？

尽管 4G 在未来几年仍然具有重要意义，但采用 5G 会产生很多好处。首先，5G 允许支持大量静态和移动物联网设备。因此，例如，它为企业提供了增强的运营能力。

随着物联网设备的发展和普及，5G 在其速度和服务质量方面是一个可行的解决方案。与使用未经许可频谱的物联网设备的通信协议（如蓝牙、ZigBee 和 Z-Wave）相比，使用许可频谱的蜂窝技术或 5G 可提供更高水平的可靠性、安全性和系统性能。

可以说，5G 开启了物联网技术的新纪元，它的力量将会传播开来，逐渐击败物联网应用之间的其他通信方式。

5G 技术中物联网的用例

在本节中，我们将了解行业中可能从这些技术中受益最多的常见 5G 物联网用例。然而，5G物联网的应用并不局限于以下业务领域，几乎可以在任何使用物联网设备的领域中得到很好的应用。

制造业

在 5G 的帮助下，制造工厂可以通过例如增加管理的自动化车辆和机器人的数量来提高其绩效。此外，5G 允许从制造过程中涉及的大量物联网应用中实现最大效率。

5G 提高的性能潜力还可以对制造机器进行高级预测性维护。由于 5G 允许物联网设备通过实时交换数据来有效地相互通信，因此可以更早地定义和解决某些机器的性能问题，从而提高制造工厂的性能能力。

医疗保健行业

医疗保健从业者也可以从实施 5G 物联网设备中受益。在医疗保健中使用 5G 的可能方式如下：

借助适用于高速 5G 的 AR/VR 技术进行外科培训

通过 5G 提供的高质量视频通信增强远程医疗服务

通过安全可靠的 5G 技术帮助机器人进行医疗保健实践

从 5G 管理的各种物联网设备收集的海量数据集的数据分析

高速服务交付对于医疗保健行业至关重要，因为即使是几秒钟也可以挽救一个人的生命。 5G可以保证这个速度，让它达到更早的未知高度。

自动驾驶汽车和智慧城市

如果我们考虑智慧城市，5G 可以通过在包括监控摄像头和交通信号灯传感器在内的'各种交通物联网设备之间实现高效连接来增强交通管理。 5G 还可以通过有效监控能源消耗和确定资源节约方式来提高城市的节能能力。

在不久的将来，蜂窝技术 5G 也将有助于将无人驾驶汽车连接到所有交通物联网设备，创造一个智能交通环境。在城市实施 5G 的另一种可能方式是空气监测系统，当空气污染超过安全限值时会通知人们。

您可以看到芝加哥市如何借助大数据技术和物联网走向智慧城市。

智能家居

除了企业使用外，5G 物联网也越来越普遍地满足消费者的需求，例如连接智能家居设备。结合机器学习、人工智能和大数据技术，5G 可以高效地收集和处理从家庭物联网设备收集的所有数据，从而深入洞察高效的家庭管理。例如，Viomi 5G 物联网解决方案允许相互连接超过 256 台物联网家庭设备。

5G 还负责提供高清视频，实现身临其境的电视和游戏体验以及高质量的视频会议。借助物联网家庭设备的 5G 技术，消费者可以测试他们家的最大潜力，并使其成为他们坚不可摧的堡垒。

虽然 5G 技术尚未普及，但它正在稳步发展并赢得越来越多客户的信任。它承诺比挑战更多的好处，并将成为当前数字世界和物联网应用程序的真正游戏规则改变者。即使在 5G 物联网成为主流之前，探索该领域并考虑实施该技术以提高您在市场中的竞争优势。

5G意味着什么2

优点一：速度快

3G将互联网发展到世界各地，4G LTE网络速度更快，5G则大大提高了网络容量和速度，带来更为畅快地体验，之所以带来畅快的体验，主要是利用了无线电频谱

顶部未被使用的频段，这些高频带被称为毫米波，与低频段相比它们还没有被大量使用，所以拥挤度要低得多，因此可以实现超高速通信，这意味着你可以用每秒14千兆的速度，比家庭宽带连接的平均值高20倍。5G将实现随时、随地、万物互联，让人类敢于期待与地球上的万物通过直播的方式无时差同步参与其中。

优点二：新职业的创造

每一次技术的变革都会创造出新的行业。5G的使用，对于自动驾驶、智能城市、物联网等领域的未来发展至关重要。无人驾驶汽车从业者便是其中之一，5G更快的速度以为着能够更好的自动驾驭轿车。正如诺基亚公司立异市场部主管Volker Held曾说：“你能够幻想一下没有红绿灯的大街—尽管轿车要通过十字路口，但它们却不会撞上互相”。

再比如物联网的相关从业者，5G技能是为物联网而生，传输速度可达 10Gbps，低功耗、大衔接、低时延、高牢靠场景首要面向物联网业务，也是5G新拓宽的场景。

优点三：VR相关产业的进一步成熟

VR产业在4G速度局限下，发展迟缓。5G速度优势使无论是VR直播还是VR电商以及VR游戏从业者，都会带来新的变革。更好的直播体验，全方位立体感受商品质量，交互的虚拟现场场景都是不远的将来5G所带来的。

当然，5G使用这是中国实力的一个表现。目前全球5G领先的国家和地区包括中、韩、日、美和欧洲，韩国拔得头筹。

5G意味着什么3

从字面上看，5G就是“第五代移动通信技术”的意思。

移动通信每一代的发展，在技术上都会有很大的飞跃。上世纪八九十年代，像砖头一样的“大哥大”使用的就是第一代移动通信技术，它只能传输语音，也就是说，只能打电话，不能上网和发短信，而且语音品质低、信号不稳定、覆盖不够广，还容易被串号和盗号。

从第二代，也就是2G开始，移动通信开始进入了数字化时代，通信质量、安全性和速度都有了大幅度的提升，手机能够以比较低的速度上网。

3G到来以后，由于上网速度的大幅提升，移动通信进入了多媒体时代，我们可以用手机收发图像、音乐、较小的视频等，还可以浏览网页、召开电话会议。而4G，则让我们随时看、发视频、玩游戏不再是件奢侈的事。在4G时代，我们经常使用抖音、快手、西瓜视频这些软件，用手机联网打游戏的人数也首次超过了电脑，移动支付开始取代现金，让我们享受到了极大的便利。

如果说前四代移动通信技术是依靠手机应用在推动，那么第五代则是结合当下的万物互联趋势，满足物联网、车联网、智慧医疗、虚拟现实、工业40等多种应用的需求。所以，5G与4G相比，不是单纯提升上网速度，而是综合考虑多个技术指标:网络速度、移动性、时延、连接密度等。

这是什么意思呢？网络速度大家都很容易理解，那么我们就来讲讲另外几个指标的含义。

移动性:是指在快速运动的时候仍能保持传输质量。例如，高铁现在最高运行时速可达350公里，以后还会继续提升。5G移动性既要解决在高铁上看高清时不能断网，还要考虑支持每小时500公司的移动速度。

时延:是指传输数据时，从一端到另一端的时间差。5G可以提供低至1毫秒的时延，也就是千分之一秒，是4G的1/10，完全能满足车联网、工业控制、远程医疗等行业的需求。

连接密度:是指相同一区域可以连接的各种终端设备的数量，同时还要满足低成本和低功耗要求，这主要是面向物联网和智慧城市类应用。所以，5G不仅要关注人们对网络互联的需求，还需要推动各种感知设备以及车辆的万物互联。

5G的普及和不断升级，将会大大扩展移动通信的应用范围，让我们的生产和生活更加美好便捷。

5G下载一部高清有多快

我们知道，目前普通的家庭宽带网络下载一部高清，如《哈利波特与魔法石》，通常需要十多分钟。即使按电信公司宣称的最快速度，也需要2分钟才能下载成功。如果使用4G网络呢？最快的下载速度也需要4分钟。但在5G时代，下载同样一部，仅需要2秒的时间，真的可以说是“一眨眼的功夫”就下载成功了。

5G之所以能这么快，是因为它使用了更高频率的无线电波，频率越高，可使用的带宽越大，传输的数据量也越大。打个比方，如果4G是一条四车道的普通公路的话，5G就是四十车道的立体高速公路，它的传输速度可以达到前者的几十倍。

如果细心的话，我们会发现一个有趣的现象:以前的“大哥大”会有很长的天线，即使早期的手机也有凸出来的小天线，为什么现在的手机没有天线了？其实，手机并不是没有天线，而是它被塞进手机里了。

5G之所以速度快，它的另一大“杀手锏”也和这个问题有关:无线电波频率越高，需要发送和接收电波的天线就越短。5G网络的天线，短到可以用“毫米”来计量，因此一个设备能放进很多根天线，可以形成定向波束，也就能同时发出和接收很多组信号，速度当然就快得多了。

非激活态。这一道简单题。

5G 新空口波形与 4G 相比并未发生太大变化。CP-OFDM（循环前缀—正交频分复用）此前在 4G LTE 下行链路（DL）中使用，但现在已扩展到同时支持下行链路和上行链路。与 LTE-Advanced 第 13 版标准中的 64 QAM相比，高达 256 QAM 的更大上行链路调制密度，意味着可以在波形中发送更多数据。

5G 新空口在上行链路中增加了可选的单载波调制技术 DFT-s-OFDM（离散傅里叶变换扩频 OFDM），该技术可以提供比 CP-OFDM 更好的功率效率，尤其适用于低功耗物联网用例。

扩展资料

5g新空口多样性

4G和前代移动通信主要聚焦于人与人之间的通信，即移动互联网，而5G除了进一步增强移动互联网之外，还需要使能物联网。5G时代的业务将空前繁荣，无论是远程实时 *** 控要求的ms级时延，VR/AR和超高清视频要求的Gb/s级带宽，亦或是每平方公里上百万连接数要求的广覆盖、低功耗物联网，对空口的设计要求差别巨大。

目前来看，5G必须引入革命性的新空口以满足多样性的极致业务需求，这在业界已达成共识。

5g新空口长尾性

5G将扩展移动通信的边界，拥抱垂直行业并成为其效率提升的助推器。但是相比移动互联网业务，垂直行业的需求千差万别。

同时，每个行业所能贡献的收入也远远低于移动互联网业务，是一个典型的长尾市场。这种长尾性决定了在空口设计时，不可能为每一类行业需求定制一个空口，而是需要在统一的空口框架下，使用不同的参数配置来适配长尾化的垂直行业需求。

随着 科技 的发展，物联网已经成为了大多数人所不能离开的一项高新技术，它通过各式各样的传感器实实在在地改变了我们日常生活，在生活中的几乎所有场景都可以见到它的身影。无论是家居、交通还是物流、工业领域，都因为物联网技术而变得更加智能化。

物联网究竟是什么

物联网，顾名思义就是万物相连的互联网，它是由互联网引申出来的含义，目前广泛运用在工业、农业、交通、家居、安保等领域内，有效推动了这些领域的智能化发展，也进一步拓展了发展潜力，将智能与数据化慢慢渗透于这些行业内。

同时物联网不仅可以提供信息传递功能，还具备对信息智能处理功能。它通过每一个传感器上的信息获取能力，通过互联网的方式进行有效传达，做到实时更新数据信息，并与智能分析、AI等技术进行结合，使其通过智能处理技术分析获取的海量信息，实现更有意义的传递。

不过物联网并不能脱离互联网而单独存在，它的核心仍然是互联网。它所收集的海量信息以及分析结果都需要互联网进行传递，这才能够实现万物互联的效果。

物联网当前所遇到的难题

根据GSMA（全球移动通信系统协会）预测，在2020年物联网的连接数将达到126亿，2025年物联网的连接数将达到252亿。虽然已经达到如此体量，但是从物联网推进到普及的过程中，仍遇到不少难题，这也为物联网之后的发展带来一定程度上的阻碍。

由于物联网的传感器身材都比较小，所以能耗问题一直都没有很好地解决。要么需要增加身材，要么需要降低性能，而且耗电量、成本等问题依然是物联网的痛点所在。此外，有很多物联网设备由于使用场景复杂，并无法使用外接电源，而且电池更换成本昂贵，所以低功耗就是物联网在这些场景下的一个最基础必备条件。

虽然目前4G已经大规模普及，而且市面上已经出现了很多5G手机，但是在物联网方向上，大多数物联网设备仍采用2G网络。这与网络覆盖率和成本息息相关，所以这是2G网络迟迟没有退网的一个原因。

此外，由于物联网每天会收集和传输大量信息，所以在安全方面也是物联网一直面对的一个难题。

NB-IoT芯片解决痛点，已经准备就绪

在过去，很多物联网产品每天传输的数据很低，而且不需要高速的传输效率，所以物联网芯片一直以低成本的2G为主。不过随着当前物联网的快速发展，物联网的连接数大幅度增长，过去的2G物联网不足以支撑目前的体量，需要一种新型的技术来引领物联网升级。

于是NB-IoT作为一种覆盖度广、低功耗、低成本的一种新型物联网技术，便进入众多开发者的视野中，这种技术在一些低功耗低成本的通信场景中，相比现在的2G物联网技术表现要更加出色、优秀。

目前NB-IoT芯片行业以华为、高通等一线大厂为主。

NB-IoT能否担负重任？

在提及到NB-IoT行业的前景和展望时，NB-IoT行业经历了四个阶段，分别是燥热、绝望、冷静和成熟，目前产业已经逐渐走向成熟，包括运营商的网络、芯片模组终端应用以及整个市场对于这项技术所持有的期望，这些都是非常理性和成熟的。

过去大家认为包括功耗、成本、性能在内的，这些阻碍NB-IoT发展的几个因素都已经被整个产业一一解决掉了，所以随着运营商网络的进一步的提高覆盖率增强，那么NB-IoT便会得到迅速的爆发。同时，NB-IoT的网络标准会在未来的5年内与5G网络完全融合，在未来的5~8年内，4G网也将开始步入退网通道，所以将与5G网络融为一体的NB-IoT的生命周期也会非常长的。

相比于智能手机这种3C市场来说，目前NB-IoT仍然是一个小市场，它具备非常清晰的细分，当前需求最刚性的就是抄表市场。而对于像共享单车、医疗 健康 设备、资产跟踪管理、宠物跟踪等在内的其他的新型市场来说，这些都是NB-IoT正在 探索 的领域。

总结

未来几年，物联网仍然将保持着急剧式增长，产业需要通过不断更替，吸收新鲜技术才可以保障长久发展。目前已经到了物联网需要更新换代的时刻，在以NB-IoT技术驱动为核心的公司支持下，相信会持续发力，承担起物联网中部分领域的重任。

要想成为系统的的物联网工程师需要系统学习。由浅入深地对嵌入式物联网技术以及Linux平台全面掌握，能够独立胜任物联网开发、嵌入式Linux应用开发、5G周边产品开发、底层系统开发、设备驱动开发、从终端到云技术开发以及Linux衍生产品等多方面工作。可以更加系统的了解嵌入式物联网相关行业知识。具体所学知识包括：1嵌入式C语言高级编程及行业应用2各常用数据结构与算法相关知识，以及面向接口的编程3GUI图形库应用开发技术4Linux *** 作系统使用5Linux系统编程6Linux系统网络编程7Linux网络路由及数据交换技术8嵌入式数据库9嵌入式C++语言编程，以及面向模板库的应用开发10OpenCV、OpenGL等图像处理11AI模型训练及场景定位识别应用12RFID场景应用13zigbee低功耗网络技术14Bluebooth组网技术15MQTT云平台搭建技术16NB-IOT各大云平台通信技术17基于5G技术的嵌入式物联网行业应用18ARM体系结构19Bootloader启动过程20常见Bootloader源码及平台移植21嵌入式Linux内核裁减以及移植 22嵌入式Linux平台搭建技术及技巧

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