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。

不管是什么时候都是一个很好的挑战。

李爱东当天透露，将坚持市场拉动与政策引导相结合，加快制定网络安全产业发展纲要，同时完善产业财税、金融、科技等领域配套政策，减轻网络安全企业负担，激发企业创新活力。

值得关注的是，5G作为万物互联的新型关键基础设施，其应用对网络安全提出更高挑战。业内预测，2020年全球物联网设备数量将达到260亿台，物联网规模急剧扩大也将带来新的安全隐患。

“以5G为依托，被视为互联网发展下一方向的工业互联网也同样面临着极大的安全威胁，工业互联网的发展模糊了物理世界和虚拟世界的界限，由此引发的网络攻击往往会造成比过去更严重的影响。”中国工程院院士邬贺铨表示，我们在为5G带来想象空间欢欣鼓舞的同时，也必须正视5G带来的安全挑战。

5G时代网络安全正成为央地政策布局的重点。记者获悉，相关部门将加快5G安全领域关键核心技术研发，建立健全5G安全风险态势感知和预警处置机制，统筹5G网络设施安全、应用系统安全、数据安全等工作，确保5G在各行业领域应用安全。工信部网络安全管理局副局长杨宇燕表示，下一步将重点支持企业、高校、科研机构突破核心关键技术，在5G安全、工业互联网安全、人工智能安全、数据安全等方面加大研究力度，构建多领域、多层次的网络安全技术创新体系。

地方层面，北京市日前表示，将进一步聚焦5G应用安全、融合安全领域等问题，设计5G新应用模式下的安全监管策略，建设5G安全监测和管理相关技术平台，构建工业互联网、物联网、车联网等全生命周期立体防御体系。河北省日前提出将加强5G通信网络、重要信息系统及数据资源保护，构建综合防御体系。支持企业发展攻击防护、漏洞挖掘、入侵发现、态势感知、可信芯片等5G安全产品。

TencentOS tiny 提供业界最精简的RTOS内核，最少资源占用为RAM 06 KB，ROM 18 KB。对于复杂的任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能，TencentOS tiny都可支持。

腾讯 科技 讯 9月18日消息，腾讯宣布将开源自主研发的轻量级物联网实时 *** 作系统TencentOS tiny。相比市场上其它系统，腾讯TencentOS tiny在资源占用、设备成本、功耗管理以及安全稳定等层面极具竞争力。该系统的开源可大幅降低物联网应用开发成本，提升开发效率，同时支持一键上云，对接云端海量资源。

据权威资料显示，全球物联网市场规模发展迅猛，2018年，仅国内物联网市场容量已经超过1万亿，预计2020年国内物联网市场容量可望超过15万亿。作为物联网整个产业链重要一环，终端侧物联网 *** 作系统由于直接对接底层物联网设备，已经成为构建整个物联网生态的关键。

腾讯物联网团队表示：“将腾讯自主研发的物联网 *** 作系统TencentOS Tiny开源，不仅可以将腾讯在物联网领域的技术和经验和全球开发者分享，还能够汲取全球物联网领域的优秀成果和创新理念，最终推动整体物联网生态的繁荣以及万物智联时代的到来。”
腾讯云构筑起全链条IoT云开发能力

在全面上云的背景下，物联网设备也不例外。借助TencentOS tiny提供的更简单的软件接口，亿级物联网设备上云的门槛降降进一步降低，从而帮助物联网开发者能够更便捷的使用云端海量的计算、存储资源，以及先进的AI和大数据算法模型，有效支撑众多前沿物联网技术在智慧城市、智能家居、智能穿戴、车联网等行业的加速落地。

同时，随着TencentOS tiny的开源，结合腾讯云物联网开发平台IoT Explorer，加上之前已经建设完成的国内最大规模LoRa网络，腾讯云物联网已经彻底打通从芯片通讯开发、网络支撑服务，物理设备定义管理，数据分析和多场景应用开发等一站式、全链条IoT云开发服务能力，物联网开发将变得更为简单、高效。

近年来，腾讯在开源上的步伐不断加快，截至9月，腾讯自主开源项目已达84个，Star数超过24万。在物联网领域，腾讯不仅通过开源和开放持续构建良性的物联网生态体系，在产品易用性和开发效率上，腾讯物联网团队也都做了许多针对性优化。

体积

最小仅18KB

、功耗

最低2微安

TencentOS tiny 提供业界最精简的RTOS内核，最少资源占用为RAM 06 KB，ROM 18 KB。在类似烟感和红外等实际场景下，TencentOS tiny 的资源占用仅为：RAM 269 KB、ROM 1238 KB，极大地降低硬件资源占用。同时，看似“麻雀虽小”，却“五脏俱全”。对于复杂的任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能，TencentOS tiny都可支持。

在功耗上，TencentOS tiny还应用了高效功耗管理框架，可以针对不同场景降低功耗。比如TencentOS tiny内部的定时机制在发现业务没有运行的时候，会自动启动休眠状态，有效降低功耗。根据实测的数据显示，TencentOS tiny最低的休眠功耗仅有2微安。开发者也可以根据业务场景选择可参考的低功耗方案，降低设备耗电，延长设备寿命。

独具创意的调试功能，助力开发者快速排障

由于很多物联网的终端设备在实际场景下，位于荒郊野外或者很远的地方，出现问题的时候非常难定位。为了能够减少这个问题，当终端出现问题的时候，TencentOS tiny会把一些故障信息记录下来，当它再重启的时候首先把错误数据上报云端，这个功能极大的方便了开发者查找故障原因。从而远在千里之外，就可以快速排除故障。

另外，TencentOS tiny的内核以及其上层的物联网组件框架，都做了高度解耦，保证和其它模块之间连接的适配。同时，TencentOS tiny 还提供多种编译器快速移植指南和移植工具，帮助开发者向新硬件开发板的一键移植，省时省力，有效提升开发效率。

目前，TencentOS tiny已支持意法半导体、恩智浦、华大半导体、瑞兴恒方、国民技术等主流厂商多种芯片和模组。

物联网是一个超级产业，涉及领域非常多，其中又有很多细分技术，而且应用碎片化。2020年，工信部发出了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，意在推动移动物联网的规模化发展，将物联网碎片化的应用“串”起来。2020年，我国窄带物联网NB-IoT基站数和5G基站数均超过了70万个，移动物联网连接数超过了108亿。2021年，物联网发展将有哪些主要趋势？

NB-IoT仍在爬坡

目前我国NB-IoT的连接数已经超过了12亿，应用创新不断深化，水表、气表等领域应用已经达到了千万级，智慧停车、智慧路灯、智慧物流等百万级的应用领域正在不断涌现。

数据显示，目前中国电信的NB-IoT用户近8000万，NB-IoT连接数全球第一，NB市场占有率行业第一。同时，中国电信还部署了全球物联网领域首个异地多活NB-IoT设备服务平台，可提供亿级以上物联网设备服务，确保端到端业务流程安全。

凭借广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点，NB-IoT已经成为蜂窝物联网领域的主流技术。市场研究机构CounterpointIoT的最新研究数据显示，全球移动物联网连接数将在2025年突破50亿大关，其中NB-IoT的贡献比将接近一半。

2021年，由于NB-IoT的规模应用，芯片的生产成本会进一步下降，即使考虑到近期芯片、元器件缺货，NB-IoT模组整体价格下降的趋势不会改变。随着城市管理智能化的深入，NB-IoT的商业部署只会进一步加快，这将带动提高NB-IoT基站的使用率和新基站的部署。但期望NB-IoT能够在越过1亿连接数后，产生“滚雪球”的产业效应，只是一种乐观估计，主要原因是NB-IoT的应用场景、接入平台还比较分散，从梅特卡夫定律看，NB-IoT目前处于连接数的积累阶段，发展拐点还没有到来。

同时，NB-IoT也面临一些挑战，业内人士认为这些挑战体现在NB-IoT功耗、网络覆盖、商业模式三个方面。

NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前在移动物联网上，普遍采用的还是2G模块，NB-IoT的功耗比2G略好，但在中等频率和高频率实时使用时并没有非常明显的优势，而NB-IoT深度待机模式的功耗和2G掉电模式相差不多。所以以目前NB-IoT模块的实际功耗看，十年的超长待机时间是无法实现的，因此在低功耗一项上，NB-IoT优势并没有预计的大，所以采用NB-IoT的动力不够强。在网络覆盖上，NB-IoT相对于2G/3G/4G网络，其覆盖范围和网络质量还需提高，这也会影响用户的使用信心。在商业模式上，即使运营商开启高频服务功能，每年NB-IoT资费可以提升到35~40元，虽然提升了物联网业务的ARPU值（每用户平均收入），但对于运营商的直接收入贡献还非常有限。

LoRa发力室内场景

目前，在全球范围内已超过1亿个LoRa终端接入节点，中国作为最大的物联网应用市场，占了近半的LoRa节点部署数量，在一些能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业得到应用。目前，LoRa技术也正在发力于室内场景应用，这将会成为LoRa最值得期待的市场。

LoRa最早于国外起步，在欧、美等国获得应用，但是应用相对分散。相比国外，国内起步较晚，LoRaWAN 协议的标准化落地情况比较差，但是发展速度快、应用丰富、规模大。作为和NB-IoT相似的技术，LoRa的问题与挑战主要是缺少政策及运营商的大力支持，但因为LoRa有其适用的场景，连接数一直在增长。

LoRa的问题是严重碎片化，这不仅制约LoRa产业的发展，也制约着LoRa企业的发展，且目前的产品丰富度无法满足碎片化应用需求，而且国内已有应用领域的市场增量有限，需要寻找新的应用领域拓展市场。目前电力和家居行业转向通过LoRa技术来解决问题。

从LoRa产业链看，相比于其他多数的无线通信技术，LoRa技术除了技术层面上的优势以外，丰富 健康 的产业链生态也是其优势之一，目前已形成了一个从LoRa芯片、模组、网关、终端、平台、系统集成商到解决方案提供商以及互联网企业、电信运营商等共同参与的格局。

哪些领域机会更多

疫情暴发以来，非接触式的远距离测温仪、巡逻无人机、防疫机器人等物联网产品在疫情防控和复工复产中，得到了广泛运用，2021年，这些应用会进一步升级，并将向在医疗保健中发挥作用发展。Forrester的研究预测，物联网会通过可穿戴设备和传感器实现主动的医疗保健参与，这将是2021年物联网应用的一大趋势。

Forrester认为，消费者将在2021年获得更多种类的无线连接。不仅有5G和移动物联网设备，蓝牙、Zigbee和近场通信（NFC）都在解决类似的物联网使用案例。Forrester的报告指出。诸如可穿戴设备和传感器之类的互动和主动参与将激增，它们可以检测患者在家中的 健康 状况。COVID-19之后的医疗保健将以数字医疗经验为主导，并将提高虚拟医疗的有效性。在家中监视的便利性将激发消费者对数字 健康 设备的赞赏和兴趣，因为他们可以对自己的 健康 有更深入的了解。数字医疗设备的价格将变得对消费者更加友好。

由于新冠肺炎疫情，迫使许多患者留在家里或延误了必要的护理，这使慢性病得不到控制，可预防的病得不到重视。医疗机构可以利用接入物联网的医疗设备增进对患者 健康 的了解，跟踪个性化医疗的结果。

另一方面，智能办公的利用率也会大大增长，Forrester期望至少80％的公司为未来的办公室制定全面的战略，其中包括IoT应用程序以增强员工安全性并提高资源效率，例如智能照明、电源、能源、环境监控和基于传感器的空间利用率等。高流量区域的活动监视对于优先进行站点清洁，管理拥挤区域以及修改办公室布局以实现 社会 疏远非常必要。

AIoT（人工智能物联网）未来发展前景十分广阔。它将使用AI技术实现对设备、数据和应用的连接，从而为企业带来新的发展机遇。AIoT可以帮助企业实现效率的大幅度提升，同时也可以帮助企业减少成本开销。此外，AIoT还能够帮助企业针对不断变化的需要快速作出决定和行动。

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