物联网组网技术优缺点对比：蓝牙LoRawifiNB-IoTZigBee等

Posted 2021-12-04 物联网_咸鱼

1.前言

最近对物联网产品自组网技术选型，找到合适的组网技术，让产品自行组网并完成数据的传输。

2.参数对比

3.优缺点描述

3.1.蓝牙

优点：

        （1）低功率，便于电池供电设备工作

        （2）便宜，可以应用到低成本设备上，降低产品的成本

        （3）同时支持文本、图片、音视频的传输

        （4）传输速率快，低延时 

缺点：

        （1）传输距离有限

        （2）穿透性能差

        （3）不同设备间协议不兼容

        （4）联网耗时比较久

3.2.LoRa

优点：

        （1）传输距离远：灵敏度-148dBm，通讯距离可达几千米

        （2）工作能耗低：Aloha方法有数据时才连接，电池可工作几年

        （3）组网节点多：组网方式灵活，可以连接多个节点

        （4）抗干扰性强：协议里面有LBT的功能，基于aloha的方式，有自动的频点跳转和速率自适应功能

        （5）低成本：非授权频谱，节点/终端成本低

缺点：

        （1）频谱干扰：随着LoRa的不断发展，LoRa设备和网络部署不断增多，相互之间会出现一定的频谱干扰。

        （2）需要新建网络：LoRa在布设过程中，需要用户自己组建网络。

        （3）有效负载较小：LoRa传输数据有效负载比较小，有字节限制。

3.3.WiFi

优点

        （1）灵活性和移动性：无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

        （2）安装便捷：一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

        （3）故障定位容易：无线网络很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

缺点

        （1）性能：无线局域网依靠无线电波进行传输。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其他障碍物都可能阻碍电磁波的传输，影响网络的性能。

        （2）速率：无线信道的传输速率低，最大传输速率为54Mb/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。

3.4.NB-IOT

优点：

        （1）海量接入：相同基站覆盖条件下，NB－IoT 技能是其它无线技能接入数的 50 至 100 倍，现有NB-IoT网络单小区基站可接入5万个终端设备，这样的超大连接能使物联网真正做到“万物互联”。

        （2）功耗较低：NB-IoT有三种不同的省电模式：PSM模式、DRX模式、eDRX模式，设备可以根据自己的需求选择省点模式，达到功耗最小的目的，可以延长电池的使用寿命，在针对许多使用电池供电的设备和局面，NB－IoT 的低功耗特性能够保证设备续航时间，从几个月大幅提升到几年，因此大大降低了频繁更换电池带来的不便。

        （3）覆盖超强：NB－IoT 的覆盖能力是 LTE 的 100 倍。NB-IoT网络具有超大覆盖范围与超强穿透能力，这样不但能够满足地广人稀地区的大范围覆盖需求，同样适用于对深度覆盖有要求的地下应用。

        （4）成本低廉：NB-IoT支持在现有的LTE网络上改造，大大的降低了网络建设成本，NB－IoT 无需重新建网，射频和天线也基本上都能够复用。再 NB－IoT 低功耗、低带宽和低速率的特性，同样降低了芯片和模组成本。

缺点：

        （1）数据传输少：基于低功耗，导致 NB－IoT 只能传输少了数据；

        （2）通信成本高：除了 NB-IoT 通信模块的价格之外，运营商还将收取运营费用；

        （3）技术并不成熟：虽然 NB-IoT 技术被大范围应用，但在实际应用过程中，经常出现各类故障，导致通信中断；

3.5.ZigBee

优点：

         （1）低功耗：工作模式下，ZigBee技术的传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短。其次，在非工作模式情况下，ZigBee的节点处于休眠状态。设备搜索延迟一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备接入信道时延为15 ms。由于工作时间较短，收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电。

　　（2）低时延：ZigBee响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需要15ms。节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较蓝牙需要3-10秒，WIFI需要3秒。

        （3）网络容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使得它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。对于全功能器件，要求它支持所有的49个参数。而对于简化功能器件，在最小配置时只要求他支持38个参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话， 可以按3种方式工作，分别是个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话，仅用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络节点最多包括有255个ZigBee网络节点，其中有一个是主控（Master）设备，其余则是从属（Slove）设备。若是通过网络协调器（Network Coordinator），整个网络可以支持超过64000个ZigBee网络节点，再加上各个网络协调器可以相互连接，整个ZigBee的网络节点的数目将是十分可观。

　　（4）高安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能。在数据传输过程中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供了足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级的安全级别，器件可以使用接入控制清单（ACL）来防止非法器件来获取数据，在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据传输过程中，采用AES的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法用户。

　　（5）免执照频段：ZigBee设备物理层采用工业、科学、医疗（ISM）频段。

　　（6）数据传输可靠：ZigBee的媒质传入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻发送，发送的每个数据分组都必须等待接收方的确认消息，并进行确认信息回复。若没有得到确认信息的回复就表示发生了冲突，将重传一次。采用这种方法可以提高系统信息传送的可靠性。ZigBee为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时竞争和冲突。同时，ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。

缺点：

        （1）成本：目前ZIGBEE芯片出货量比较大的TI公司，芯片其成本均在2~3美金左右，再考虑到其他外围器件和相关2.4G射频器件，成本难以低于10美金。

        （2）通信稳定性：目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.5G频率，其衍射能力弱，穿墙能力弱。家居环境中，即使是一扇门，一扇窗，一堵非承重墙，也会让信号大打折扣。

        （3）自组网能力：Zigbee技术的主要特点是支持自组网能力强，自恢复能力强，因此，对于井下定位，停车场车位定位，室外温湿度采集，污染采集等应用非常具有吸引力。然而，对于智能家居的应用场景中，开关，插座，窗帘的位置一旦固定，一直不变，自组网的优点也就不复存在，但是自组网所耗费的时间和资源却依旧高昂。