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。

LPWAN(低功耗广域网)，也称为LPWA)或LPN，是一种用于物联网(例如，以电池为电源的传感器)的类型，这是一种能够以低比特率进行远距离通信的无线网络。LPWAN可以同时满足覆盖和续航的要求。以最小的功耗提供最长的距离覆盖是LPWAN最大的技术优势。
3个LPWAN技术的特点
LPWAN技术是近年来国际上一项物联网接入的革命性技术。远距离、低功耗、低运维是LPWAN技术最大的特点。与现有的WiFi、蓝牙、ZigBee等技术相比，LPWAN真正实现了广阔的发展，并且能够实现物联网的低成本完全覆盖。
1广域覆盖
LPWAN技术使物联网设备之间的通信距离达到3-20公里。低功耗LPWAN技术的运用，让数据可以在智能城市中进行长距离传输。
2低功耗
使用LPWAN的主要优势之一是低功耗。有了LPWAN，当不使用物联网设备时，设备会自动进入休眠模式。并且物联网设备处于休眠模式时耗电非常少，所以这一优势有助于节省电力。低功耗和低使用率又引起连锁反应，使用LPWAN的这些物联网设备的电池寿命预计为5到10年。
3降低成本
LPWAN技术的运用大大降低了物联网设备的相关成本。低功耗的特点让物联网设备可以使用电池成本降低，物联网设备的成本也相应减少。除此之外，设备的维护成本也得到的了大幅降低。此外，通过LPWAN传输数据的网关数量将相应减少，从而进一步降低基础设施成本。
LPWAN在智慧城市上的应用
3种LPWAN的主流技术
LPWAN技术是一种无线通信解决方案，它可以解决许多以前无法解决的需求，但目前的LPWAN市场上已经出现了各种类型的技术。目前市场上主要的LPWAN技术包括NB-IoT、eMTC、LORA。
NB-IoT是物联网领域的一项新兴技术，支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接。它也称为低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持设备有效连接，待机时间长，对网络连接要求高。据称，NB-IoT设备的电池续航时间可以提高到至少10年。
eMTC作为物联网的一种应用场景。它具有超可靠和低延迟的特点。eMTC主要应用在设备之间的通信需求上。
Lora是一项专有技术， Semtech为其提供芯片。Lora技术改变了以往在传输距离和功耗之间的折衷，为用户提供了一个简单的系统，可以实现远距离、长续航、大容量，进而扩展传感器网络。
目前，与NB-IoT相比，LORA 无线模块 是目前最成熟、最稳定的窄带物联网通信技术。它的免费网络专用网络远远优于运营商持续不断收费的NB网络，而且LoRa不需要终生付费。然而，LORA在物联网通信发展中的应用难度大、长期性强、准入门槛高。运营商将采用NB-IoT和eMTC，而Lora将专注于企业级应用。
3种LPWAN技术应用场景

LPWAN技术能够在智慧城市的建设中起到举足轻重的作用。例如，智能路灯、湿度传感器、智能电表和智能停车场不需要很高的数据速率，但需要非常广泛的覆盖。特别是在停车管理、智能冷链、智能抄表等方面。
LPWAN的应用
LPWAN技术在智能抄表中的应用
在智能抄表解决应用中，水、电、气、热等抄表终端通过LoRaWAN通信模块将数据上传到本地LoRaWAN基站，该模块可以控制一个LoRaWAN基站的数千个终端，然后通过蜂窝骨干网，将数据上传到服务器。
LPWAN技术在智能冷链中的应用
在智能冷链解决方案中，温湿度信息由具有LORA传输模块的各个采集器采集，然后上传到LORA网关，蜂窝网络和互联网上传到云平台，客户可以在后台实时监控状态。
LPWAN技术在智能路灯中的应用
在智能路灯解决方案中，LoRaWAN解决方案的架构类似于抄表。需要通过基站采集各个节点的数据，然后通过后台管理系统上传到云端，实现路灯故障报警、安全监控、紧急呼叫等功能。

首先介绍一下目前的无线物联网技术的优缺点吧。1、ZigBee：
具有自组网能力，安全性，可靠性，抗干扰能力，穿墙能力和衍射能力较弱，传输距离只有20米左右。其理论节点具有65,000个，但是实际应用中200-300个节点时稳定性上就会衰减
2、Wi-Fi：实现大数据在小范围内的无线传输，可连接30左右个产品但是实际中连接20个以上就极不稳定。适用于智能单品，不适用于系统应用。3、蓝牙 Mesh：
蓝牙Mesh网络，也称为“多跳”网络，具有自组网能力安全性可靠，但穿墙能力和衍射能力较弱，需要借助邻近节点中转来实现长距离大范围组网，组网速度慢，节点多时延迟较大。4、NB-IOT：构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，需基站的支持，具有覆盖广、连接多、速率快、功耗低等特点，但缺点是成本较高，普及性低，每个节点需消耗移动流量
。然后给您推荐一下深圳咻享智能的无线物联网技术YIO协议：具有自组网能力，高安全性，高可靠性，跳频抗干扰能力强，节点数量可达到百万个。单节点半径可达200米，并无限桥接，非常适合大面积，多数量的设备无线管控。

物联网网关组网方式和功能配置有以下：
1、丰富接口，满足组网、数据采集与传输需求，支持2个光纤口、7×LAN、1×WLAN、2×RS485、1×AC220V输入、3×AC220V输出、1×DC24V输出、1×DC12V输出。
2、支持WIFI(可选)，5G/4G(可选)，网口，光口等方式接入互联网，可多网同时在线，可实现4/5G转WiFi、网口转WiFi。
3、支持多种无线扩展方式，LoRa、ZigBee、蓝牙等；支持ZigBee（支持频段，24GHz全球免费频段）。
4、支持5G/4G/PPPoE/DHCP/静态地址等连接方式，有线无线互为备份，多网智能切换备份，多种工作模式选择。
5、超强的边缘计算计算能力，整合数据采集、处理、执行，实时分析，安全高效，实现灯管边缘策略，断网情况可继续执行灯控等命令；标准Linux系统支持用户二次开发。
6、可外接PLC载波ZigBee/LoRa等单灯集中器，实现非智慧杆路灯的单灯集中管理。
7、支持APN/VPDN数据安全传输；支持IPSec、L2TP、PPTP、OPEN等类型。
8、支持AP，STA，Repeater多种模式与系统云平台数据交互。
9、支持DHCP server，DHCP客户端，IP与MAC地址绑定，DDNS，NAT，DMZ主机，QoS，流量统计。
10、支持TCP/IP、UDP、MQTT、MODBUS、TFTP、>

6月26日，OPPO在MWC上召开发布会，展示了全球首款屏下摄像头手机，引起了关注，随后他们又在发布会上官宣了全新的“无网络通信技术”。我一脸懵逼——除了吼，这个世界上居然还有不依靠网络的通信技术吗？

（图自：OPPO官方）

据OPPO称，他们的无网络通讯技术能够在3000米内不依赖蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙等传统通信方式的条件下，实现OPPO设备间点对点的文字、语音传输和语音通话。同时还支持多设备组成小范围局域网，并通过手机中继拓展通信范围，只要处于信号搜索范围，即可实现局域网通信。

哦，原来是自组网技术。

这令我不由得想起了此前 华为 手机的无网络互传技术HuaWei Share。如果说华为的技术是近距离高速同步数据的创新，那么OPPO这个无网络通信技术则瞄准应急通信、高干扰高负载极端通信条件下的数据交换，在一些信号比较差或者LTE负载过大的地区，比如大型体育赛事、演唱会、展会等场景比较好用。

在现场演示时，一台经过改装的OPPO R15手机在切断所有信号的情况下，还可以像对讲机那样通话和传输信息。这一切都是通过设备自发组建网络完成，不依赖LTE、Wi-Fi、蓝牙或Zigbee等已知通信方式。

（图自：新浪科技）

据悉，该技术采用了OPPO定制的芯片与通讯协议，可以实现低电量下可以维持72个小时的文字通讯续航，以及支持持续信道监听，在被其他设备发现后可以发送关机前记录的最后GPS位置，让用户在野外手机关机、失联等极端环境下，依然能够被搜寻。

（图自：新浪科技）

无线自组网技术其实由来已久，最早的应用区分主要是 物联网 和非物联网领域。

据环球专网通信报道，在物联网领域，主流的Zigbee、蓝牙等技术都集成了无线自组网功能，用于近场、海量终端之间的小数据量传输。在这个领域，无线自组网具有统一的标准，产业链成熟。

而在非物联网领域，无线自组网技术最早起源于军事应用，即美军的先进战术通信系统，称为Ad Hoc，目前已经成为军用电台的必备功能。2000年左右，Ad hoc技术开始转为民用，称为Mesh技术。2003年，IEEE标准组织开始制定Mesh标准，2006年提出了80211S，即Wi-Fi体制的Mesh标准。

在Wi-Fi Mesh之后，基于COFDM技术体制的Mesh产品逐渐成为主流。COFDM自组网产品的工作频段、发射功率和无线传输技术都可以根据需求定制，摆脱了Wi-Fi Mesh对公共频段和商用套片的依赖，室外移动环境下的覆盖能力得到了显著提升，应用场景也得到了较大的扩展，比较成功的应用如公安原有的无线图传系统等。

但是，COFDM技术与主流3GPP技术体制有较大的差别，各厂家的标准也不统一，相应的产业链比较薄弱，应用比较零散，无法形成规模化的市场，未来的发展空间非常有限。

环球专网通信认为，尽管自组网技术一直都是业界研究的热点，但是该技术直到4G规模商用也没有进入主流3GPP标准规范之中，主要原因还是运营商市场对自组网应用的需求并不是太多。

相比运营商网络，无线专网要求更广的覆盖范围、更灵活的组网方式和更强的上传容量，需要支持脱网直通、多跳桥接以及无中心节点自组网等功能，而宽带自组网技术是满足上述需求的关键，因此3GPP标准在R12及后续版本中都对自组网技术进行了重点研究，并形成了相关的标准。

3GPP标准在R12版本中增加了邻近服务功能(Proximity Service, ProSe)，定义了相应的空口，即PC5接口，以及空口技术规范，即Sidelink规范。在LTE帧结构的基础上，Sidelink规范增加了discovery信道，用于终端之间的相互发现，通过同步信号实现终端之间的同步，而对于控制信道和业务信道则延用了LTE标准。Sidelink空口规范支持蜂窝小区内和小区外的终端之间直接通信，终端之间可以自组成网，因此，Sidelink实际上就是3GPP体制下的宽带自组网技术的空口规范，是未来各种3GPP体制自组网产品的技术基础。

相比COFDM封闭技术体制的自组网技术，3GPP体制的自组网技术能够充分利用4G以及5G的开放的先进技术，相关的产品也能够充分利用3GPP成熟的产业资源，从而大幅提升产品的性能指标，扩展应用场景，增强实战效果。其中，一些关键的技术和功能包括：

1、信道编解码

业务信道采用Turbo码，其编码增益比COFDM自组网常用的卷积码具有显著的提升；

2、高阶调制

最高可以支持256QAM，进一步提升频谱效率。利用成熟的AMC机制，可以根据信道条件动态调整调制阶数，保持空口流量的平稳；

3、多天线技术

在R14版本中，Sidelink规范增加了发射分集功能,，为后续进一步引入空分复用奠定了基础。利用LTE成熟的MIMO技术，3GPP自组网技术能够显著提升频谱效率，在两天线配置下，频谱效率能够达到6 8bps/Hz，比COFDM自组网的频谱效率提升了4 5倍，这对于频谱资源有限的专网用户非常重要；

4、HARQ技术

融合重传和前向纠错功能，显著提升空口传输性能，特别是空口的稳健性，有助于传输时延的减小；软合并功能能够进一步提升纠错能力；

5、QoS机制

非3GPP体制的自组网产品大都没有完整的端到端QoS机制，只是一个IP管道而已。但是在ProSe功能中，定义了数据包优先级（ProSe Per-Packet Priority：PPPP），针对语音、视频、数据等不同的业务进行分级保障，也可以针对不同的用户组进行分级保障。QoS分级保障是无线专网的必要需求；

6、新波形

利用F-OFDM、UFMC等5G中讨论的新波形技术，3GPP自组网技术能够更加灵活、高效地利用专网有限的频谱资源；

上述这些功能对于传统自组网大多还是新技术，而这些功能在规模部署的4G网络中已经证明能够显著提升无线性能，因此也将显著提升无线自组网的无线性能。当然，随着更多应用场景的引入，Sidelink规范自身也在不断完善。在R12的基础上，Sidelink规范在R13中增加了跨载波终端发现、数据包优先级、UE-to-Network中继等功能，在R14中增强了中继的功能，能够支持更多的跳数，结合桥接功能，单个蜂窝小区的覆盖范围有了更为明显的提升。Sidelink规范在R14中也被运用到V2X标准中，用于车与车、车与路边单元之间的直接通信，基于车联网的应用要求，在当前的R15版本讨论中，载波聚合、64QAM、发射分集、更短子帧等关键技术和功能极有可能增加到规范之中，而在R16版本的早期讨论中，包括 V2X切片、E2E QoS、多播、定位等新功能也列上了讨论的议题。

目前普通的对讲机手台对手台的通讯距离一般在3-5千米左右，换言之，OPPO的无网络通讯技术已经超出了Wi-Fi与蓝牙的覆盖范围，达到了普通对讲机的要求。推测OPPO应该使用了无线电技术来实现超远距离通讯。

其实在荷兰科技媒体LetsGoDigital本月早些时候的报道中，OPPO已经在欧洲市场获批了“Reno F”和“Reno Z”两款型号，Reno Z新机所采用的全新MeshTalk技术估计就是上面提到的“无网络通信技术”。

目前OPPO已经向EUIPO提交了Mesh Talk和Mesh Talkie两个商标

如果OPPO的无网络通讯技术切实可行的话，那么以后OPPO手机就可以胜任自驾游、短长途出行的车队通讯需求，自带一部分“越野”属性，只不过大家都要使用同一品牌的手机咯。

引用：
>挺不错的。
福建蜂窝物联网科技有限公司是国内领先的数字农业整体解决方案提供商。
据统计2019年蜂窝物联承建了泉州90%以上的智慧农场建设，涵盖食用菌、花卉大棚、蔬菜基地、生态果园、茶园等行业。
代表做安溪东泽智慧茶园（国家级现代农业产业园示范基地）、永春冠菌农业（福建省现代农业产业园示范基地）、惠安雄恩农业（福建省蔬菜种植示范基地）、惠安惠民农业（福建省蔬菜种植示范基地）、惠安匠贤宝农业（福建省蔬菜种植示范基地）、惠安家兴农场（福建省蔬菜种植示范基地）等。

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