如今有很多不同类型的无线技术在物联网(IoT)和设备到设备(M2M)通信领域的硬件产品中得到广泛应用。接下来让我们更深入地了解无线技术领域,并且理解它们的功能和应用。

ZigBee
由拥有ZigBee联盟ZigBee是一个由多家公司组成的联盟,已经开发并发布了这个标准,它在1998年被概念化,在2003年被标准化,然后在2006年被修订。
正如他们的网站上所说,ZigBee协议被整合并部署在全世界数以百万计的设备中。
ZigBee协议的工作频率为2.4 GHz(千兆赫兹),更适合工业和制造业,传输数据的速率较低,范围从10米到100米不等。ZigBee确保低功耗、低数据速率、近距离、端到端的物联网解决方案安全且易于扩展。部署的规范是IEEE 802.15 WPAN,正常的数据速率是20、40和250 kbps。
报告的缺点之一是加入联盟的费用和认证要求。
ZigBee联盟成立15周年时推出了“Dotdot”,这是一种物联网基础语言。Dotdot使多个智能设备能够在ZigBee网络、互联网协议和各种其他协议上协调工作。还引入了线程上的点点技术,这是一种允许家庭设备连接的IPV6协议。
LoRaWAN
就像ZigBee一样,LoRaWAN(远程广域网)是由LoRa联盟,这是一个非盈利组织。然而,顾名思义,LoRaWAN属于广域网的范畴,而ZigBee则支持短程通信。因此,对于旨在为电池供电的物联网设备开发广域网的企业来说,LoRaWAN是首选。
LoRaWAN为远程通信进行了微调,根据作战区域部署了多个亚千兆赫频段。在北美,使用915 MHz频段。868 MHz用于欧洲,而169和433 MHz频带也在使用。正常数据速率从0.3 kbps到50 kbps不等。
下面是一篇关于频率细节的文章:
LoRaWAN网关天线如何选择?室内室外LoRaWAN网关对比
LoRaWAN广泛用于监控控制设备和部署在大面积区域(如城市或地区)的传感器。使用未经许可的无线电波段,它可以执行全市范围的路灯控制,农业农场控制系统的管理,以及其他环境传感器。
像ZigBee一样,LoRaWAN不是一个开放的协议,需要原始设备制造商购买会员资格才能成为网络的一部分。此外,硬件安全性的缺乏也是一个令人担忧的原因,因为它使用软件加密。
WI-FI(wireless fidelity的缩写)
作为最常用的无线技术脱颖而出。
作为全球互联网流量的主要媒介。
给全球经济生态系统带来了惊人的3.3万亿美元。
经历了前所未有的增长,每年有超过40亿台设备出货,160亿台设备投入使用。
由无线网络开发联盟WIFI是无线保真的缩写,是基于802.11 IEEE(电气和电子工程师协会)网络标准的无线网络协议。二十多年来,它彻底改变了人们的交流方式。使用无线电波,WIFI允许多个设备通过无线路由器连接到家庭或商业环境中的互联网,无线路由器反过来直接链接到您的互联网调制解调器,并作为集线器将互联网连接广播到所有连接WIFI的设备,如手机、平板电脑和电视等。
WIFI在网络覆盖范围内允许相对更大的移动性,典型的范围从125英尺到250英尺不等。
由于WiFi是当今最受欢迎的无线技术,因此网络和数据安全必须具有一流的质量。
通过WI-FI保护访问(WPA ), WI-FI联盟一直站在确保个人和企业安全数字通信的最前沿,使用认证加密、HMAC(哈希消息认证模式)和安全哈希算法(HMAC-SHA256)以及强大的管理帧保护。
蓝牙
这项技术以一位10世纪的丹麦国王命名,“Herald Blatand”,其中“Blatand”的意思是“蓝牙”。
BLE(Bluetooth Low Energy)是一种无线通信协议,依靠2.45 GHz频谱中的短程射频波,允许两个设备相互通信,允许短距离内的快速数据传输,与其他协议相比,能耗低得多。今天,无数的ped(个人电子设备)采用了蓝牙技术。例如,耳机、air pods等可穿戴设备,或者无线键盘、鼠标、打印机、网络摄像头等设备。
蓝牙的典型通信范围从25到35英尺不等,数据速率从1 Mbps到5 Mbps不等。
支持蓝牙的设备使用“跳频扩频”技术,这使它们更加安全,并防止黑客窃听。
Z-Wave
Z-Wave由总部位于丹麦的Zensys公司于1999年推出。通过使用低于1 GHz频段的低功率射频波创建网状网络,Z-Wave彻底改变了住宅和商业楼宇自动化领域。
Z-wave有点类似于WI-FI,针对智能家庭自动化进行了微调。Z-Wave联盟是一个由300多家公司组成的国际集团,目前正在管理这项技术。这些公司制造并推出了数量惊人的超过1亿台基于Z-Wave的智能设备。
这些设备包括但不限于各种智能家居设备,如门锁、恒温器、灯、传感器、风扇控制器和安全系统。您可以使用智能手机、笔记本电脑或平板电脑,通过专用的智能面板,将Z-Wave网关用作中央集线器和控制器,远程甚至本地控制和监控Z-Wave系统。
Z-Wave的典型范围为100-800米,而Z-Wave LR的范围可达1,600米。
LTE-M
LTE-M代表机器的长期演进,是一种低功耗的广域网,使用无线电频率波进行M2M(机器对机器)和物联网(IoT)应用。由支持和开发第三代合作伙伴项目(the3rdGenerationPartnershipProject)LTE-M提供了一个完美的窄带移动通信解决方案,支持传感器、执行器、调节器和其他工业设备等设备传输数据,同时确保相对较低的功耗和较高的信号穿透率。
LTE-M在提供可靠的全球连接方面超越了其他物联网协议,这使其成为车队跟踪、远程位置覆盖、资产跟踪、警报面板和POS(销售点)设备实时状态更新的完美选择。在LTE信号强度较低的低覆盖偏远地区,系统可以轻松降级到3G(WCDMA-宽带码分多址)或2G(GPS-通用分组无线业务)以确保连接性。
LTE-M还使用蜂窝塔定位系统,为原始设备制造商的设备提供经济高效的基本位置跟踪设施。
每个LTE-M设备的电路板中都嵌入了SIM或用户身份模块芯片,并集成了运营商密钥,这使其成为最安全的物联网协议之一,因为没有物理访问,密钥无法更改。
然而,由于sim的操作必须订购任何蜂窝运营商,因此相关的成本往往是持续的。
最新版本14提供了高达4Mbps的数据速率,为网络提供了增强的移动性和可靠性。
各种无线协议的表格视图
| Owner | Frequency (MHz) | Range | Power Requirement | Security | Compatibility |
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ZigBee | ZigBee Alliance | 868-868.6 (EU) 902-928 (US) | 10-100 meters line-of-sight | Low power, Battery less | Low, Basic encryption | Compatible across ZigBee devices Dotdot OS |
LoRaWAN
| LoRa Alliance | 169,433,868 (EU) 915 (US) | Up to 6 miles or 10 kms | Low-power | Basic 64-128 bit encryption | Depends on OEM |
LTE-M | GSMA-_Cellular carriers | LTE bands: 450-2350 (uplink) | Global | Band Dependent | NSA AES-256 | Application dependent |
Bluetooth | BSIG (Bluetooth Special Interest Group) | 2400 | 10-30 meters | Low Power typically 100mW | 128 bit encryption | Bluetooth devices |
Z-Wave | Silicon Labs | 908 (US) 868 (EU) | 30-100 meters | ¬2.5mA | AES 128 | Z Wave devices |
Wi-Fi | Wi-Fi Alliance | 2.4-6 GHz | 20-150 meters | 5-20 Watts | WPA-3 | Wi-Fi devices
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