目前,人與人的通信已經可以做到便捷、低價,而人與物的通信方興未艾。在物聯網時代,如果要實現萬物互聯,最先面臨的是選用何種無線連接技術。
物聯網領域無線連接技術多樣,低功耗廣域網絡(如NB-IoT、eMTC和LoRa)與低功耗局域網絡(如Wi-Fi、藍牙、ZigBee)各有所長,未來或成互補態勢,如何選擇應看業務需求。
低功耗廣域網各有所長
對于低功耗廣域網技術而言,NB-IoT、eMTC和LoRa技術是目前比較成熟的技術。3種技術各有優劣,在實際應用場景中可以實現互補。
NB-IoT是基于3GPP協議的蜂窩物聯網技術,帶寬僅200kHz,可直接部署于GSM或LTE網絡,基于授權頻段,可采取帶內、保護帶或獨立載波3種部署方式,與現有網絡共存。但NB-IoT不支持連接態下的小區切換或重定向,僅能在空閑態下進行小區重選。
NB-IoT具備四大特點,一是廣覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT比現有GSM網絡增益20dB,相當于提升了100倍覆蓋區域的能力;二是具備支撐海量連接的能力,NB-IoT一個扇區能夠支持5萬個連接;三是更低功耗,NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年;四是低成本,當NB-IoT模組出貨量超千萬后,模組成本可降至5美元以下。
eMTC也是蜂窩物聯網技術,帶寬為1.4MHz,支持上下行最大1Mbit/s峰值速率,能夠支持更加豐富的應用(如VoLTE),可支持連接態小區切換,現網部署可通過4G網絡軟件升級的方式實現。但eMTC的覆蓋較NB-IoT差9dB,比NB-IoT功耗大、連接數低。
LoRa使用免授權的ISM頻段,網絡架構簡單,運營成本低,最大覆蓋距離可達20km,數據速率可達50kbit/s,模組功耗低,成本低,可自組網。但LoRa基于非授權頻段容易造成網絡擁塞。
從技術特性來看,NB-IoT更適合抄表等業務,eMTC更適合實現人的通信,而LoRa基于非授權頻段,更適合自組網。未來,企業可根據應用場景選擇相應的技術。
低功耗局域網各有千秋
在低功耗局域網方面,Wi-Fi、藍牙、ZigBee是比較成熟的技術,比較適合智能家居環境的應用。
藍牙常用于可穿戴設備,目前最新的藍牙5.0版本傳輸速度上限為2Mbit/s,理論上藍牙發射和接收設備之間的有效工作距離可達300米。藍牙技術已全面支持mesh網狀網絡,能提供多對多設備傳輸,并特別提高構建大范圍網絡覆蓋的通信效能,適用于樓宇自動化、無線傳感器網絡等需要讓數以萬計個設備在可靠、安全的環境下傳輸的物聯網解決方案。
在終端方面,藍牙技術具有成本低的優勢,每年生產十幾億部的智能手機幾乎全部搭載藍牙4.0,如此龐大的體量降低了藍牙協議、藍牙芯片的軟硬件研發成本。
Wi-Fi基于IEEE 802.11協議,最高覆蓋半徑可達100米,傳輸速率54Mbit/s,但是功耗相對較高,適用于大規模、大范圍的數據傳輸和信號覆蓋,Wi-Fi是高數據速率應用的最佳選擇,可以傳送音頻和視頻流。
ZigBee基于IEEE 802.15.4協議,可嵌入各種設備,最大傳播速度250kbit/s、覆蓋范圍75米,低功耗、低成本,可自組網,協議簡單。與藍牙的點對點傳輸方式相比,ZigBee協議的優勢在于自組網能力,最多支持65000個設備組網。對于智能家居來說,ZigBee協議的安全性很高,至今全球尚未出現一起破解先例。
由技術特性可以看出,藍牙更適合應用在個人穿戴設備以及人與周圍物體通信方面,Wi-Fi更適合大速率傳輸,而ZigBee更多應用在傳感器的信息傳輸方面。由此可以看出,低功耗廣域網技術未來也可與低功耗局域網技術融合發展,形成互補態勢,滿足更多的業務需求。