大型生產(chǎn)場景中涉及大量的設(shè)備、生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)、工人和產(chǎn)品，穩(wěn)定、高速、易管理的無線網(wǎng)絡(luò)是必不可少的需求。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)主要分為兩類：一類是ZigBee、WiFi、藍(lán)牙等短距離通信技術(shù)；另一類是LPWAN（low-power Wide-Area Network），即低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。LPWAN又分為兩類：一類是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、SigFox等技術(shù)；另一類是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù)，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

不同的無線技術(shù)在組網(wǎng)、功耗、通訊距離、安全性等方面各有差別，因此擁有不同的適用場景。例如，Sub-1GHz技術(shù)適用于傳輸距離遠(yuǎn)、電池供電、須具備強(qiáng)健性的應(yīng)用環(huán)境；藍(lán)牙適合高速、傳輸更多信息、通過手機(jī)控制的狀況；Thread、Wi-Fi等技術(shù)也有各自的優(yōu)勢與適用情境。

[敏感詞]分別列出了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中最常見的幾種無線技術(shù)：

ZigBee、藍(lán)牙、Lora、NB-IoT、Sigfox，以及[敏感詞]的WiFi Halow技術(shù)。

ZigBee技術(shù)

ZigBee被正式提出來是在2003年，它的出現(xiàn)是為了彌補(bǔ)藍(lán)牙通信協(xié)議的高復(fù)雜、功耗大、距離近、組網(wǎng)規(guī)模太小等缺陷。名稱取自蜜蜂，蜜蜂(Bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在的方位信息，依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。

ZigBee可工作在三個頻段868MHz~868.6MHz、902MHz~928MHz和2.4GHz~2.4835GHz，其中最后一個頻段世界范圍內(nèi)通用，16個信道，為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps、40kbps以及250kbps。

ZigBee是低成本、低功耗、低功率的短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)，是專為低速率傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，具有如下特點： 

低功耗：由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達(dá)6個月到2年左右的使用時間，其他無線設(shè)備望塵莫及。

成本低：ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5~2.5美元, 并且ZigBee協(xié)議免專利費。

復(fù)雜性低：ZigBee協(xié)議的大小一般在4~32KB，而藍(lán)牙和WiFi一般都超過100KB。

時延短：通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延非常短，典型的搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活的時延是15ms, 活動設(shè)備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術(shù)適用于對時延要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)容量大：一個星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和一個主設(shè)備， 一個區(qū)域內(nèi)最多可以同時存在100個ZigBee網(wǎng)絡(luò), 一個網(wǎng)絡(luò)中最多可以有65000個節(jié)點連接，網(wǎng)絡(luò)組成靈活。

可靠：采取了碰撞避免策略，為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式， 每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。

安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用AES-128的加密算法，各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

ZigBee雖然具有低功耗、低成本，低速率、高容量、長電池壽命等優(yōu)點，但也有缺點，即抗干擾性差，通信距離短，而且ZigBee協(xié)議沒有開源。

藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)最早始于1994，由電信巨頭愛立信公司研發(fā)，是在兩個設(shè)備間進(jìn)行無線短距離通信的最簡單、最便捷的方法，可實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換。藍(lán)牙技術(shù)被廣泛地用于手機(jī)、PDA等移動設(shè)備，PC、GPS設(shè)備，以及大量的無線外圍設(shè)備（藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙鍵盤等）。

藍(lán)牙采用跳頻技術(shù)，通信頻段為2.402GHz~2.480GHz。截止目前為止已經(jīng)更新了10個版本，分別為藍(lán)牙1.0/1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1/4.2/5.0，通信半徑從幾米到幾百米延伸。

相比之前的藍(lán)牙4.2甚至更老的版本，藍(lán)牙5.0有如下特點：

更快的傳輸速度：速度上限為2Mbps，是之前4.2LE版本的2倍。

更遠(yuǎn)的有效距離：有效距離是上一版本的4倍。理論上，藍(lán)牙發(fā)射和接收設(shè)備之間的有效工作距離可達(dá)300米。

導(dǎo)航功能：添加了更多的導(dǎo)航功能，可以作為室內(nèi)導(dǎo)航信標(biāo)或類似定位設(shè)備使用，結(jié)合WiFi可以實現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位。

更多的傳輸功能：增加了更多的數(shù)據(jù)傳輸功能，硬件廠商可以通過藍(lán)牙5.0創(chuàng)建更復(fù)雜的連接系統(tǒng)，比如Beacon或位置服務(wù)。

更低的功耗：大大降低了功耗，人們在使用藍(lán)牙的過程中再也不必?fù)?dān)心待機(jī)時間的問題。

藍(lán)牙技術(shù)的最大的優(yōu)點是不依賴于外部網(wǎng)絡(luò)、速率快、低功耗，安全性高。只要有手機(jī)和智能設(shè)備，就能保持穩(wěn)定的連接，走到哪連到哪。其缺點是不能直接連接云端，傳輸速度比較慢，組網(wǎng)能力比較弱，而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點少，不適合多點布控。

LoRa技術(shù)

LoRa是美國Semtech公司開發(fā)和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離、低功耗無線傳輸方案，為用戶提供了一種能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的簡單系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前LoRa 主要在全球免費頻段運行，工作頻率在美國是915MHz，在歐洲是868MHz，在亞洲是433MHz。其典型范圍是2km至5km，最長距離可達(dá)15km，具體取決于所處的位置和天線特性。

LoRa技術(shù)具有如下特點：

低功耗：通信距離可達(dá)15公里，接受電流僅10mA，睡眠電流200nA，延長了電池的使用壽命。

大容量：在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)覆蓋范圍可達(dá)10公里。

支持測距和定位：LoRa對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間，定位則基于多點(網(wǎng)關(guān))對一點(節(jié)點)空間傳輸時間差的測量，定位精度可達(dá)5m（假設(shè)10km的范圍）。

因此，LoRa技術(shù)非常適于要求低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如能停車、車輛追蹤、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等。

LoRa的缺點是傳輸速率慢，通信頻段易受干擾，芯片供應(yīng)被Semtech壟斷，從底層開發(fā)周期較長，以及自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制較為復(fù)雜，因此一般公司不愿研究LoRa技術(shù)，更愿意買模塊直接用。

NB-IoT技術(shù)

NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)起源于一家英國新創(chuàng)公司Neul（2014年被華為收購），聚焦于低功耗廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場。

與使用標(biāo)準(zhǔn)LTE的全部10MHz或20MHz帶寬不同，NB-IoT使用包含12個15kHz LTE子載波的180kHz寬的資源塊，數(shù)據(jù)速率在100kb/s到1Mb/s范圍之內(nèi)。

NB-IoT使用授權(quán)頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。

作為一項應(yīng)用于低速率業(yè)務(wù)的技術(shù)，NB-IoT的優(yōu)勢主要有：

低功耗：NB-IoT犧牲了速率，卻換回了更低的功耗。采用簡化的協(xié)議，更合適的設(shè)計，大幅提升了終端的待機(jī)時間，部分NB終端的待機(jī)時間號稱可以達(dá)到10年！ 

低成本：與LoRa相比，NB-IoT無需重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都可以復(fù)用。低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優(yōu)勢，模塊價格不超過5美元。

海量連接：在同一基站的情況下，NB-IoT可比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)。一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

廣覆蓋：NB-IoT室內(nèi)覆蓋能力強(qiáng)，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力。

雖然NB-IoT具有很多優(yōu)點，但其低速數(shù)據(jù)傳輸、隱私和安全、IT系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間等問題，都將限制其發(fā)展。

Sigfox技術(shù)

Sigfox源自法國的Sigfox公司以超窄帶(UNB，Ultra Narrow Band)技術(shù)建設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)，既是一種無線技術(shù)，也是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

Sigfox工作在868MHz和902MHz的ISM頻段，消耗很窄的帶寬或功耗。

Sigfox無線電設(shè)備采用一種被稱為超窄帶(UNB)調(diào)制的技術(shù)，偶爾以低數(shù)據(jù)速率傳送短消息，消息最長是12個字節(jié)，一個節(jié)點每天可以傳送的消息數(shù)量最多140條。由于是窄帶寬和短消息，因此除了其162dB的鏈路預(yù)算外，還可以達(dá)到數(shù)公里的長傳輸距離。對于僅需發(fā)送較小的不頻繁數(shù)據(jù)的突發(fā)應(yīng)用，Sigfox是[敏感詞]選擇。

Sigfox的缺點是數(shù)據(jù)發(fā)送回傳感器/設(shè)備（下行鏈路能力）受到嚴(yán)重限制，信號干擾也可能成為問題。

HaLow技術(shù)

連接不穩(wěn)，效率不高，時段時續(xù)，這些一直是WiFi技術(shù)讓人頭疼的問題。

HaLow是適合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新版WiFi，代號是802.11ah，它使WiFi可以應(yīng)用到更多地方，如小尺寸、電池供電的可穿戴設(shè)備，同時也適用于工業(yè)設(shè)施內(nèi)的部署，以及介于兩者之間的應(yīng)用。

HaLow采用900MHz頻段，低于當(dāng)前WiFi的2.4GHz和5GHz頻段，更適合小量數(shù)據(jù)負(fù)荷以及低功耗設(shè)備。美國使用902MHz至928MHz的免許可頻段， 其它國家使用1GHz以下的類似頻段。雖然大多數(shù)WiFi設(shè)備在理想條件下最大只能達(dá)到100m的覆蓋范圍，但HaLow在使用合適天線的情況下可以遠(yuǎn)達(dá)1km，信號更強(qiáng)，且不容易被干擾。HaLow號稱傳輸距離是標(biāo)準(zhǔn)2.4GHz WiFi的兩倍，而且穿墻能力更強(qiáng)。HaLow不適于快速傳輸數(shù)據(jù)，也不適合網(wǎng)頁瀏覽（這對物聯(lián)設(shè)備影響不大）。另外，900MHz是未經(jīng)授權(quán)的頻段，容易受到干擾。

“Kinghelm”商標(biāo)由金航標(biāo)公司原始注冊，金航標(biāo)是GPS天線北斗天線研發(fā)生產(chǎn)直銷廠家，在北斗GPS導(dǎo)航定位行業(yè)非常高的知名度和美譽(yù)度，研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于bds衛(wèi)星導(dǎo)航定位無線通信等領(lǐng)域。主要產(chǎn)品包括：RJ45-RJ45網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)接口連接器、射頻連接器轉(zhuǎn)接線、同軸線纜連接器、type-c連接器、hdmi接口type-c接口、排針排母、SMA、fpc、FFC天線連接器、天線信號傳輸防水接頭、hdmi接口、usb連接器、端子端子線、端子板接線端子、接線端子排、射頻rfid標(biāo)簽、定位導(dǎo)航天線、通訊天線天線連接線、膠棒天線吸盤天線、433天線4G天線，GPS模塊天線等。廣泛應(yīng)用于航天航空、通信、[敏感詞]、儀器儀表和安防、醫(yī)療等行業(yè)。

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