物联网中常见的无线连接技术对比分析
随着无线通信技术的种类越来越多，大家选择也越来越多。但在众多无线通信技术中，没有所谓的“万能”无线连接解决方案；因为在不同的环境，不同的功能需求，单一的无线通信技术是无法满足的。
本文将详细地介绍各种无线连接技术，并根据商业和工业物联网应用中最重要的特性对它们进行比较。以便大家清楚知道在什么环境下使用哪种无线通信技术更好。
1、蓝牙技术
定义
蓝牙技术是一项在2.4ghzism频段上运行的低功耗无线解决方案。多年来，蓝牙技术不断扩展，如今在距离、带宽和通信拓扑结构方面具有极大的灵活性，能够满足不同物联网应用的需求。
技术细节
目前有两种不同的蓝牙无线电选择：经典蓝牙（bluetoothclassic）和低功耗蓝牙（bluetoothle）。经典蓝牙（或br/edr），即初代蓝牙无线电，目前仍被广泛用于串流应用，尤其是音频串流。而低功耗蓝牙主要用于设备间频繁传输数据的低带宽应用。低功耗蓝牙以极低的功耗以及在智能手机、平板电脑和个人电脑中的普及性著称。
低功耗蓝牙分为点对点（point-to-point）、星型拓扑结构（startopology）、mesh网络（meshtopology）和广播式拓扑结构（broadcasttopologies）。在mesh拓扑结构中，节点之间直接连接，无需通过中枢与其他节点通信。节点能够将数据和信息发送至原始源节点通信范围之外的其他节点，扩大了大型区域内网络的覆盖范围。
主要用例
低功耗蓝牙最常用于医疗和健身设备、智能照明系统、实时定位系统和室内导航应用。
2、wi-fi
定义
wi-fi是所有ieee802.11标准无线局域网（wlan）的商标名称。wi-fi的工作频段通常为2.4ghz和5ghzism，但较新版本的wi-fi也会使用其他频段。
技术细节
wi-fi有许多版本。wi-fi联盟最近采用了一种新型版本编号系统：wi-fi1（802.11b）、wi-fi2（802.11a）、wi-fi3（802.11g）、wi-fi4（802.11n、wi-fi5（802.11ac）和wi-fi6（802.11ax）。最新发布的版本可满足各类应用的需求，包括更长的距离、更高的吞吐量和更大的覆盖范围。
wi-fi最流行的拓扑结构是星型拓扑结构。但在星型拓扑结构中，节点只能通过中枢相互通信。
主要用例
wi-fi主要用于大文件传输和带宽较高的数据传输应用，比如视频串流。
在物联网应用中，wi-fi最常用于需要直接连接互联网的设备。但它通常无法满足低功耗需求，也很少用于需要长时间依靠微型电池运行的应用和设备。
3、基于ieee802.15.4的技术（thread、zigbee）
定义
ieee802.15.4技术指低速无线个人局域网（lr-wpan）访问层。
技术细节
thread和zigbee是两种以该规格为基础的技术。它们的特点是低功耗和低数据速率。ieee802.15.4主要用于数据少、距离短、需要同时保持低功耗的应用场景。
虽然该技术也支持星型拓扑，但最常用的是网状拓扑结构。
主要用例
这些技术最常用于智能家居中的无线控制和监测应用场景。
4、z-wave
定义
z-wave最初是一项照明系统控制协议，后来演变成为由z-wave联盟管理的家居自动化协议。
技术细节
这项专有技术在美国的频段为908/915mhz，在欧洲的频段为868mhz。频段不同是为了避免干扰2.4ghzism频段并扩大覆盖范围。
这项技术主要使用网状拓扑结构。
主要用例
这项技术的主要应用于智能家居场景中。
5、蜂窝低功耗广域网技术（nb-iot、lte-m）
定义
lte-m（ltecat-m1或long-termevolutionformachines）和nb-iot（窄带物联网）都是3gpp（3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划）所开发的技术标准，并为蜂窝物联网应用技术提供了解决方案。
这两种技术将与其他5g技术共存，有望成为长期5g物联网战略的组成部分。5g是第五代蜂窝移动通信技术的总称，代表2gbps的高速网络（将来甚至可以达到100gbps）。5g技术将减少网络延迟并扩大覆盖范围（就同时连接网络的设备数量而言）。
技术细节
lte-m和nb-iot在特性上有所不同，因此适合的应用场景也有所不同。
nb-iot最适合需要低功耗和低带宽的简单应用，而lte-m由于具有更高的数据速率，因此最适合实时和关键任务应用程序。两者之间的主要区别是速度和延迟（lte-m速度较高，延迟较低）。
nb-iot和lte-m主要采用星型拓扑结构。
主要用例
nb-iot的主要用例包括智能农业、智慧城市和智能仪表应用。lte-m的主要用例包括物流、医疗设备的回程通信通道以及汽车应用。
6、非蜂窝低功耗广域网技术（lorawan、sigfox）
定义
lorawan是lora联盟维护的开源无线网络协议。lorawan建立在lora基础之上，lora是semtech公司所开发的专有调制格式。
技术细节
lora只定义网络堆栈的较低层，而lorawan定义网络堆栈的较高层。lorawan只是建立在lora基础之上的多项协议之一。
lorawan被归类为低功耗广域网（lpwan）技术，可以低功耗实现设备之间的远程通信。
sigfox也是一项lpwan技术，但它是法国公司sigfox所提供的专有技术。该公司是这项技术的唯一网络运营商。
主要用例
lorawan常用于智慧城市应用市场，例如智能公用事业仪表、智能停车计时器以及供应链和物流应用（例如资产追踪）。sigfox也常用于智慧城市应用。相比美国，这项技术在欧盟地区更加常见。
对比表
下表对比了上文中提到的几种无线技术。
在本系列后面的文章中，我们将介绍各种工业应用场景、列出每种应用场景最重要的特性，并评估最适合该应用场景的技术。
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本文将详细地介绍各种无线连接技术，并根据商业和工业物联网应用中最重要的特性对它们进行比较。以便大家清楚知道在什么环境下使用哪种无线通信技术更好。
1、蓝牙技术
定义
蓝牙技术是一项在2.4ghzism频段上运行的低功耗无线解决方案。多年来，蓝牙技术不断扩展，如今在距离、带宽和通信拓扑结构方面具有极大的灵活性，能够满足不同物联网应用的需求。
技术细节
目前有两种不同的蓝牙无线电选择：经典蓝牙（bluetoothclassic）和低功耗蓝牙（bluetoothle）。经典蓝牙（或br/edr），即初代蓝牙无线电，目前仍被广泛用于串流应用，尤其是音频串流。而低功耗蓝牙主要用于设备间频繁传输数据的低带宽应用。低功耗蓝牙以极低的功耗以及在智能手机、平板电脑和个人电脑中的普及性著称。
低功耗蓝牙分为点对点（point-to-point）、星型拓扑结构（startopology）、mesh网络（meshtopology）和广播式拓扑结构（broadcasttopologies）。在mesh拓扑结构中，节点之间直接连接，无需通过中枢与其他节点通信。节点能够将数据和信息发送至原始源节点通信范围之外的其他节点，扩大了大型区域内网络的覆盖范围。
主要用例
低功耗蓝牙最常用于医疗和健身设备、智能照明系统、实时定位系统和室内导航应用。
2、wi-fi
定义
wi-fi是所有ieee802.11标准无线局域网（wlan）的商标名称。wi-fi的工作频段通常为2.4ghz和5ghzism，但较新版本的wi-fi也会使用其他频段。
技术细节
wi-fi有许多版本。wi-fi联盟最近采用了一种新型版本编号系统：wi-fi1（802.11b）、wi-fi2（802.11a）、wi-fi3（802.11g）、wi-fi4（802.11n、wi-fi5（802.11ac）和wi-fi6（802.11ax）。最新发布的版本可满足各类应用的需求，包括更长的距离、更高的吞吐量和更大的覆盖范围。
wi-fi最流行的拓扑结构是星型拓扑结构。但在星型拓扑结构中，节点只能通过中枢相互通信。
主要用例
wi-fi主要用于大文件传输和带宽较高的数据传输应用，比如视频串流。
在物联网应用中，wi-fi最常用于需要直接连接互联网的设备。但它通常无法满足低功耗需求，也很少用于需要长时间依靠微型电池运行的应用和设备。
3、基于ieee802.15.4的技术（thread、zigbee）
定义
ieee802.15.4技术指低速无线个人局域网（lr-wpan）访问层。
技术细节
thread和zigbee是两种以该规格为基础的技术。它们的特点是低功耗和低数据速率。ieee802.15.4主要用于数据少、距离短、需要同时保持低功耗的应用场景。
虽然该技术也支持星型拓扑，但最常用的是网状拓扑结构。
主要用例
这些技术最常用于智能家居中的无线控制和监测应用场景。
4、z-wave
定义
z-wave最初是一项照明系统控制协议，后来演变成为由z-wave联盟管理的家居自动化协议。
技术细节
这项专有技术在美国的频段为908/915mhz，在欧洲的频段为868mhz。频段不同是为了避免干扰2.4ghzism频段并扩大覆盖范围。
这项技术主要使用网状拓扑结构。
主要用例
这项技术的主要应用于智能家居场景中。
5、蜂窝低功耗广域网技术（nb-iot、lte-m）
定义
lte-m（ltecat-m1或long-termevolutionformachines）和nb-iot（窄带物联网）都是3gpp（3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划）所开发的技术标准，并为蜂窝物联网应用技术提供了解决方案。
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技术细节
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nb-iot最适合需要低功耗和低带宽的简单应用，而lte-m由于具有更高的数据速率，因此最适合实时和关键任务应用程序。两者之间的主要区别是速度和延迟（lte-m速度较高，延迟较低）。
nb-iot和lte-m主要采用星型拓扑结构。
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定义
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技术细节
lora只定义网络堆栈的较低层，而lorawan定义网络堆栈的较高层。lorawan只是建立在lora基础之上的多项协议之一。
lorawan被归类为低功耗广域网（lpwan）技术，可以低功耗实现设备之间的远程通信。
sigfox也是一项lpwan技术，但它是法国公司sigfox所提供的专有技术。该公司是这项技术的唯一网络运营商。
主要用例
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