物联网中常见的几种无线通信方式
出处:网络整理 发布于:2025-04-21 17:24:26
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),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、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、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)。
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