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介

Wi-Fi：是Wireless Fidelity的縮寫，是一種當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，又稱是IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)，是在IEEE 802.11a的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，能將有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)置換為無(wú)線信號(hào)，最高帶寬可達(dá)11 Mbit/s，通信距離最可高達(dá)305米。

雙頻W-iFi：是指同時(shí)支持兩個(gè)不同頻段的無(wú)線信號(hào)，這兩個(gè)網(wǎng)段分別為2.4G和5G，支持802.11a/b/g/n/ac技術(shù)，屬于第五代wifi傳輸技術(shù)，它的出現(xiàn)解決了2.4G速率低，5.8G距離近的問(wèn)題。

2.4G頻段

對(duì)于一般WiFi來(lái)說(shuō)，通常工作于2.4G頻段頻段，也就是工作于IEEE 802.11b/g/n/ax協(xié)議。目前大多數(shù)無(wú)線產(chǎn)品均采用單頻2.4G WiFi無(wú)線傳輸，比如無(wú)線鼠標(biāo)、鍵盤、USB無(wú)線網(wǎng)卡、普通無(wú)線路由器等，

• 2.4G具有型號(hào)頻率低
• 遇障礙物傳播衰減小
• 傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，被大多數(shù)人所接受，隨著使用數(shù)量變多，也逐漸成熟，因此使用成本普遍較低。

5.8G頻段

但是隨著人們對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速度需求的增大，推出了一種工作于5.8G的WiFi標(biāo)準(zhǔn)，也就是一個(gè)全新的頻段，遵從于 802.11a 、FCC Part 15、 ETSI EN 301 489、ETSI EN 301 893、EN 50385、EN 60950等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

• 5.8G WiFi信號(hào)頻帶較寬
• 無(wú)線環(huán)境相對(duì)于干凈，干擾小，
• 網(wǎng)速穩(wěn)定的同時(shí)也得到了提升，

2.4G對(duì)比5.8G

由于5G頻率較高，在遇到環(huán)境遮擋時(shí)衰減較大，因此傳輸距離比2.4G近。由于5.8G WiFi推出時(shí)間較短，成本也會(huì)比較高，并且設(shè)備需要指出5.8G頻段才能正常使用。

雙頻WiFi可在2.4G與5.8G之間相互轉(zhuǎn)換，更有AP、STA、WiFiDirect三種模式自由切換，支持WEP/WPA/WPA2加密方式，安全放心，支持TCP、UDP四種通信機(jī)制。

、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)即表示兩個(gè)設(shè)備連接在一起以進(jìn)行直接通信。通常只有兩個(gè)設(shè)備可以參與對(duì)等連接。

1. Bluetooth Classic (經(jīng)典藍(lán)牙)

最知名的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線技術(shù)當(dāng)屬藍(lán)牙無(wú)疑了。將手機(jī)連接到藍(lán)牙揚(yáng)聲器時(shí)，藍(lán)牙揚(yáng)聲器是手機(jī)和揚(yáng)聲器之間即為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線連接。

由于相對(duì)較短的工作范圍，藍(lán)牙功耗相當(dāng)?shù)汀Ｋ萕iFi消耗更少的功率，比蜂窩技術(shù)少得多，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)藍(lán)牙低功耗或Zigbee等技術(shù)。

2. WiFi Direct

大家都知道WiFi，但很少有人聽說(shuō)過(guò)WiFi Direct，即便是幾乎所有手機(jī)和平板電腦都支持它。與藍(lán)牙一樣，但與傳統(tǒng)WiFi不同，WiFi Direct是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線技術(shù)。

傳統(tǒng)的WiFi設(shè)置了一個(gè)接入點(diǎn)，允許許多設(shè)備連接到它。但是，如果你想在沒有接入點(diǎn)的情況下將數(shù)據(jù)直接從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備，該怎么辦?這就是WiFi Direct發(fā)揮作用的地方。

WiFi Direct使用與傳統(tǒng)WiFi相同的基本技術(shù)。它使用相同的頻率，并提供類似的帶寬和速度。但是，它不需要接入點(diǎn)，允許兩個(gè)設(shè)備具有類似于藍(lán)牙的直接連接。

WiFi Direct相對(duì)于藍(lán)牙的優(yōu)勢(shì)主要是傳輸速度更快。事實(shí)上，WiFi Direct比藍(lán)牙快一百倍。雖然這個(gè)速度是以功耗為代價(jià)，但是成本才是最大的障礙。

二、近場(chǎng)通信

與本文中討論的其他無(wú)線技術(shù)根本不同。NFC使用在兩個(gè)線圈之間共享的電磁場(chǎng)進(jìn)行通信，而所有其他無(wú)線技術(shù)發(fā)射無(wú)線電波。

由于NFC通過(guò)兩個(gè)電磁耦合在一起的線圈進(jìn)行通信，因此工作范圍很小。兩個(gè)耦合線圈基本上形成具有空氣芯的變壓器。

NFC最常見的用途是非接觸式支付系統(tǒng)。雖然支付數(shù)據(jù)當(dāng)然是加密的，但NFC的極短操作范圍也有助于消除附近其他人破解交易的可能性。

NFC允許使用無(wú)源NFC標(biāo)簽。在這種情況下，被動(dòng)意味著沒有電源。相反，無(wú)源標(biāo)簽由NFC讀取器設(shè)備的電磁場(chǎng)供電。通信和功率傳輸都發(fā)生在兩個(gè)耦合線圈之間。

無(wú)源標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)是它們簡(jiǎn)單，便宜，小巧，并且?guī)缀鯚o(wú)限期，因?yàn)闆]有電池。還提供有源標(biāo)簽，其中包括電池。

作為旁注，無(wú)線充電，通過(guò)將設(shè)備放置在充電墊上為設(shè)備充電，也可以利用兩個(gè)耦合線圈之間的相同功率傳輸現(xiàn)象。

三、低功耗/短程/低數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)

創(chuàng)建低功耗，低數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有四種常用技術(shù)：藍(lán)牙低功耗，Zigbee，Z-Wave和6LoWPAN。

如果我們的產(chǎn)品是電池供電的，并且需要在短距離內(nèi)發(fā)送相對(duì)較少的數(shù)據(jù)，那么這四種技術(shù)中的一種可能是最佳解決方案。

所有這四種技術(shù)支持的關(guān)鍵特性稱為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)也稱為多對(duì)多網(wǎng)絡(luò)。

通常，要將數(shù)據(jù)從設(shè)備A發(fā)送到設(shè)備C，您必須在設(shè)備A和設(shè)備C之間形成直接連接。對(duì)于藍(lán)牙和WiFi Direct等對(duì)等技術(shù)就是這種情況。

但是通過(guò)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，我們可以通過(guò)設(shè)備B將數(shù)據(jù)從設(shè)備A發(fā)送到設(shè)備C.數(shù)據(jù)從設(shè)備A發(fā)送到設(shè)備B，設(shè)備B然后將數(shù)據(jù)中繼到設(shè)備C。這允許我們創(chuàng)建龐大的互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋功率極低的大面積區(qū)域。

例如，假設(shè)有26個(gè)標(biāo)記為A到Z的設(shè)備，這些設(shè)備在每個(gè)設(shè)備之間以30米左右的距離間隔開。通常情況下，如果將設(shè)備A的數(shù)據(jù)一直發(fā)送到距離750米遠(yuǎn)的設(shè)備Z，則需要一臺(tái)功率相當(dāng)大的發(fā)射機(jī)。這需要具有大電池的產(chǎn)品。

但是通過(guò)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，我們可以將數(shù)據(jù)從設(shè)備A中繼到設(shè)備B，再到設(shè)備C等，直到設(shè)備Z.沒有一個(gè)設(shè)備必須傳輸超過(guò)一百英尺的數(shù)據(jù)，因此需要的功率由每個(gè)設(shè)備都小得多。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以打開很多非常有趣的應(yīng)用程序。

1. 藍(lán)牙低功耗(BLE)

藍(lán)牙低功耗不僅僅是藍(lán)牙經(jīng)典的低能耗版本。事實(shí)上，它的應(yīng)用程序與普通藍(lán)牙完全不同。

藍(lán)牙LE可能是小隱參與過(guò)的項(xiàng)目中最常見的無(wú)線功能類型。

BLE有許多應(yīng)用，但最常見的一種是傳輸傳感器數(shù)據(jù)。每分鐘測(cè)量一次溫度的傳感器設(shè)備，或者每10分鐘記錄并傳輸其位置的GPS設(shè)備就是一些例子。

在許多情況下，藍(lán)牙LE產(chǎn)品僅使用小型紐扣電池供電。如果數(shù)據(jù)不經(jīng)常發(fā)送，則從紐扣電池運(yùn)行的BLE設(shè)備可能具有一年或更長(zhǎng)的電池壽命。

藍(lán)牙LE受到手機(jī)和平板電腦的廣泛支持，使其成為將產(chǎn)品與移動(dòng)應(yīng)用程序連接的理想解決方案。它還支持高達(dá)1Mbps的下降傳輸速度(經(jīng)典藍(lán)牙可以達(dá)到2-3 Mbps)。

BLE支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，它允許最多32,767個(gè)設(shè)備的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)!

除非你有充分的理由選擇其他技術(shù)之一(Zigbee，Z-Wave和6LoWPAN)，否則小隱強(qiáng)烈建議你使用藍(lán)牙LE。它無(wú)疑是最簡(jiǎn)單的無(wú)線技術(shù)，功耗極低，是最受支持的技術(shù)。

2. Zigbee

Zigbee是另一種短距離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在許多方面類似于具有類似應(yīng)用的藍(lán)牙LE。它使用相同的2.4 GHz載波頻率，功耗極低，在類似范圍內(nèi)運(yùn)行，并提供網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)際上，Zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以包含多達(dá)65,000個(gè)設(shè)備，這是藍(lán)牙LE可以支持的兩倍。但是，我還沒有看到推動(dòng)任何限制的應(yīng)用程序。

Zigbee主要用于家庭自動(dòng)化應(yīng)用，如智能照明，智能恒溫器和家庭能源監(jiān)控。它還常用于工業(yè)自動(dòng)化，智能儀表和安全系統(tǒng)。

3. Z-Wave

Z-Wave是一種專有無(wú)線技術(shù)，主要與家庭自動(dòng)化市場(chǎng)中的Zigbee和BLE競(jìng)爭(zhēng)。

與使用流行的2.4 GHz頻段的BLE和Zigbee不同，Z-Wave使用低于1GHz的頻段。如果你希望在全球范圍內(nèi)銷售產(chǎn)品，則許多國(guó)家/地區(qū)的確切頻段會(huì)有所不同。

載波頻率較低有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：增加范圍和減少干擾。較低頻率的無(wú)線電波進(jìn)一步傳播。

Z-Wave使用的頻段往往沒有那么擁擠。較低載波頻率的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度較低，最終比藍(lán)牙LE慢近10倍。

Z-Wave支持最多232個(gè)設(shè)備的小型網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。

4. 6LoWPAN

6LoWPAN是Zigbee的新競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。主要區(qū)別在于6LoWPAN是基于IP的網(wǎng)絡(luò)，如WiFi。與Zigbee和Z-Wave一樣，6LoWPAN主要用于家庭自動(dòng)化應(yīng)用和智能電表。

四、局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)

如果你的產(chǎn)品需要訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，并且將始終在WiFi接入點(diǎn)附近使用，那么WiFi就是答案。由于其適度的覆蓋區(qū)域，WiFi被稱為局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)。

WiFi快速，便宜，易于實(shí)施，具有良好的操作范圍，并且可以廣泛使用。至少對(duì)于移動(dòng)產(chǎn)品而言，WiFi的最大缺點(diǎn)是功耗。由于功耗較高，如果您不需要WiFi提供的性能，通常最好使用其他無(wú)線技術(shù)。

五、遠(yuǎn)程蜂窩技術(shù)

如果你的產(chǎn)品需要訪問(wèn)云，但它不會(huì)始終位于WiFi接入點(diǎn)附近，那么你的產(chǎn)品就可能需要蜂窩無(wú)線電進(jìn)行長(zhǎng)途通信。

1. GSM / GPRS

長(zhǎng)期以來(lái)，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉SM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))與GPRS(通用分組無(wú)線電服務(wù))相結(jié)合已成為不需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠a(chǎn)品最常用的蜂窩技術(shù)。這主要是由于GSM / GPRS硬件的廣泛可用性和相對(duì)低的硬件成本。

然而，世界上大多數(shù)蜂窩運(yùn)營(yíng)商都在逐步淘汰GSM，因此他們可以為需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)?G和5G智能手機(jī)釋放更多帶寬。

最可能的選擇是將硬件從GSM解決方案升級(jí)到LTE蜂窩技術(shù)，但隨之而來(lái)的是價(jià)格大幅提升。

2. LTE

LTE是一種4G蜂窩技術(shù)，支持比GSM更快的數(shù)據(jù)速率。如果你的產(chǎn)品需要非?？焖俚姆涓C數(shù)據(jù)傳輸速度，那么LTE可能是最佳選擇。

但是，如果你的產(chǎn)品并不真正需要這種級(jí)別的數(shù)據(jù)速度，那么你將支付您根本不需要的硬件。嵌入式GSM模塊，只需十幾元，而LTE模塊的價(jià)格可能超過(guò)140元。LTE的運(yùn)營(yíng)商服務(wù)成本也將明顯高于GSM。

隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的大量普及，這種技術(shù)選擇的差距變得更加明顯。不過(guò)，這個(gè)差距正在被低功耗遠(yuǎn)程技術(shù)所填補(bǔ)。

六、低功耗遠(yuǎn)程技術(shù)

如果你需要長(zhǎng)距離，低數(shù)據(jù)通信，就像許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品一樣，那么你的技術(shù)選擇并不像其他應(yīng)用那樣清晰。這種類型的網(wǎng)絡(luò)通常被稱為L(zhǎng)PWAN或低功率廣域網(wǎng)。

例如，如果你的產(chǎn)品在遠(yuǎn)程位置收集天氣數(shù)據(jù)并自動(dòng)將該數(shù)據(jù)上傳到云，則可能需要LPWAN技術(shù)。正如小隱已經(jīng)指出的那樣，GSM或LTE蜂窩技術(shù)都不適合低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用。

還有其他無(wú)線技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)題，包括LoRa，NB-IoT和LTE-M。不幸的是，這些都不是廣泛支持的全球標(biāo)準(zhǔn)。這使得許多產(chǎn)品的實(shí)施具有挑戰(zhàn)性或不可能性，具體取決于它們的銷售地點(diǎn)。

1. LoRa / LoRaWAN

LoRa(Long-Range的縮寫)可以在某些區(qū)域進(jìn)行超過(guò)10公里的遠(yuǎn)距離通信，同時(shí)耗電量很小。它是Semtech在2012年收購(gòu)的專有無(wú)線技術(shù)。

LoRa是指底層技術(shù)，可以直接用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。LoRaWAN是指上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

如果你正在尋找低功耗，長(zhǎng)距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的解決方案，那么LoRa是一個(gè)很好的選擇。你通?？梢再?gòu)買比LoRaWAN模塊便宜的LoRa模塊。

如果希望產(chǎn)品連接到現(xiàn)有的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)，則需要包含網(wǎng)絡(luò)層的更昂貴的LoRaWAN模塊。

雖然LoRa的設(shè)計(jì)可以在很大范圍內(nèi)運(yùn)行，但它并不是可以連接到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的蜂窩技術(shù)。這使得它更簡(jiǎn)單，實(shí)施起來(lái)更便宜，但它的應(yīng)用程序是有限的。

例如，如果你的產(chǎn)品需要遠(yuǎn)程訪問(wèn)云，那么還需要提供LoRa網(wǎng)關(guān)設(shè)備以連接到Internet。網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，并與任何遠(yuǎn)程LoRa設(shè)備通信。

假設(shè)在操作范圍內(nèi)沒有LoRa網(wǎng)關(guān)，LoRa不為任何單個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)云的方法。

2. NB-IT

與LoRa / LoRaWAN不同，NB-IoT是一種蜂窩技術(shù)。這意味著它更復(fù)雜，實(shí)施起來(lái)更昂貴，并且消耗更多功率。但是，它提供更高質(zhì)量的蜂窩連接和直接訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。

NB-IoT僅用于傳輸非常少量的數(shù)據(jù)。NB-IoT的最大缺點(diǎn)是可用性有限。

3. LTE-M

如果你的產(chǎn)品需要比LoRa或NB-IoT支持的數(shù)據(jù)速率更高的遠(yuǎn)程蜂窩接入，那么LTE-M可能是最佳選擇。

該技術(shù)適用于需要直接連接到4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。它是LTE蜂窩技術(shù)的一個(gè)子集，針對(duì)小型電池運(yùn)行的低數(shù)據(jù)速率設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化。

LTE-M在幾個(gè)關(guān)鍵方面與標(biāo)準(zhǔn)LTE不同。 首先，實(shí)施起來(lái)更便宜，其次，因?yàn)橛捎趲捀邢?，可以使用更?jiǎn)單的芯片。

其次，它針對(duì)降低功耗進(jìn)行了優(yōu)化，以免快速耗盡小電池。最后，蜂窩服務(wù)成本顯著降低，因?yàn)槟銢]有使用接近標(biāo)準(zhǔn)LTE所需帶寬的任何地方。

結(jié)語(yǔ)：小隱認(rèn)為選擇無(wú)線技術(shù)的關(guān)鍵是縮小我們的要求。這其中，所需的工作范圍，數(shù)據(jù)傳輸速度，功耗和成本則是選擇無(wú)線技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)。