网络接入协议一般负责网内设备间的组网及短距离通信等,主要分为两类:短距离通信技术,常见的协议Zigbee、WiFi、蓝牙等;低功耗广域网通信技术(LPWAN),LPWAN又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如NB-IoT等。
高速率业务主要使用3G、4G技术,中等速率业务主要使用GPRS技术,低速率业务目前还没有很好的蜂窝技术来满足,而它却有着丰富多样的应用场景,很多情况下只能使用GPRS技术勉力支撑。
Zigbb
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。目前在工业控制领域应用广泛,在智能家居领域也有一定应用。
- 低成本:数据传输速率低,协议简单,开发成本低,没有专利费
- 低功耗:传输速率低,节点所需的发射功率仅1mW,并采用休眠+唤醒模式,功耗极低
- 自组网:自带mesh功能,支持多达65000个节点连接,可以快速实现一个大规模的传感网络
- 安全性:使用crc校验数据包的完整性,支持鉴权和认证,并且采用aes-128对传输数据进行加密
- 传输距离:50-300M
- 功耗:5mA
- 速率:250kbps
Zigbee协议的最佳应用场景是无线传感网络,比如水质监测、环境控制等节点之间需要自组网传输数据的工业场景中,在这些场景中zigbee协议的优势发挥的非常明显。目前国内外很多厂商也将zigbee运用在智能家居方案中,比如小米发布的“小米智能家居套装”。
蓝牙
蓝牙是一种无线技术标准,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换,可连接多个设备,克服了数据同步的难题。
- 低功耗:使用纽扣电池的蓝牙4.0设备可运行一年以上
- 低成本:蓝牙协议基本成为智能手机的标配,用户无需购买额外的接入模块
- 自组网:4.2版本中加入了mesh组网功能
- 速率:1Mbps
- 传输距离:2-30M
蓝牙目前的应该领域有蓝牙耳机、音箱、穿戴设备等。
低功耗蓝牙(BLE),低功耗蓝牙比标准蓝牙功率更小,用于健身跟踪器、智能手表或者其他连接设备的小型硬件,以实现无线数据传输,且不会严重影响用户手机中的电池电量。
WiFi
Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,通常使用2.4G或5G射频频段。
- 低成本:wifi路由器现在已经很普及了,可以直接接入互联网,省去了对手机等移动终端的依赖
- 速率:可达300Mbps
- 传输距离:100-300M
- 功耗:10-50mA
- 其他:信号更强、带宽更宽
WIFI目前的应该领域有智慧家居等。
WiFi协议的功耗成为其在物联网领域应用的一大瓶颈。但是随着现在各大芯片厂商陆续推出低功耗、低成本的wifi(如esp8266),这个问题也在逐渐被解决。
LoRa
LoRa是Long Range的缩写,属于无线通信技术中的一种,典型特点是距离远、功耗低。速率相对较低,可视为网络通信中的物理层实现,LoRa对应的产品就是收发器(tranciever)芯片,主要处理二进制数据流。
LoRaWAN是在LoRa物理层传输技术基础之上的以MAC层为主的一套协议标准,对应OSI七层模型中的数据链路层(MAC层),LoRaWAN消除了具体硬件的不兼容性,同时还实现了多信道接入、频率切换、自适应速率、信道管理、定时收发,节点接入认证与数据加密、漫游等特性。
- LoRa工作在1GHz以下的非授权频段,在应用时不需要额外付费
- LoRa模块在处理干扰、网络重迭、可伸缩性等方面具有独特的特性,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量
- 低成本、技术相对成熟
- 适合通信并不频繁的场景
- LoRa是一种异步的基于ALOHA的协议,也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠
NB-IoT
NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术,是 3GPP 标准定义的 LPWA(低功耗广域网)解决方案,NB-IoT协议栈基于LTE设计,但是根据物联网的需求,去掉了一些不必要的功能,减少了协议栈处理流程的开销。
- 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
- 覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低
- 适合通信频繁的场景