常见物联网通信技术之四大短距无线通信特点及应用场景

前面我们说道了IoT的有线通信技术，本文我们来介绍IoT常见的无线通信技术，其中无线的技术又可以被细分成很多不同的部分，比如运营商使用的蜂窝网络，还有蓝牙等一系列短距通信技术，本章节将对这些不同的物联网通信技术进行简要的分析。

1  Bluetooth Bluetooth，即蓝牙

这项技术在生活中非常常见，蓝牙在手机，电脑，平板等设备当中可以 说已经是一个必备的技术了。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于 1994 年创制，当时是作 为 RS232 数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。在物联网当 中，比方说运动手环，智能电子秤当中都需要用到蓝牙技术。老版本的蓝牙技术，传输距离相 对于其他的无线通信技术来讲是比较近的，只有 10 厘米到 10 米的范围。但是它的传输速率 是比较快的，最高可以达到 1Mbps。

但是现在蓝牙技术已经发展到了蓝牙 5.0 的版本，虽然它还是属于短距无线通信技术，但它的 传输距离已经可以达到非常远了。蓝牙 5.0 支持最高 3Mbps 的传输速率以及最远 300 米的传 输距离。同时蓝牙技术在发展到后期是又被分为了两种技术类型，一种是 BR/DER，另一种是 LE。其中，需要重点去关注的是 LE 类型，因为 LE类型的蓝牙技术是非常适合在物联网当中 使用的。可能读者们所熟知的蓝牙技术还是以点对点的方式进行通信的，但是 LE类型的蓝牙 技术可以支持点对点、广播和 Mesh 等多种形式的网络拓扑结构，这就非常适合物联网场景 下多设备连接进行数据传输了。 

2  Wi-Fi

大多数人在家里或者办公等场景下完成日常上网肯定都会使用到 Wi-Fi。所以 Wi-Fi 的应用是 非常广泛的。Wi-Fi 通常是用在 2.4G 和 5G 两个频段上，通过这两个不同的频段，它可以为 不同的设备提供不同的服务。 跟之前版本的蓝牙相比的话，Wi-Fi 的通信距离相对还是比较远的，并且支持一对多的连接。 同时，它的传输速率同样也很快。但是，Wi-Fi 的缺点也十分明显，首先是它的安全性不好， 稳定性非常差。比方说在看视频的时候，也许会发现视频看到一半卡住了。还有就是当用户在 打电脑游戏的时候，感受会非常明显，如果用 Wi-Fi 上网打游戏的话，延迟的变化是非常大 的，有的时候是二三十毫秒，有的时候就直接变成一两百毫秒了。所以 Wi-Fi 的稳定性是比较 差的，并且 Wi-Fi 的功耗相对来讲是比较高的。 如同蓝牙一样，Wi-Fi 目前也发展到了新一代的 Wi-Fi6 这个版本，它支持 9.6Gbps 的传输速 率以及低至 20ms 的时延。

3 ZigBee

相较于 Wi-Fi 与蓝牙，ZigBee 和下文中要描述的 Z-Wave 读者们可能对它知之甚少。ZigBee 也是一种短距离低功耗的无线技术，图 4-5 即为 ZigBee 设备的工作模式示意图，与图 4-4 中 的 Wi-Fi 设备工作示意图相比其实就能发现该技术的特点。Wi-Fi 设备在连接时只能和 AP或 者主集中器相连接，但是 ZigBee 不一样，它的数据在设备与设备之间也是可以进行传递的。 这代表的就是 ZigBee 这项技术易组网的特点，如果 Wi-Fi 设备的中间接入点坏掉的话，相当 于整个网络就瘫痪了。但是 ZigBee 不一样，因为 ZigBee 的每台设备都可以充当中继，如果 由其中一台设备坏了，其他的设备可以进行网络重组，找到另一个可以充当中继的设备就可以 重新构建一个网络。ZigBee 技术的特点其实和它的名字是非常相近的，ZigBee 又称紫蜂协 议，因为它来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飞翔和“嗡嗡”地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络，这与 ZigBee 具备的灵活组网的特点就非常相似了。

除此之外，ZigBee 模组的成本很低，只有 2 美金左右，同时和 Wi-Fi 相比，它的速率就显得 非常低了，只有 20 到 250kbps。同时它的缺点就在于兼容性差和不易维护。

4  Z-Wave

除了 ZigBee 之外，还有一项短距无线技术叫 Z-Wave。Z-Wave 其实跟 ZigBee 差不多，但 是他们的区别就在于 Z-Wave 相对来讲更加可靠，但是它的协议标准不开放，同时 Z-Wave 的芯片只能通过 Sigma Designs 这个公司来获取。Z-Wave 技术在最初设计时，就定位于智 能家居无线控制领域。采用小数据格式传输，40kb/s 的传输速率足以应对，早期甚至使用 9.6kb/s 的速率传输。与同类的其他无线技术相比，拥有相对较低的传输频率、相对较远的传 输距离和一定的价格优势。

5 短距无线技术对比

接下来本文针对上述四种IoT短距无线技术做了个简单的对比，主要的区别在于蓝牙和 Wi-Fi 的传 速速率比较高，但老版本的蓝牙只能一对一连接，Wi-Fi 能一对多，所以，蓝牙主要用在鼠 标，耳机，手机这些设备上，而 Wi-Fi 主要是用在家庭或者其他室内进行高速上网。同时基于 ZigBee 和 Z-Wave 设备它们低速率和连接节点多的特点，基本上不太可能应用在除了物联网 之外的其他领域，因为它们的传输速率是在是太低了。所以 ZigBee 和 Z-Wave 主要应用于家庭自动化、智能家居、智慧大厦等等领域。

扩展阅读：

物联网通信技术之有线通信技术，那些你不知道的事  https://bbs.huaweicloud.cn/blogs/281502