八大无线通信标准混战物联网，谁将胜出？ （转载）

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八大无线通信标准混战物联网，谁将胜出？ （转载） [复制链接]

文章来源：Imagination Tech 作者：Richard Edgar


数据率也是一个重要的考虑因素。有多少数据需要在设备和用户的手机、云端或中央枢纽之间进行传输？某些无线通信技术的吞吐量比其他技术高，因此，进行适当的设计选择至关重要。例如，多媒体流应用程序需要比健康追踪器更高的吞吐量。
根据所预期的传输距离和设备的物理位置，频率和传输功率在设计决策中占了很大的比例。设备通信的频率将影响设备穿透墙壁和建筑物的能力，以及信号可以传播的总距离。一般而言，相比高频率，低频率可以更好地穿透墙壁和建筑物。
此外，还需要考虑设备需要发送数据的距离。由于应用程序的差异，可能需要远程(km)，如远程农业监视器；或中程(m)，如智能家居；或短程(cm)，如健康跟踪器。
最后，查看网络拓扑，或设备如何彼此连接以给用户提供数据或控制环境，这一点也至关重要。是否会有一个中央枢纽，使所有的设备都与之通信?这些设备会直接与用户的移动设备通讯么?或者，每个设备都能在网格配置中相互通信么?
有了这么多的连接选项，于是更难抉择出最佳选择。接下来，让我们详细地探讨这些选项，以及它们如何与特定的设备相关联。

蓝牙将无线配件与智能手机或平板电脑连接起来，并可作为互联网网关使用。可穿戴式心率监测器将数据上传至云端服务器，或手机遥控的门锁向安全公司发送状态信息，这是众多物联网应用的两个案例，而这些应用都可以通过蓝牙技术来实现。
低功耗蓝牙 (BLE—智能蓝牙)是物联网应用的重要协议，它提供了与蓝牙类似的里程，却大幅降低了功耗。不过，蓝牙智能/BLE的设计并不针对文件传输，而是更适合小块数据。由于其在智能手机和许多其他移动设备上进行了广泛的整合，故而在个人设备上使用时有很多技术上的优势。互联网协议支持的最新版本将允许智能蓝牙传感器直接访问互联网。
标准：蓝牙4.2核心规范
频率：2.4GHz (ISM)
里程：50-150m (智能蓝牙/BLE)
数据率：1Mbps(智能蓝牙/BLE)
6LoWPAN
6LoWPAN(低功耗无线个人区域网络的IPv6)适用于低功耗且处理性能有限的设备。它旨在为小设备提供IoT连接，如硬币电池供电的传感器。该标准只定义了802.15.4数据链路层和TCP/IP栈之间可插入的有效适应层。
对于整个协议栈，仍然没有全面的标准。此外，目前还不存在针对6LoWPAN解决方案的认证程序。由于数据链路层中有多种可选模式，不同的制造商开发的解决方案在网络层无法互操作。尽管如此，这些解决方案可以被指定为6LoWPAN网络，而在不同网络中驻留的6LoWPAN设备可以通过Internet进行通信，只要它们使用相同的Internet应用程序协议。6LoWPAN设备还可以与任何基于IP的服务器或设备进行通信，包括Wi-Fi和以太网设备。
6LoWPAN通信协议仍然是一个全新的协议。初始安装是2.4 GHz、868MHz和916MHz的ISM波段。由于802.15.4技术 (网状网络拓扑、大型网络、可靠的通信和低功耗操作)和IP通信技术的优势，6LoWPAN处在一个有利的位置，可以推动不断发展的云连接传感器市场、低数据率应用和能量敏感型应用程序向前发展。
标准：RFC6282
频率：适用于其他多种网络媒体，包括智能蓝牙 (2.4 GHz)或ZigBee或低功耗RF(sub-1GHz)
里程：N/A
数据率：N/A
线程
有一个旨在家居智能环境的基于IP的IPv6网络协议，即基于6LowPAN的线程。这个由Thread Group于2014年年中发布的免版税协议基于各种标准，包括IEEE802.15.4 (无线空中接口协议)、IPv6和6LoWPAN，并为物联网提供了一种弹性的基于IP的解决方案。由于要在现有的IEEE802.15.4无线硅上工作，线程支持使用IEEE802.15.4无线电收发机的网状网络，且能处理高达250个节点，并具有很高的认证和加密能力。一个相对简单的软件升级应该允许用户在现有的IEEE802.15.4设备上运行线程。
标准：线程，基于IEEE802.15.4和 6LowPAN
频率：2.4GHz (ISM)
里程：N/A
数据率：N/A

标准：基于IEEE802.15.4的ZigBee 3.0
频率：2.4GHz
里程：10-100m
数据率：250kbps
NFC
NFC(近场通讯)是一项技术，可以在电子设备之间实现简单和安全的双向交互，尤其适用于智能手机，使消费者可以进行非接触式支付交易、访问数字内容及连接电子设备。从本质上说，它扩展了非接触式卡技术的功能，使设备能够在不超过4cm的距离内共享信息。
标准: ISO/IEC 18000-3
频率: 13.56MHz (ISM)
里程: 10cm
数据率: 100–420kbps
SigFox
Sigfox是一项宽里程技术，就里程而言介于Wi-Fi和蜂窝网络之间。它使用ISM波段，且不需要获得许可，便可以在一个非常狭窄的频段内与连接对象传输数据。对于许多运行小电池且仅需要低层次数据传输的M2M应用程序来说，Wi-Fi的传输里程太短，而蜂窝网络成本昂贵且功耗大。Sigfox使用一种称为超窄带(UNB)的技术解决了此问题，其处理的是低数据传输，速度每秒10位到1000位。
标准: Sigfox
频率: 900MHz
里程: 30-50km (农村环境), 3-10km (城市环境)
数据率: 10-1000bps
LoRa
LoRaWAN的目标是广域网(WAN)应用程序，旨在为低功耗广域网提供各项功能，以支持物联网、M2M、智能城市和工业应用的低成本移动安全双向通信。其针对低功耗进行了优化，并支持拥有数百万台设备的大型网络，数据率是0.3 kbps到50 kbps。
标准: LoRaWAN
频率: 不同
里程: 2-5km (农村环境), 15km (城市环境)
数据率: 0.3-50 kbps
展望物联网的未来
许多需要物联网通信的新兴应用将依赖设备之间的有效信息传输，它们通常使用基于云端的应用程序。不过，在许多情况下，这将产生大量不必要的数据通信。使用一个更本地化的通信中心可以更有效地处理延迟。雾运算便是支持设备有效通讯的绝佳选择。
显而易见的是，无论使用哪种连接，传输数据至云端时总要产生带宽、存储、延迟和成本方面的消耗。因此，出现了一种趋势——使边缘节点/网关更加智能，而雾运算可以通过将云端扩展到事物所在的位置来实现这一目标。使用这样的模型具有多重优势，因为它可以降低成本和功率，生成超低延迟，进行实时分析，且使边缘具有高级安全性能。