在規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，有三個主要因素可供選擇，即功耗、范圍和帶寬/數(shù)據(jù)速率。如果您的傳感器可以連接到穩(wěn)定電源，那么很容易達到良好的范圍和帶寬，但在大多數(shù)應(yīng)用中，情況并非如此，而且必須使用電池，因此必須進行某種權(quán)衡。其他重要因素包括通信芯片和設(shè)備成本，當(dāng)然還有可靠性。基于所有這些因素和權(quán)衡，目前有多種連接選項可供選擇，如Wi-Fi、LoRaWAN、NB-IOT、LTE等。

 

　　為了便于了解這些選項，將它們進行分組：

 

　　·未經(jīng)許可：WiFi、藍牙、RFID/NFC、ZigBee、Z-Wave

 

　　·蜂窩/許可：4G LTE、LTE Cat-M、Nb-IoT和5G

 

　　·LPWAN：sigfox、LoRa/LoRaWAN、Ingenu、Weightless

 

　　·衛(wèi)星

 

　　·混合/組合：前四種類型的組合

 

　　這五個組可以在帶寬與范圍圖表上很好地顯示，因此很容易了解并為適當(dāng)?shù)奈锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用選擇合適的連接解決方案：

 

　　未經(jīng)許可的網(wǎng)絡(luò)不需要頻率調(diào)節(jié)器的許可來使用頻率。一個典型例子是任何人都可以自由使用的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，相比之下，智能手機可以連接到許可的4G LTE基站。LTE頻率由您的運營商許可，實際上每年的費用相當(dāng)高。有人可能會問：人們?yōu)槭裁匆獮榭梢悦赓M得到的東西付費呢?通過使用未經(jīng)許可的解決方案，您的傳輸功率會受到限制，因此無法傳輸?shù)胶苓h的地方，并且通常您也會受到其他用戶的干擾，因為沒有人保護/限制其他用戶使用相同的頻率。(來源：物聯(lián)之家網(wǎng))然而，如果您不想向電信運營商支付任何費用，那么未經(jīng)許可絕對是建立小型專用網(wǎng)絡(luò)的好方法。流行的未經(jīng)許可的頻帶是433 MHz、868 MHz、915 MHz、2.4 GHz、5.4 GHz和60 GHz。

 

　　最流行的未經(jīng)許可的標(biāo)準(zhǔn)是Wi-Fi。在最新的AC版本中，它可以提供超過1 Gbps的速度，但其范圍通常限制在100米。此外，還為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)了新的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)：WiFi HaLow(802.11ah)和HEW(802.11ax)。

 

　　另一個非常流行的未經(jīng)許可網(wǎng)絡(luò)是藍牙和藍牙低功耗(BLE)，它們是物聯(lián)網(wǎng)的理想選擇，但覆蓋范圍比較小(小于30m)。但與Wi-Fi相比，BLE更省電，設(shè)置更容易，抗干擾能力也更強(在嘈雜的環(huán)境中工作更好)，但它卻具有更小的范圍和更低的容量。最新版本的藍牙，第5版帶來了許多有用的功能，比如4倍的范圍，2倍的速度，它支持網(wǎng)格，所以比以前更容易建立更大的藍牙網(wǎng)絡(luò)。

 

　　其他未經(jīng)許可的標(biāo)準(zhǔn)是已經(jīng)上市超過10年之久的ZigBee以及非常類似的Thread，它們主要用于谷歌和Nest的智能家居應(yīng)用。還有Z-Wave，主要是為家庭自動化設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。

 

 

　　蜂窩許可網(wǎng)絡(luò)基于所謂的3GPP標(biāo)準(zhǔn)(第三代合作伙伴項目)，2G/GSM、3G UTMS、4G LTE以及現(xiàn)在的5G大部分移動通信也都是基于該標(biāo)準(zhǔn)。如今的智能手機大多使用4G LTE網(wǎng)絡(luò)，可以提供100 Mbps以上的速率、大范圍和良好的可靠性，但另一方面，我們都知道我們每兩天甚至每天都要為智能手機充電。

 

　　為了克服這一功耗問題，3GPP發(fā)布了低功耗、窄帶但仍然許可的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。最著名的兩種類型是LTE CAT-M和NB-IOT。這些網(wǎng)絡(luò)提供基于SIM卡的服務(wù)，并且它們提供與4G LTE網(wǎng)絡(luò)相似的覆蓋率、安全性和服務(wù)質(zhì)量水平。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢之一是，當(dāng)前的LTE基站可以很容易地升級到CAT-M或NB-IOT，因此可以在幾天內(nèi)覆蓋整個國家，而市場上的其他一些新進入者則必須花費大量時間和精力從頭開始構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

 

 

　　當(dāng)今最流行的LPWAN標(biāo)準(zhǔn)之一是LoRa。LoRa使用未經(jīng)許可的<1 GHz頻率，因此可以實現(xiàn)良好的覆蓋和室內(nèi)滲透。LORA采用擴頻技術(shù)，增強了鏈路對干擾的穩(wěn)健性，并提供了良好的增益和覆蓋范圍。LoRa能夠支持長達15公里的距離(農(nóng)村/郊區(qū)，城市大多為1-2公里)和從幾百字節(jié)到50 kbps不等的帶寬。用于構(gòu)建區(qū)域范圍或全國范圍網(wǎng)絡(luò)的開放協(xié)議稱為LoRaWAN(廣域網(wǎng)WAN)。LoRa具有良好的安全級別，甚至可以在不使用GNSS的情況下用于粗略定位。

 

　　另一個主要的Lpwan玩家肯定是sigfox。與開放標(biāo)準(zhǔn)的LoRa相反，sigfox是一種專有協(xié)議，并且是一個封閉系統(tǒng)，所以sigfox會在每個國家或地區(qū)指定一個網(wǎng)絡(luò)運營商，并控制后端和連接，而物聯(lián)網(wǎng)客戶只需使用該系統(tǒng)并支付連接到sigfox網(wǎng)絡(luò)的費用。SigFox還使用未經(jīng)許可的<1 GHz頻率，但由于其容量甚至小于LoRa(約100 bps，每天最多140條消息)，因此SigFox設(shè)備可以具有更高的40 km覆蓋范圍和/或長達20年的電池使用壽命。SigFox不適用于任何經(jīng)常傳輸大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，并且由于它是為“上行鏈路”通信而設(shè)計的，所以不適用于必須經(jīng)常從基站向傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。

 

　　其他LPWAN技術(shù)有Ingenu、Weightless、SymphonyLink等。

 

　　由于其特性，Sigfox主要用于靜態(tài)設(shè)備，并且只能上傳非常少量的數(shù)據(jù)(智能電表等)，延遲非常大。另一方面，LoRa更適合具有中等水平雙向數(shù)據(jù)的移動設(shè)備。如果需要更高水平的服務(wù)質(zhì)量和全球覆蓋范圍，那么蜂窩網(wǎng)絡(luò)肯定是首選。

 

 

　　衛(wèi)星通常使用微波頻率，覆蓋范圍最大。由于成本高，所以在沒有其他連接選擇時(比如在非常偏遠的地區(qū)，在公海上的船只或平臺上，或者當(dāng)安全非常重要時，例如軍事或安全應(yīng)用。)才使用這種解決方案。

 

　　除了成本較高之外，衛(wèi)星可能還具有較差的延遲，它可能需要一個大碟形天線，而對于較高的頻率，它可能是不可靠的。衛(wèi)星通常不能由電池供電，所以它主要是用來連接到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，而不是傳感器。

 

 

　　在現(xiàn)實世界中，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常使用混合解決方案。混合解決方案將由兩部分組成。第一部分稱為訪問，它包括從傳感器/設(shè)備到本地網(wǎng)關(guān)的所有內(nèi)容。這里使用的通信通常是WI-FI或LoRa,但也可以是藍牙或ZigBee。

 

　　第二部分稱為回程，因為它包括從網(wǎng)關(guān)到互聯(lián)網(wǎng)的部分。這里通常使用4G LTE路由器、可用的光纖、非常偏遠地區(qū)的衛(wèi)星。

 

 

　　綜上所述，現(xiàn)在有30多種連接類型(標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議)為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計，要選擇正確的連接，您應(yīng)該考慮功耗、范圍、當(dāng)前和未來的覆蓋范圍、所需帶寬、延遲成本和可靠性。人們必須非常小心，不要將其物聯(lián)網(wǎng)解決方案建立在“錯誤”的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，這種標(biāo)準(zhǔn)可能會在某一天消失，因此最終的解決方案也可能會從市場上淘汰出局。