在本文中, 我们将回顾一些最常用的低功耗广域选项, 专注于蜂窝技术 (窄带物联网和 LT-M), 以及那些使用未经许可带宽的 WPAN, 罗拉/罗拉万, 和 Sigfox. We’ll also figure out the differentiation between the technologies of LPWAN and WPAN. 与低频无线电相比，使用更高频率的广播技术可以传输更多数据和更快的比特率. 较高的频率将需要更多的功率，而行程范围不如较低的频率. 在建筑物中, 建成区, 或有其他干扰源的区域, 范围更小. 平面中的任何频率, 由于干扰较少，开放区域的范围将比建成区更广. 学习了这些基础知识后, we’ll also direct you on choosing the right technology for your application, 考虑到可用功率, 您需要传输的数据量, 以及你想要达到的范围.
网络中有很多基于射频的物联网设备通信解决方案. 为了讨论, 我们将它们分为两类:
WPAN 技术范围有限, 但可以使用网状拓扑进行扩展. 网状拓扑是一种网络实现，每个设备通过它重复向附近的其他设备发送信号. 如以下内容, you’ll find that the main use cases for WPAN are those who don’t care much on range.
Wi-Fi 可以运行在 2.4GHz 或 5GHz. 因为这些频率更高, WIFI数据速率也更高. 每个设备都有一个 1:1 与网络路由器的关系. 正如我们之前看到的, 由于射频波的高频，通信范围将非常短. 传统 Wi-Fi 设备对功率要求更高, 这意味着大多数可用设备需要由市电供电. 无线上网 6 参数旨在降低 Wi-Fi IoT 设备的功耗，以便 IoT 设备可以使用 Wi-Fi. 然而, there’s still a long way for devices using these new specifications to become easily accessible. WI-FI 非常适合需要即时传输大量数据的情况. 例如: 需要上传 4K 视频片段的摄像设备.
WI-FI解决方案适合以下应用:
Wi-Fi 解决方案不太适合以下应用:
支持多种蓝牙模式. 与物联网最相关的模式是蓝牙低功耗 (成为). BLE 工作在 2.4GHz, 但只传输少量数据. 此外, 它还使用 FHSS 调制技术来对抗干扰. BLE蓝牙 4 以 1Mbps 实现数据传输. 蓝牙 5 使其高达 2Mbps. BLE范围可以通过Bluetooth Mesh以节点之间传递消息的方式增加, 但是您必须拥有大量节点才能在广泛的区域内保持连接.
BLE 解决方案最适合要求苛刻的应用:
BLE 解决方案不适合:
紫蜂 工作频率分别为 1000MHz 和 2.4ghz. z 波的工作频率约为 900MHz. 信号受干扰影响更小，更容易通过较低频率的障碍物. 较低的频率导致较低的数据速率. 虽然 Z-Wave 和 Zigbee 的范围很短, 网络的整体覆盖范围可以通过网格中的多个设备进行扩展. Zigbee 和 Z-Wave 非常适合需要高质量服务和少量数据的低能耗设备, 例如, 家中的电灯开关和温度传感器.
Zigbee 和 Z-Wave 最适合:
Zigbee 和 Z-Wave 不适合:
低功耗广域网 技术可以满足长距离和低功耗网络的要求. 如果您的网络需要覆盖长距离, 或者您需要穿越建筑物等障碍物, 那么低功耗广域解决方案是您的绝佳选择. 低功率广域解决方案跨越许可和非许可频段的一系列频率. 在以下部分中, 我们将讨论一些比较流行的 LPWAN 技术.
蜂窝网络使用许可频段, 通常在 500MHz 至 4GHz 范围内, 尽管 5G 技术可以使用接近 100GHz 的频率. 最初, 蜂窝网络是为高数据速率通信而生的, 例如, 以更高频率运行以承载大量数据的语音呼叫. 频率越高, 距离越短, 所以现在有专门针对低频物联网通信的蜂窝网络标准，以实现更远的距离. 物联网应用应考虑两个关键的蜂窝规范.
两种技术都属于 5G: 窄带物联网
蜂窝解决方案的频率是允许的, 它可以减少干扰, 并且可以发送消息. 因此, 蜂窝技术提供高质量服务和低延迟. 如果您的用例需要立即采取行动, such as shutting off a gas valve at a long distance once there’s a leak, 那么您可以考虑使用蜂窝网络.
蜂窝网络通常属于移动网络提供商. 通过为您的物联网解决方案选择蜂窝网络, 您可以根据目标区域的覆盖范围利用现有的基础设施. 尽管如此, 蜂窝物联网规范相对较新,that’s why network providers are still setting up their systems as a support. 您可能还会发现您的网络提供商的覆盖范围有限，您可以选择一种或另一种规格 (窄带物联网或 LTE-M) 为您的客户服务. (笔记: 两者都不太可能由给定的网络提供商实施。)
适用于蜂窝物联网实施的一种用例是电表:
Sigfox 和 LoRa 使用 433MHz 和 928MHz 之间的未授权频段来远距离传输低频信号. 正如我们将看到的, 这些技术有一些共同的特点. 与蜂窝网络不同, LoRa 网络和 Sigfox 使用星型网络拓扑,这意味着广播消息可以被特定范围内的任何基站接收并传递到云端. 当设备在多个基站的外部范围内时，这增加了捕获信号的机会. 与蜂窝网络相比，Sigfox 和 LoRa 都可以覆盖更长的距离并使用更少的能量. 反而, 它们都具有较慢的数据传输速度以及对数据和频率的更多限制. 每条消息可以发送更多的数据, 使用 LoRa 更频繁地广播, 并使用 Sigfox 获得最大的潜在范围.
Sigfox 和 LoRa 的共同点:
西格福克斯
Sigfox 成立于 2010, 成为第一个现代低功耗广域. Sigfox 使用频率从 862MHz 到 928MHz 的非授权频段, 并使用超窄带调制发送 100Hz 宽的信息. 这意味着 Sigfox 设备在给定的工作范围内以随机信道传输, 它有助于减少背景噪声干扰的可能性. Sigfox 可以实现我们正在分析的所有技术的最大范围, 但由于使用了窄带，它会导致低数据速率. 所以, 每条消息必须传输少量数据，小于 12 字节.
Sigfox 用户每小时可以从设备向云端发送不超过 6 条消息 (上游的) 每天从云端到设备的消息不超过 4 条 (下游). 这些限制意味着 Sigfox 非常适合每天只需要传达几个简单值的低功耗应用.
您现在必须注册 Sigfox 公网. But it’s ok as, Sigfox 允许您通过提供 PAN 技术来运行网络的私有实例.
LoRa 根据地区使用 433MHz 和 928MHz 之间的未授权频段, 并使用专有的 CSS 调制方案在更宽的信道带宽和窄带上传输数据 (125, 250 和 500kHz), 这样, 可确保低噪音水平和抗干扰能力. 可以通过改变扩展因子来改变调制方案，从而以功率为代价实现更远的距离. LoRaWAN 是一种开放标准协议，定义了网关和设备之间的通信.
LoRa’s range is larger than Cellular, 但比 Sigfox 小. 尽管如此, it’s flexible of packet size limits, 如果配置正确，您可以传输比使用 Sigfox 更多的数据. 您所在的区域和您想要支持的数据速率决定了 LoRa 消息的最大包大小. 更高的数据速率意味着更短的范围，因为频率更高.
市场上有许多公共 LoRaWAN 网络提供商. 但您也可以使用自己的软件和网关设置专用网络.
滚筒有多种操作:
LoRaWAN的优势:
低频比高频具有更长的范围，同时携带的数据更少. Wi-Fi 等 WPAN 技术, 蓝牙, Zigbee 和 Z-Wave 频率更高，距离短. 这些选项对于距离很重要的场景并不理想. 与 WPAN 技术相比，LPWAN 技术能够实现更大的覆盖范围并以更低的频率运行. 我们已确定正确的低功耗广域技术取决于您的用例. NB-IoT 和 LTE-M 等蜂窝技术是蜂窝覆盖和服务场景的绝佳选择, 低延迟和大量数据比功率更重要，因为范围可能更小. Sigfox 适用于您的数据量很少并希望以低功耗远距离传输的情况. LoRa 允许最大程度的控制, 通过简单地设置专用网络来发送大量数据的可配置能力, C 类支持更低的延迟.
Imagine a world without light...scary, 正确的? We’d all be stumbling around in the dark like…