物联网中（zhōng）常见的通信技术有哪些？物（wù）联网是继计（jì）算机（jī）、互联网（wǎng）与（yǔ）移动通信网之（zhī）后信息（xī）技术（shù）产业的第三次发展浪（làng）潮。通信技（jì）术能（néng）够使物联（lián）网将 感知到的信息在不同的终端（duān）之间进行高效传（chuán）输和交换，实现（xiàn）信（xìn）息（xī）资源的互通（tōng）和共享，是物联网（wǎng）各种应用（yòng）功能的（de） 关键支撑。通信（xìn）技术（shù）有很多，下面（miàn）选几个在物联网应用比（bǐ）较（jiào）适合（hé）的和大家详细分析其特点和（hé）适用场景。

LoRa是一种远距离的调制技术，由法国的Cycle。公司研发，后来被美国的Semtechf升特)收购（gòu）。其特点 是具（jù）备较长的（de）传输距离，它是基于（yú）线性扩（kuò）频(CSS)的（de）一个变（biàn）种，具备向前就纠错的(FEC)的（de）能力，同（tóng）时具 备较高的接收灵敏度和抗噪声能力。在国内LoRa是运行在（zài）免费的频段470〜510MHz之（zhī）间（jiān）。

LoRaWAN是（shì）基于（yú）LoRa的一种通（tōng）讯协议，相比LoRa它除了包含（hán）物理层的定义还包含了数据（jù）链路层的（de）定 义（yì），LoRa可以通（tōng）过扩频因子(SF)调（diào）节通讯速率和距离，扩频因子（zǐ）越大（dà）传输速率就越小，但（dàn）传输距（jù）离就会越 远。这（zhè）就好比同（tóng）样（yàng）油量的摩托车可以（yǐ）跑得快、跑得远，但是栽重很小，而货车（chē）就（jiù）可以带很（hěn）多东西，但（dàn）是跑得就 会（huì）比较慢且距离很短。因此在设置扩（kuò）频因（yīn）子时就需（xū）要个根据数（shù）据量和传输距（jù）离做取舍。

LoRaWAN的单通道实际（jì）速率大约0.3-11kbps,目前国内（nèi）常（cháng）用（yòng）的终端芯片有SX1276和（hé）SX1278两种， 网关芯片（piàn）有SX1255、SX1301、SX1308等型号。其拓扑（pū）结构是星型拓扑，即每个网关（guān）通过网络将数据传输 到中（zhōng）央服务器，节点会将数据同时发送至多个（gè）网关，由中央服务器进（jìn）行冗余检（jiǎn）测（cè）和其他的处理。其（qí）网（wǎng）关容量主 要（yào）取决于数据的（de）并发大小。

LoRaWAN具有A类、B类、C类的（de）通讯（xùn）模式。

终端双向通讯（A类）：

节点随时可以发送信息给网关，发（fā）送后会打（dǎ）开两个持续时间（jiān）很（hěn）短（duǎn）的（de）接（jiē）收窗口用于接收（shōu）网关（guān）的（de）下行数据，通 过这种方式实现上下行的通讯。这种方式节点会在需（xū）要时（shí）随时发送信息给网关，并不会与网（wǎng）关（guān）沟通确认发送信 息的时（shí）机。这（zhè）种方式其优点是通讯逻（luó）辑简（jiǎn）单，不会因为与（yǔ）网关确定（dìng）数据上报（bào）时间（jiān）而增加通（tōng）讯次数导致电星（xīng）的消 耗（hào），但这种方式会遇到数（shù）据碰撞的问题。此类方（fāng）式适用于仅（jǐn）做数（shù）据上报、不（bú）需要（yào）精准（zhǔn）的执行（háng）指（zhǐ）令操作、对电量（liàng） 消耗比较敏（mǐn）感，且能接受一定数量数（shù）据丢失（shī）的传感器，适（shì）用与电池供电设备。

具备特（tè）定时间接收窗口的双向（xiàng）通讯（B类）：

B类（lèi）方式（shì）在A类方（fāng）式的基础上增加了更（gèng）多的接收窗口（kǒu）用于接（jiē）收数据，B类方式会通过接收（shōu）网关发（fā）来的信标来（lái） 完（wán）成时（shí）间同步（bù），基于时（shí）钟同步会按照设定在特定的时间（jiān）开（kāi）启（qǐ）更多的接收（shōu）窗口，网关基于开启的窗口时间就可以 主动（dòng）给（gěi）节点（diǎn）发送（sòng）数据了（le）。这（zhè）种方（fāng）式适用于除了被动的接收数据下发数据（jù）之（zhī）外还（hái）需要在特定的时（shí）间下发数据被节 点。

最大接收窗口（kǒu）通（tōng）讯（xùn）（C类）：

C类（lèi）方式除了在（zài）发送数（shù）据时，其他（tā）时间接收窗口是一直处于开启中。这种方（fāng）式（shì）功耗最大（dà）的，不（bú）过（guò）服务器可 以随时下发数据，数据延退最小（xiǎo）。通（tōng）常这（zhè）种（zhǒng）方式适用于有源设（shè）备或（huò）随时需要接收数据和指令的执行器。

综合（hé）上面的信息可以得知LoRaWAN是一种覆盖范围广（无遮挡十几公里，有遮挡几公里（lǐ））、功耗（hào）低、传输速 率在十几（jǐ）kbps、免费可搭建私有网络的通讯技术，结（jié）合这些特点我们可（kě）以分析（xī）出其（qí）大多是应用在（zài）那些数（shù）据星 小、设备所（suǒ）在区（qū）域较广、需要搭建（jiàn）私有网络的场景，比（bǐ）如农业监控、环境数据（jù）采集（jí）、市政设备状态的上报等行 业。

关于（yú）影响（xiǎng）功（gōng）耗的因素有很多（duō）比如（rú）通信类型（xíng）、扩频因子、数（shù）据大小、通（tōng）信间（jiān）隔、电池（chí）容（róng）量、传感器（qì）本身耗电 等，之前看了很多文章是（shì）说LoRa可以使用XX年，但是丝（sī）毫不提以上影响待（dài）机时长的参数，对于这（zhè）种没有（yǒu）参（cān）考 意义的数据真是看了不如不看（kàn）。以（yǐ）下功耗参数是朋友实际项目（mù）的数值，虽（suī）然缺乏（fá）通讯模式、扩频因子（zǐ）、数据间 隔以及传感器本身耗电的因素，但还是具（jù）备一些（xiē）参考（kǎo）意义的。

NB-IOT是（shì）一种低功耗、覆（fù）盖广（guǎng）的物联（lián）网通信技术，它是构建于现有的蜂窝网络之上，占用200KHZ频 段。只要开辟出200KHZ频段即可直接部署在GSM网络（luò）、UMTS网络和LET网上。

联通（tōng）和移动部署（shǔ）在900MHz、1800MHz频段，电信部箸在800MHzo传输速率大于160kbps,小于 250kbps,采用双半（bàn）工模式。覆盖范围与LoRa基本无异郊区可（kě）达到十几公里（lǐ），市区可达几公里，其（qí）低功耗（hào）方面主（zhǔ）要在通（tōng）讯（xùn）协（xié）议（yì）上（shàng）做了优化，较少不必要的通讯数据，同时采用休眠机制节（jiē）省电星消耗。 NB-IOT属于授权频段无法搭建私有网络，因此（cǐ）我（wǒ）也没（méi）有太细（xì）致的（de）去了解其功耗和（hé）实际通（tōng）讯速率（lǜ）。

由于NB-IOT可（kě）部箸在现有的蜂窝网络上，所以目前（qián）一二线（xiàn）城（chéng）市基本全部覆盖。NB-IOT的（de）比较（jiào）适用于（yú）数（shù） 据（jù）量小、要求低功耗、设备区域较广（guǎng）、设备移动性强的场景，OFO就使（shǐ）用NB-IOT通讯，正（zhèng）好満足其数（shù）据量 小、低功耗（hào）、设备区域光数（shù）星（xīng）多（duō）、且不断移动（dòng）位（wèi）置的需求。

ZETA是上海纵行推岀的非授权频段的LPWAN （低功耗广域网）标准。该标准是（shì）使用UNB （超（chāo）窄带）的（de） 多（duō）信道通信，在传统（tǒng）LPWAN的（de）穿透性能基础上，进一步通过（guò）分布式接入机（jī）制实现快速部署（shǔ）。网（wǎng）上（shàng）相关（guān）ZETA 的资料比较少，我是（shì）去拜访过一次（cì），了解到（dào）其特点是（shì）2KHz超低频段（如果我没记（jì）错的话），除了低（dī）功耗之外（wài） 在（zài）通讯协议上（shàng）有点类似LoRa和（hé）ZigBee的结合，可（kě）以实现多跳（tiào）自组网，以及分配确认通讯（xùn）时（shí）间等机制，中继设 备可以通过电池供电实现（xiàn）超过1年的工作时间。

以上说（shuō）的（de）广域网的物（wù）联网通讯技术，下面我们就看看局域网的通讯技术（shù）。像（xiàng）是WIFI、蓝（lán）牙都是（shì）常见的局域（yù）网通讯（xùn）技术也都有在物联网方（fāng）面的应用，由（yóu）于这两中技术比较常见我们就 不多说了，主要看看Zigbee在物联网通（tōng）讯（xùn）方案的应用和特点（diǎn）。

ZigBee是基于（yú）IEEE802.15.4协（xié）议的（de）低功耗短距离的无线通信技术，它主要运行在2.4GHz. 868MHz和 915MHZ3个（gè）频段上，分别通讯速率是250kb/s、20kb/s和（hé）40kb/s。其接入设备量理论可以达（dá）到6万多个设（shè） 备（实际接入设备了受（shòu）通讯（xùn）速率的限制，无法达到理论接入（rù）星（xīng））常规通讯（xùn）范围约20米。作为（wéi）物（wù）联网通（tōng）讯技（jì）术 其同样具备低功耗特（tè）点，在低耗电待机模式下，两节普（pǔ）通5号干电池（5000~6000mah）可使用6个月以上 （仅做参考此（cǐ）参数未获取各（gè）种（zhǒng）影响功耗的详（xiáng）细条（tiáo）件）。

ZigBee因（yīn）为是（shì）使用的免费（fèi）授权频段，所以是可以（yǐ）搭建私有网络的。同时它还支持多跳通讯，也就是一个 设备即可接（jiē）收数据也可以转发数据，这（zhè）样就（jiù）可以通过多跳的方式利用中继设备将（jiāng）数据转发到可以上云的网关。 在信号较弱的地方可通过增加中继设备（bèi）来提高覆盖（gài）面积和信（xìn）号强度，而不（bú）需要增加可以（yǐ）将数据上云的网关。

除上述特点为ZigBee还具备（bèi）双向确认的特点，也就受控设备接（jiē）收（shōu）到（dào）指令（lìng）后会反馈执行结果给控（kòng）制设备 （类似MQTT协议），同样控（kòng）制设（shè）备发（fā）出指令后也会监控是否收（shōu）到反馈信号，如果没有收到则意味着数（shù）据发生 碰撞，控制设备会重新发送指令以达到指令的绝对执行。针对控制类（lèi）设备这点是十分友好（hǎo）。

之前听说（shuō）在（zài）小米有一个说法是（shì）“有源设备用WIFI,无（wú）源设（shè）备用蓝牙”，不过（guò）现在小米和云丁也都使用起来了 ZigBee.我想也（yě）正是因（yīn）为（wéi）ZigBee功耗低（dī）、速（sù）率高（相比LoRa）,完全（quán）可以满足（zú）家庭类监控设（shè）备和执行设备 的通（tōng）讯要求，同时还可以通过（guò）中（zhōng）继解决多房间（jiān）的信号盲区以及搭建私有网络（luò）的特点小米和云（yún）丁才会（huì）用它的，尤（yóu） 其是低功耗可搭建私有网络（luò）这个特（tè）点（diǎn），不知道小（xiǎo）米（mǐ）会不会在小爱（ài）同学上添加（jiā）ZigBee模块（kuài），让（ràng）其可（kě）以实现指令（lìng） 的本（běn）地储存和执行，毕（bì）竟网络的异常还是比较常见，如果这（zhè）些（xiē）指令可以本地处理和执行（háng）那么（me）对（duì）于（yú）物联网设备的 稳定运行也（yě）是十分重要的。

LoRa、ZETA、SUB-1Ghz：适用于大项目、大区域、设备数量多、数据星（xīng）不大（dà）、设（shè）备（bèi）固定的场景（jǐng）。例 如，楼宇（yǔ）城市的设备（bèi）状态监控、环（huán）境监（jiān）控、远程控制等（děng），或者农业环（huán）境（jìng）、设备的监控和控制等，以及需（xū）要需要 搭（dā）建私有网络（luò）的（de）应用场景。LoRa在协议、规范（fàn）、生态（tài）都（dōu）比较成熟，适合（hé）大（dà）部（bù）分（fèn）企业使用。ZETA还（hái）在（zài）成长 期，在协（xié）议上有一些优（yōu）势，使用的（de）话整体生态不（bú）太丰富（fù）成熟方案不太多（duō）。SUB-1Ghz需（xū）要自己开发通讯协（xié） 议（yì），工作星（xīng）较大，扩展其（qí）他（tā）品牌的设备（bèi）比较（jiào）困难，因此一般（bān）公司没有太（tài）多（duō）精力去造轮（lún）子。

NB-loT：适用（yòng）移动性强（qiáng）、设备分散、设备数量（liàng）大、数据量小（xiǎo）、设备独立无需多设备协同的（de）运行场景。例 如，移动物品或车辆的监控和控制（zhì）、精度不（bú）高定位、楼（lóu）宇城市的设备状态监控（kòng）、环境监控、远程控制等场景。 NB-IOT三大运（yùn）营商在一二线城市都已经（jīng）铺设，生态和方案都比（bǐ）较（jiào）成熟没有搭建基（jī）站的烦恼和费用（yòng），不过需要 和手机一样缴纳通讯流量费（fèi）。

4G：适用于大数据量、功耗不（bú）敏感、移动（dòng）性强（qiáng）、使用地区偏（piān）远的场景。例如，车辆的通讯定位（wèi）、铁搭的 监控和控制、无（wú）其他物联（lián）网通讯覆盖的区域、设（shè）备数星少不值得搭建网关的一（yī）些场地。

ZigBee、蓝牙、WiFi：适用于（yú）小（xiǎo）区域、数（shù）据量稍大（dà）、设（shè）备（bèi）固定、设备数（shù）量少、需要多设备联动运行的场 景。例如（rú），智能家（jiā）居、独立小（xiǎo）商铺（pù）等小区域的（de）场所（suǒ）。ZigBee是比较适合（hé）上述场景的，其功耗（hào）、通讯（xùn）速率合（hé） 适、协议（yì）完（wán）善（shàn）稳（wěn）定，可通过多跳覆盖（gài）一（yī）个中型（xíng）场（chǎng）所。蓝牙方案成熟（shú），不过功（gōng）耗稍微有点高，保持长链接数量太 少（shǎo）。WiFi功耗（hào）太大，在无源（yuán）设备基本无法使用，但通讯速率很高。

不同的（de）场景和需（xū）求使用不同的通（tōng）讯技术，在选型的时候可以先列岀硬性指标，然（rán）后再这个范围（wéi）内（nèi）做有限（xiàn）的 调研（yán）和选择。比如我们在选（xuǎn）择（zé）时的两（liǎng）个（gè）硬性的指标是覆盖（gài）范围大、可（kě）搭（dā）建私有网络。