【技術(shù)】物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)(BLE/WIFI/Zigbee/NBIoT/Lora/Sigfox)的比
物聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)過(guò)多年由概念到實(shí)踐的蟄伏,起伏之后,現(xiàn)在已經(jīng)呈燎原之勢(shì),物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。起的太早的,有些已經(jīng)在沙灘上了,再晚了的需要迎頭趕上了。
從應(yīng)用方面看,物聯(lián)網(wǎng)可以分成不同的場(chǎng)景物聯(lián)網(wǎng),比如工業(yè)物聯(lián),農(nóng)業(yè)物聯(lián),城市物聯(lián),家居物聯(lián)等等。技術(shù)層面,人們通常說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)方面存在幾大層次包括端,管,云幾個(gè)方面。在端這一側(cè),傳感器,小應(yīng)用,無(wú)線傳輸是個(gè)完整的小生態(tài),然后通過(guò)無(wú)線通信進(jìn)行相應(yīng)的大數(shù)據(jù)采集以及云端應(yīng)用形成物聯(lián)網(wǎng)大生態(tài)。
以大家常見的手環(huán)為例:通過(guò)加速度傳感器,脈搏傳感器,血氧傳感,血壓傳感等等,加上藍(lán)牙應(yīng)用層協(xié)議(Profiles)和藍(lán)牙內(nèi)置的MCU,便可以實(shí)現(xiàn)計(jì)步,心率監(jiān)測(cè)等等運(yùn)動(dòng)或健康應(yīng)用,這里手環(huán)就是一個(gè)比較完整的小應(yīng)用(如圖路徑1);最后利用藍(lán)牙傳輸與手機(jī)連接就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或健康數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和管理(如圖路徑2)。
隨著5G的商用,‘管’這一側(cè)基本上也變得十分通暢,大帶寬,低時(shí)延的特性,滿足了各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。就藍(lán)牙來(lái)說(shuō),各種應(yīng)用如果出現(xiàn)與云之間的交互的話,5G就能比較好的克服時(shí)延的問題。舉個(gè)栗子,在家居場(chǎng)景,如果某個(gè)藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)出網(wǎng)絡(luò)控制指令,而這個(gè)指令是語(yǔ)音形式的,那么低時(shí)延就顯得非常重要。命令從節(jié)點(diǎn)到云,經(jīng)過(guò)識(shí)別后返回網(wǎng)絡(luò),這個(gè)過(guò)程越快,用戶體驗(yàn)越好。在云這一側(cè),很多的大公司在做,做成平臺(tái),做成各種大數(shù)據(jù),然后做成基于數(shù)字的其他各種應(yīng)用。
這里,桃芯科技將討論一下物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)的無(wú)線技術(shù)。宏觀上看,端這一側(cè),就相當(dāng)于毛細(xì)血管。有兩層意思,一是,他是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),沒有端,沒有數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng)也就沒有基礎(chǔ)。二是,數(shù)量龐大。
首先,看看不同的無(wú)線協(xié)議對(duì)應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景,這是基本區(qū)分,標(biāo)志著協(xié)議面世的時(shí)候所對(duì)應(yīng)的主要場(chǎng)景。下圖是一個(gè)大概的概念圖,可以直觀感受一下各方的區(qū)別。
其次,看看比較詳細(xì)的特性對(duì)比。
功耗:在功耗表現(xiàn)方面BLE是最好的,市場(chǎng)上最好的指標(biāo)是:RTC休眠(不是shutdown,很多時(shí)候會(huì)有意或無(wú)意的去混淆這個(gè))的時(shí)候1~2uA,這個(gè)值已經(jīng)基本上是由PMU,pad等半導(dǎo)體的物理特性決定了的,一般來(lái)說(shuō)很難再小了。Active時(shí)候的峰值基本在十毫安左右;而500ms廣播的平均電流在幾十uA。WiFi基本上是數(shù)量級(jí)的高于這個(gè)數(shù)值,這個(gè)也是比較基本的判斷。NB,Lora,Sigfox的功耗基本介于這兩者之間。
速率:BLE是2Mbps,可以做透?jìng)?,做BLE的profile應(yīng)用,音頻等。WiFi目前用在物聯(lián)網(wǎng)的基本都是802.11b(物聯(lián)網(wǎng)的802.11ah協(xié)議基本沒有應(yīng)用),所以最高速率在10Mbps左右,WiFi是為數(shù)據(jù)而生的協(xié)議,目前用在控制方面的應(yīng)用,傳輸能力比較雞肋。其他的Zigbee,NB,Lora,Sigfox都在250Kbps左右,這類協(xié)議基本只能做極小數(shù)據(jù)的透?jìng)鳎荒芟馚LE一樣還能做一些應(yīng)用。
傳輸距離:BLE5具備長(zhǎng)距離特性,室內(nèi)50米左右,相比WiFi在高功率發(fā)射的情況下表現(xiàn)還要好。Zigbee同BT4.2之前的水平差不多,應(yīng)該在室內(nèi)10幾米或更多。NB,Lora,Sigfox屬于廣域的協(xié)議,傳輸距離都在1000米以上。
組網(wǎng)能力:BLE的Mesh組網(wǎng)理論上65000,實(shí)際上目前可能測(cè)試到幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)。Mesh組網(wǎng)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平等,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的采集和控制可以網(wǎng)內(nèi)消化,而需要上云端的數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)(比如智能音箱)或手機(jī)傳輸。WiFi的組網(wǎng)是星型的,由路由器周圍帶十幾或幾十個(gè)節(jié)點(diǎn),對(duì)大規(guī)模組網(wǎng)來(lái)說(shuō)并不友好,這也是業(yè)界通常的看法。Zigbee本來(lái)就是做工業(yè)互聯(lián)的,開始便具備組網(wǎng)能力,它的弱點(diǎn)在于需要唯一網(wǎng)關(guān)上網(wǎng),所有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大不了,而且還需要配備專門的路由器。其他NB,Lora,Sigfox等都是星型的基站結(jié)構(gòu),或大或小,看基站的能力。
成本:成本難以直接比較,同一種協(xié)議的不同芯片規(guī)格,成本相差也比較大。BLE的成本相比其他任何一種協(xié)議,如果在相同的高中低檔芯片平行比較的話,是最小的。從市面上總體的感覺,也能得出這樣的結(jié)論。
市場(chǎng)規(guī)模:目前單單BLE的市場(chǎng)規(guī)模,不包括音頻的話,也有20多億片每年,而且BLE這塊的復(fù)合增長(zhǎng)率保持在20%以上。是個(gè)百億級(jí)的市場(chǎng)。WiFi我這里沒有數(shù)據(jù),單僅僅從11b的角度來(lái)看,比BLE小很多。Zigbee全球市場(chǎng)目前應(yīng)該在3-4億片每年。NB目前每年在幾千萬(wàn)片,而Lora,sigfox目前主要應(yīng)用在國(guó)外,不掌握相關(guān)數(shù)據(jù)。
各自的問題:
WiFi的問題在于功耗比較大,成本也較高,組網(wǎng)能力不足。Zigbee的問題在于成本也比較高,組網(wǎng)的規(guī)模不能太大會(huì)阻塞,而且沒有互聯(lián)網(wǎng)入口。NB的問題在于功耗并沒有宣傳的好,成本也高(芯片高,運(yùn)行商還收費(fèi)),傳輸數(shù)據(jù)量太小。Lora/Sigfox的問題在于目前沒有合法的身份,雖然免去了運(yùn)行商的成本,但需要自己建基站。目前看來(lái),在短距無(wú)線通信,BLE在平衡功耗,速率,成本,組網(wǎng)能方面是做的最好的。
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網(wǎng)址: 【技術(shù)】物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)(BLE/WIFI/Zigbee/NBIoT/Lora/Sigfox)的比 http://m.u1s5d6.cn/newsview340062.html
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