本帖最后由 VKwang 于 2018-3-1 17:50 编辑
目前IOT技术应用场景中无论何种设备都是通过无线方式链接到网关是一种典型的物联网连接场景(图)。网关是通过公用宽带电缆或DSL调制解调器连接互联网的接口，然后再通过互联网服务提供商连接到互联网。在另外一种被称为机到机(M2M)的应用场景中，设备连接会经过一家蜂窝运营商，然后再到另一家运营商，或直接到互联网。
而在选择无线技术时必须详细考察许多设计因素： • 设备的数据速率：视频流，测量每分钟的温度，或之间的其他参数。 • 到网关的范围或距离：房间内几英寸的距离，或农村地区超过1英里的范围。 • 环境：工厂中的危险环境，暴露在天气中的室外环境，来自电子设备的噪声或电磁干扰等。 • 需要加密或认证：对数据安全性有什么要求？ • 功耗：电池寿命，能效，可能需要连接交流电。 • 容量：联网设备的数量。 • 服务质量和可靠性。 • 网络拓扑：星形，网状，或其它拓扑。 • 单工或双工：单向还是双向通信。 • 合适和可用的频谱：许可还是免许可。 • 可用的IC、模块和设备。 • 成本：设计、制造或互联网接入服务费用。 • 开发平台：需要操作系统吗？需要哪些其它软件？ • 互联网接入：蜂窝、数字用户线路(DSL)、电缆、卫星。 • 可用标准的许可条件。
那么如何选择合适的IOT接入呢？我们总结出下文罗列的12种IOT技术
2G/3G蜂窝
一般被称为机到机(M2M)的许多使用案例都类似于物联网。多家供应商提供蜂窝电话模块用于嵌入到其它产品，而大多数主要的蜂窝运营商都在标准许可频谱上提供M2M连接服务。虽然像GSM/GPRS/EDGE等2G技术很流行，但一些运营商已经有计划逐步淘汰2G业务。
然而，大多数网络仍然支持诸如WCDMA和CDMA2000等3G技术，其数据速率高达每秒几兆比特。范围是指到蜂窝站的距离，可以长达几公里。蜂窝连接显然是一种选择，但它比后文介绍的其它方案更昂贵些。
802.15.4
802.15.4以短距离、低中数据速率和低功耗用例为目标，是后文提到的几种其它标准的基础。它的主要工作频谱是2.4GHz工业、科学和医疗(ISM)免许可频段，有时候也用到902MHz至928MHz和868MHz频段。
802.15.4标准为PHY和MAC网络层提供基于数据包的协议。其它标准都是以此为基础增加更多的层，从而提供增强的网络功能和性能。
蓝牙
也许使用最广泛的短距离无线技术是工作在2.4GHzISM频段的蓝牙(BT)。几种不同的版本提供多种不同的数据速率、功率电平和范围。其基本的工作原理是采用不同调制方法的跳频扩展频谱(FHSS)技术。
最新版本的蓝牙是Bluetooth Smart或版本4.1，也称为低功耗蓝牙(BLE)。这个配置使用缩短了的数据包，最大速率是1Mb/s，采用GFSK调制。它的最大好处是优异的低功耗特性。发送功率是10mW，它的距离可达100米。针对不同的用途有多种软件配置文件，而其互操作性认证可有效做到完全兼容。
LoRa
LoRa(长距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层(PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。
LTE Cat 0/1
LTE是长期演进的缩写，是目前第4代蜂窝技术。
LTE Cat 0和Cat 1是LTE的功能简化版本，是为了匹配M2M的低功耗低速率要求而专门设计的。M2M应用也被称作机器类通信(MTC)，使用许可频谱中的现有蜂窝网络，而不是短距离的无线和互联网。
对大多数基本的监视和控制应用来说，标准的LTE网络太浪费了。LTE Cat 0和Cat1是简化版本，可以为最大数据速率分别为1Mb/s和10Mb/s的M2M应用提供合适的解决方案。Cat 0和Cat1使用现有的LTE带宽和正交频分多址(OFDMA)调制技术。这种长距离解决方案可以支持数公里的范围。
窄带物联网(NB-IoT)
将LTE用于物联网的一个相对较新的变体是窄带物联网。与使用标准LTE的全部10MHz或20MHz带宽不同，窄带物联网使用包含12个15kHz LTE子载波的180kHz宽的资源块。数据速率在100kb/s到1Mb/s范围之内。
这种更加简化的标准可以为联网设备提供很低的功耗。此外，它可以作为一种软件叠加被部署进任何LTE网络。窄带物联网的资源块能够很好地适配进标准LTE信道或保护带。当运营商重新划分它们较早的2G频谱时，它也能适配进标准的GSM信道。调制采用OFDMA下行链路和SC-FDMA上行链路。
SIGFOX
SIGFOX既是一种无线技术，也是一种网络服务。SIGFOX工作在868MHz和902MHz的ISM频段，但消耗很窄的带宽或功耗。
SIGFOX无线电设备采用了一种被称为超窄带(UNB)调制的技术，只是偶尔以低数据速率传送短消息。消息最长是12个字节，一个节点每天可以传送的消息数量最多是140条。由于是窄带宽和短消息，因此除了其162dB的链路预算外，它还可以达到数公里的长传输距离。
Weightless
Weightless是以物联网应用为目标的一系列开放无线技术标准。它有三种不同的版本，分别对应LPWAN市场中的不同细分领域。
最简单的版本是用于低成本应用的Weightless-N。这个版本的目标是单工或单向用途，如传感器监视。它工作在不到1Gb的免许可ISM频段。调制采用的是使用跳频技术的差分BPSK，可最大程度地减少干扰。具有完整签权功能的128位AES加密是这种技术的一个关键特性。由于是低数据速率和窄带宽通道，传输距离可达5km。 如果需要更高性能的双向通信，Weightless-P也许是最好的选择。它同时使用了频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)技术，可管理访问多个12.5kHz宽的信道。这种技术使用GMSK和交错QPSK调制，数据速率范围可从低速的200b/s一直到100kb/s。典型的最大传输距离约为2km。在安全方面支持AES-128/256加密和签权。 第三个版本是Weightless-W，旨在工作在电视的空白频段。空白频段是以前在470MHz至790MHz范围内被电视台使用的那些6MHz宽信道。它可以达到1kb/s至10Mb/s的数据速率，具体取决于链路预算。在非视距条件下最远传输距离可达5km以上。
Wi-Fi
Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。
大多数Wi-Fi版本工作在2.4GHz免许可频段，传输距离长达100米，具体取决于应用环境。流行的802.11n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHzISM频段的802.11ac，速度甚至可以超过1.3Gb/s。
一种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是802.11ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段，其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。
802.11ah的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成802.11ah的测试和认证计划。
针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是802.11af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的VHF电视频段有望实现更长的距离。
WirelessHART
这是得到广泛使用的高速可寻址远程传感器(HART)工业网络技术的无线版本，主要用于过程监控、传感器网络、楼宇自动化和交通运输领域。该技术基于流行的IEEE802.15.4标准，代号是802.15.4e。
WirelessHART在基础标准之上增加了一个时间同步网格协议。除了网格拓扑外，它也能采用星形配置。WirelessHART使用TDMA和时隙跳信道(TSCH)技术，最多可访问个节点。
ZigBee
ZigBee是物联网的理想选择之一。
虽然ZigBee一般工作在2.4GHzISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在2.4GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达216个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。
Z-Wave
Z-Wave是一种单一来源的私有无线技术。工作在908.42MHz的ISM频段。它使用高效的GFSK，可实现9600b/s或40kb/s的数据速率；在某些应用中甚至可达100kb/s。典型的功率电平是1mW(0dBm)，最大覆盖范围约30米，取决于具体应用环境。Z-Wave可以用于点到点链路或节点数最多232个的星形配置中。在安全性方面，它采用AES-128加密措施。这种技术必须获得许可才能在商用产品中使用。
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