飛凌乾貨丨如何選擇適合你的無線通信方式?

在萬物互聯的時代裏,越來越多的物體將被連接到互聯網,打通端到端、端到雲的連接。這些連接,我們可採用多種通信鏈路予以實現。在智能物聯應用上,工程師經常會困惑 NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi等無線連接方式,到底哪一種,纔是最合適的?哪一種才能讓項目開發事半功倍? 以下爲選擇無線通信方式時的考慮 因素 。

一 、 傳輸基礎
距離: 遮擋、空曠情況下節點到 網關的距離。

速率: 傳輸數據量有多大?

實時性: 能接受的響應延時?

功耗: 電池壽命,能效,可能需要連接交流電。

容量: 一定範圍內聯網節點、設備的數量。

環境: 工廠中的危險環境、暴露在天氣中的室外環境、來自電子設備的噪聲或電磁干擾等。

通信方式: 單向還是雙向通信。

二、附加功能篇
升級: 是否需要遠程升級。

網絡拓撲: 星形,網狀,或其它拓撲。

安全: 是否需要加密或認證?對數據安全性有什麼要求?

二次開發: 是否需要二次開發?是否採用單芯片方案?

開發平臺: 需要操作系統嗎?需要哪些其它軟件?

三、其他
成本:設計、製造或互聯網接入服務費用。

頻段:許可頻段還是免許可頻段。

下面簡要描述 NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi之間的區別:

NB-IoT

NB-IoT是IoT領域一個新興的技術,支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作低功耗廣域網(LPWAN)。NB-IoT支持待機時間長、對網絡連接要求較高設備的高效連接。NB-IoT設備的電池壽命可以長達10年,同時還能提供非常全面的室內蜂窩數據連接覆蓋,一個小區內可以覆蓋數萬節點。

LoRa

LoRa(長距離)是由Semtech公司開發的一種擴頻調製技術,典型工作頻率在美國是915MHz,在歐洲是868MHz,在亞洲是433/470MHz。其典型範圍是2km至5km,最長距離可達15km,具體取決於所處的位置和天線特性。

ZigBee

ZigBee是 物聯網的理想選擇之一。ZigBee是一種無線連接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離與功耗掛鉤,大功率模塊甚至可以到達幾公里以上。ZigBee技術是一種近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。

Wi-Fi

Wi-Fi被廣泛用於許多物聯網應用案例,最常見的是作爲從網關到連接互聯網的路由器的鏈路。然而,它也被用於要求高速和中距離的主要無線鏈路。大多數Wi-Fi版本工作在2.4GHz免許可頻段,傳輸距離長達100米,具體取決於應用環境。流行的802.11n速度可達300Mb/s,而更新的、工作在 5GHz ISM頻段的802.11ac,速度甚至可以超過1.3Gb/s。

在這裏插入圖片描述

傳輸距離方面

NB-IoT>LoRa>ZigBee>WIFI

功耗來方面

WIFI>LoRa≈ZigBee≈NB-IoT,後三者僅靠電池供電即可

傳輸速率方面

WIFI>ZigBee>LoRa>NB-IoT

目前來說, WIFI的優勢是應用廣泛,可以傳輸音頻、視頻,且已經普及到千家萬戶;ZigBee的優勢是低功耗和組網方便;LoRa的優勢是通訊距離遠並且功耗低;而NB-IoT的優勢在於使用運營商網絡,無需部署網關,低功耗且不受距離限制。然而,這3種技術,都有各自的優勢,也都有各自的不足,沒有一種技術能完全滿足物聯網的的全部要求,在不同的行業都有廣泛應用,可謂是各有千秋。

常見問題:

  1. 飛凌嵌入式 FCU1101產品上的zigbee 模塊 WLT2408NZ是曉網的 , 我們網關以外的其它模塊 不能保證都是 曉網 品牌, 和曉網的不能通訊。 如何讓 用戶 更方便使用? 可以有兩種方案:

a、 讓用戶 把其它模塊或節點的 Zigbee 模塊換成曉網的,但是很多時候 用戶 那做不到,這時候參見方案 b 。

b、 用戶可以用跟其它模塊可以通訊的模塊,按照曉網模塊的線序自己做個模塊安到我們的 FCU1101裏,替換掉曉網的模塊就行。串口的,不需要寫驅動。用戶 自己按照其模塊的串口指令手冊寫應用程序就行,就不要用我們的 zigbee 測試程序了。

  1. Lora 模塊,是不是各廠家的頻率一致是否就可以進行通訊?

不是,每家模塊具體協議細節都是不同的,即使通用的 lorawan 協議 也不能保證協議細節 是相同的。不同廠家的模塊互通的可能性幾乎沒有 。

  1. Lora 和 Zigbee 可以連接的節點數量?

Lora 廣播模式(單向通信)下數量沒限制,輪詢模式(雙向通信) 同時只能跟一個節點通訊,數量沒限制; Zigbee 曉網模塊理論值65535 個

  1. Lora 默認是用的 型號: E32-TTL-100(433T20DC) 20dBm ( 默認使用 ) , 可以換更高功率的 E32-TTL-1W(433T30D) 30dBm 。功率高的,傳輸距離 遠些。太谷兼容了 E22

  2. 什麼時候用 LoRa ,什麼時候用 zigbee ?

可以從通信距離、數據量和成本方面考慮,

距離:Zigbee 兩個模塊之間的通信距離在幾百米左右,而 Lo Ra 在幾公里。雖然 zigbee 可以通過組網跳轉延長末端到網關的距離,但是增加中間節點也會帶來成本的增加。

數據量: LoRa 一次通信的數據量是幾百個字節,而 zigbee 是幾百 K 字節。

在這裏插入圖片描述

Zigbee 組網方式
在這裏插入圖片描述

LoRa 組網方式

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