飞凌干货丨如何选择适合你的无线通信方式?

在万物互联的时代里,越来越多的物体将被连接到互联网,打通端到端、端到云的连接。这些连接,我们可采用多种通信链路予以实现。在智能物联应用上,工程师经常会困惑 NB-IoT/ LoRa/ZigBee/Wi-Fi等无线连接方式,到底哪一种,才是最合适的?哪一种才能让项目开发事半功倍? 以下为选择 无线通信方式时的考虑 因素

传输基础

距离: 遮挡、空旷情况下节点到 网关的距离。

速率: 传输数据量有多大?

实时性: 能接受的响应延时?

功耗: 电池寿命,能效,可能需要连接交流电。

容量: 一定范围内联网节点、设备的数量。

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。

通信方式: 单向还是双向通信。

二、附加功能篇

升级: 是否需要远程升级。

网络拓扑: 星形,网状,或其它拓扑。

安全: 是否需要加密或认证?对数据安全性有什么要求?

二次开发: 是否需要二次开发?是否采用单 芯片 方案

开发平台: 需要操作系统吗?需要哪些其它软件?

三、其他

成本:设计、制造或互联网接入服务费用。

频段:许可频段还是免许可频段。


下面简要描述 NB-IoT/LoRa/ZigBee/Wi-Fi之间的区别:

NB-IoT

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对 网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT设备的电池寿命可以长达10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖,一个小区内可以覆盖数万节点。

LoRa

LoRa(长距离)是由 Semtech公司开发的一种扩频调制技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433/470MHz。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。

ZigBee

 ZigBee是 物联网的理想选择之一。ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离与功耗挂钩,大功率模块甚至可以到达几公里以上。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

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 5GHz ISM频段的802.11ac,速度甚至可以超过1.3Gb/s。

 

 

传输距离方面

NB-IoT>LoRa>ZigBee>WIFI

功耗来方面

WIFI>LoRa≈ZigBee≈NB-IoT,后三者仅靠 电池供电即可

传输速率方面

WIFI>ZigBee>LoRa>NB-IoT

目前来说, WIFI的优势是应用广泛,可以传输音频、视频,且已经普及到千家万户;ZigBee的优势是低功耗和组网方便;LoRa的优势是通讯距离远并且功耗低;而NB-IoT的优势在于使用运营商网络,无需部署网关,低功耗且不受距离限制。然而,这3种技术,都有各自的优势,也都有各自的不足,没有一种技术能完全满足物联网的的全部要求,在不同的行业都有广泛应用,可谓是各有千秋。


常见问题:

1. 飞凌嵌入式 FCU1101产品上的zigbee 模块 WLT2408NZ是晓网的 我们网关以外的其它模块 不能保证都是 晓网 品牌, 和晓网的不能通讯。 如何让 用户 更方便使用? 可以有两种方案:

a、 让用户 把其它模块或节点的 Zigbee 模块换成晓网的,但是很多时候 用户 那做不到,这时候参见方案 b

b、  用户可以用跟其它模块可以通讯的模块,按照晓网模块的线序自己做个模块安到我们的 F CU1101里,替换掉晓网的模块就行。串口的,不需要写驱动。用户 自己按照其模块的串口指令手册写应用程序就行,就不要用我们的 zigbee 测试程序了。

2. Lora 模块,是不是各厂家的频率一致是否就可以进行通讯?

不是,每家模块具体协议细节都是不同的,即使通用的 lorawan 协议 也不能保证协议细节 是相同的。不同厂家的模块互通的可能性几乎没有

3.  Lora  Zigbee  可以连接的节点数量?

Lora 广播模式(单向通信)下数量没限制,轮询模式(双向通信) 同时只能跟一个节点通讯,数量没限制; Zigbee 晓网模块理论值65535

4.  Lora 默认是用的 型号: E32-TTL-100(433T20DC)  20dBm ( 默认使用 可以换更高功率的  E32-TTL-1W(433 T30D)    30dBm 。功率高的,传输距离 远些。太谷兼容了 E22

5. 什么时候用 LoRa ,什么时候用 zigbee

可以从通信距离、数据量和成本方面考虑,

距离:Zigbee 两个模块之间的通信距离在几百米左右,而 Lo Ra 在几公里。虽然 zigbee 可以通过组网跳转延长末端到网关的距离,但是增加中间节点也会带来成本的增加。

数据量: LoRa 一次通信的数据量是几百个字节,而 zigbee 是几百 K 字节。

   

Zigbee 组网方式                    LoRa 组网方式