3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網: ．物聯網中常用九大短距離無線通信技術

來源：千家網

語言是人類最重要的交際工具，是人們進行溝通交流的主要表達方式。在物聯網的時代，當機器需要交流的時候，也需要按照相互之間，可以聽懂的語言進行。

今天，我們就來扒一扒那些在物聯網中，比較常用的無線短距離通信語言及技術-- WiFi(IEEE 802.11協議)、Mesh、藍牙、ZigBee、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi。

1.WiFi/IEEE 802.11協議

WiFi，全稱Wireless-Fidelity，無線保真，是無線局域網(WLAN)中的一個標準。從1999年推出以來，一直是是我們生活中，較常用的連接網路的方式之一。

通常WiFi技術使用2.4GHz和5GHz周圍頻段，通過有線網路，外接一個無線路由器，就可以把有線信號轉換成WiFi信號。 WiFi標準家族還有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n。

2016年WiFi聯盟最新公佈的 802.11ah WiFi標準—WiFi HaLow，使得WiFi可以被運用到更多地方如：小尺寸、電池供電的可穿戴設備同時，也適用於工業設施內的部署，以及介於兩者之間的應用。

HaLow採用 900MHz頻段，低於當前WiFi的2.4GHz和5GHz頻段。更低功耗，同時HaLow的覆蓋範圍可以達到1公里，信號更強，且不容易被干擾。這些特點使得WiFi更加順應了物聯網時代的發展。

優點：覆蓋範圍廣，數據傳輸速率快。

缺點：傳輸安全性不好，穩定性差，功耗略高，組網能力差。

2.Mesh/IEEE 802.11s協議

無線Mesh網路，被稱為廉價「Last Mile「寬頻接入方案，它利用多跳無線網狀結構，為行動用戶提供寬頻接入。Mesh是WLAN與行動Ad Hoc(點對點)網路的結合。

與WLAN相比，各網路終端之間可以對等的進行直接通信，不再需要經過AP(基站)轉發，且覆蓋範圍更大。與Ad Hoc相比，由於具有固定和電源充足的主幹路由器，在行動性和功耗上可不用考慮太多。

優點：網路部署快，無需複雜配置；網路穩定，任意節點壞了，不影響其他設備數據傳輸；網路覆蓋範圍大，可以和多種寬頻無線接入技術(如WLAN、WiMAX、UWB、3G等)相結合組成更大的多跳網狀結構。

缺點：具有一定的延遲性，不適於實時監控的應用領域，網絡容量有限。

3.藍牙/IEEE 802.15.1協議　　

藍牙技術最早始於1994，由瑞典愛立信研發。它採用調頻技術(Frequency-hopping Spread Spectrum)，通信頻段為2.402GHz-2.480GHz。截止目前為止已經更新了9個版本，分別為藍牙1.0/1.1/1.2/2.0 /2.1/3.0/4.0/4.1/4.2，通信半徑從幾米到幾百米延伸。

在社群還不太普及的時候，我們總是習慣打開手機裡的藍牙設備，把手機上好玩好看的東西，分享給周圍的朋友。藍牙技術被廣泛的使用在手機，PDA等行動設備上，PC、GPS設備以及大量的無線外圍設備(藍牙耳機、藍牙鍵盤等)。

藍牙技術也緊跟物聯網的發展腳步。最新的藍牙4.2數據傳輸速率可達1Mbps、隱私功能更強大，Ipv6網路支持。在智慧家庭領域，採用了 Bultooth Smart技術的藍牙設備之間，可以不通網路，就能實現設備與設備之間的「對話」。由此可以解決突然斷網，沒有了WiFi的情況下，智慧家庭設備們仍將可以繼續工作。

優點：速率快、低功耗，安全性高。

缺點：網路節點少，不適合多點佈控。

4. ZigBee/802.15.4協議

Zigbee被正式提出來是在2003年，它的出現是為了彌補藍牙通信協議的高複雜、功耗大、距離短，組網規模太小等缺陷。名稱取自於蜜蜂，蜜蜂(bee)是靠飛翔和「嗡嗡」(zig)地抖動翅膀的「舞蹈」，來與同伴傳遞花粉所在方位訊息，依靠這樣的方式構成了群體中的通信網路。

ZigBee可工作在三個頻段868MHz- 868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最後一個頻段世界範圍內通用，16個信道，並且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps，40kbps以及250kbps。

ZigBee採用自組網的方式進行通信，也是無線傳感器網領域最為著名的無線通信協議。在無線傳感器網路中，當某個傳感器的訊息，從某條通信路徑無法順暢的傳遞出去時，動態路由器會迅速的找出另外一條近距離的信道傳輸數據，從而保證了訊息的可靠傳遞。

ZigBee不算主流的無線通訊技術，但卻以其低功耗、低成本，低速率、高容量、長時間的電池壽命的特點，深受一些廠家的追捧。例如，2015年小米推出的系列家庭智慧產品，全都支持ZigBee通信，以及最近推出的小米溫濕度傳感器。

優點：安全性高，功耗低，組網能力強，容量大，電池壽命長。

缺點：成本高，抗干擾性差，ZigBee協議沒有開源，通信距離短。

5. Thread/IEEE 802.15.4協議

Thread和ZigBee同屬802.15.4，但是針對802.15.4做了很大的改進。Thread是建立在IPv6的基礎之上的一個協議，無論在傳輸安全，還是系統可靠性上，都做了非常棒的優化。

它既可以承載高通、海爾數十企業組物聯網盟AllSeen，也可以支持蘋果的Homekit智慧家庭平台。谷歌旗下的Nest將Thread定為家庭物聯網的唯一通訊協定，隨後Nest發起產業聯盟，聯盟成員共同推廣Thread協議，Thread短距離通信上面也是大有可為。

6. Z-Wave協議

Z-Wave無線組網規格於2004年提出，由丹麥的晶片與軟體開發商Zensys主導，Z-wave聯盟推廣其應用。Z-Wave工作頻率美國 908.42MHz、歐洲868.42MHz，採用無線網狀網路技術，因此任何節點都能直接，或間接地和通信範圍內的其它臨近節點通信。數據速率包括 9.6kbps和40kbps.輸出功率為1mW和0dBm。