物联网中常见的几种无线通信方式
时间：2025-04-21
1. 短距离无线通信技术
（1）Wi-Fi（IEEE 802.11系列）
频段：2.4 GHz / 5 GHz / 6 GHz（Wi-Fi 6E）
速率：几十 Mbps 到数 Gbps（如 Wi-Fi 6 可达 9.6 Gbps）
覆盖范围：50-100 米（视环境而定）
功耗：较高，适合持续供电设备
关键技术：OFDMA、MU-MIMO（Wi-Fi 6）、BSS Coloring（抗干扰）
应用场景：智能家居、工业物联网（IIoT）中的高带宽需求场景（如视频监控）。
缺点：高功耗、信道拥挤（2.4 GHz频段干扰严重）。
（2）蓝牙（Bluetooth）
蓝牙经典（BR/EDR）：
适用于音频传输（如耳机），速率 ≤ 3 Mbps。
蓝牙低功耗（BLE，Bluetooth 5.x）：
频段：2.4 GHz ISM 频段
速率：1-2 Mbps（BLE 5.2 支持 LE Audio）
覆盖范围：10-100 米（BLE 5.0 长距离模式可达 300 米）
功耗：极低（纽扣电池可工作数年）
关键技术：自适应跳频（AFH）、广播模式（Beacon）。
应用场景：可穿戴设备、医疗传感器、室内定位（iBeacon）。
（3）Zigbee（IEEE 802.15.4）
频段：2.4 GHz（）、868 MHz（欧洲）、915 MHz（北美）
速率：20-250 kbps
覆盖范围：10-100 米（支持多跳网状网络）
功耗：低（支持休眠模式）
关键技术：Mesh 网络（AODV路由协议）、CSMA-CA 信道访问。
应用场景：智能照明（如 Philips Hue）、工业传感器网络。
缺点：低速率、需网关协调（Zigbee 3.0 改进兼容性）。
（4）Z-Wave
频段：Sub-1 GHz（地区依赖，如 908.42 MHz 北美）
速率：9.6-100 kbps
覆盖范围：30-100 米（穿透力强）
关键技术：源路由算法（Mesh 网络）、低干扰（非 2.4 GHz）。
应用场景：家庭自动化（安防、智能锁）。
缺点：技术（Silicon Labs主导），生态封闭。
2. 长距离无线通信技术
（1）蜂窝物联网（LPWAN）
LTE-M（eMTC）：
基于 LTE 优化，速率 ~1 Mbps，支持移动性，低延迟（~10 ms）。
NB-IoT：
频段：授权频段（Sub-1 GHz）
速率：~200 kbps
覆盖范围：10+ km（农村），穿透力强
功耗：极低（PSM/eDRX 模式）
应用场景：智能电表、智慧农业（土壤监测）。
（2）LoRa（Long Range）
频段：Sub-1 GHz ISM 频段（如 868 MHz/915 MHz）
速率：0.3-50 kbps
覆盖范围：城市 2-5 km，农村 15 km
关键技术：CSS（Chirp Spread Spectrum）调制，抗干扰强。
网络架构：基于 LoRaWAN（Class A/B/C 终端）。
应用场景：智慧城市（路灯、垃圾桶监测）。
（3）Sigfox
频段：868 MHz/902 MHz
速率：100 bps（超窄带 UNB）
覆盖范围：30-50 km（视距）
功耗：极低（每日单消息下电池寿命 10 年）
缺点：单向通信为主，生态受限（运营商依赖）。
3. 其他专用技术
（1）Thread（基于 IEEE 802.15.4）
特点：IPv6 支持（6LoWPAN）、Mesh 网络，与 Zigbee 物理层兼容。
应用场景：Google Nest 等智能家居设备。
（2）RFID/NFC
NFC（13.56 MHz）：近场通信（<10 cm），用于支付、设备配对。
RFID：无源标签（UHF 频段），用于物流追踪。
（3）专有协议（如 Sub-1 GHz）
TI CC1310：低于 1 GHz 频段，适用于工业传感器（抗干扰强）。
技术选型关键参数对比
技术频段速率覆盖范围功耗网络拓扑成本
Wi-Fi 62.4/5/6 GHz高速中高星型中
BLE 5.22.4 GHz低短极低星型/Mesh低
ZigbeeSub-1/2.4G低中低Mesh低
NB-IoT授权频段低长极低星型中高
LoRaSub-1 GHz极低超长极低星型低
总结
高带宽场景：Wi-Fi 6、5G RedCap（未来）。
低功耗短距离：BLE、Zigbee。
广域低功耗：NB-IoT（授权频段）、LoRa（非授权频段）。
工业抗干扰：WirelessHART、ISA100.11a（基于 IEEE 802.15.4）。
