NB-IoT、Lora、Zigbee三种无线通信技术横评

物联网应用中的无线技术有局域网和广域网两种。组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G、NB-IOT（2G）、Lora（2G）。这些无线技术，优缺点非常明显，可如下图总结。在低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

2.1 NB-IoT

又称简配版的手机模块，插移动、联通、电信网卡，实现广域网链接。联网形式是模块/天线/SIM卡组成一体机，接入广域网。特点是：采用的2G频段带宽低，功耗极地可以到10年，信号好覆盖广，单位面积内可同时在线的终端数量大，单个扇区可以10万个（目前4G/5G不行，密集区域多人同时都用手机就会没信号）。广泛应用远程抄表、货运、货柜、车联网。

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）.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具备四大特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。

2.2 Lora

典型拓扑结构：多个终端+1个网关。终端无SIM卡，放在物联现场。网关与终端建立连接，网关可以直接接入家庭宽带，或者选择插入SIM卡与终端和云端广域网连接。单个网关接入能力1万+，接入距离5-10公里。适用于监测设备多，分散切密集的应用，比如流域监测。 特点：远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本 。在全球免费频段运行：433（工信部52号文禁用）、868/915MHZ。

2.3 NB-IoT与Lora区别

LoRa与NB-IoT同属物联网技术，不过，二者有着比较明显的区别。

第一：二者运行频段不同

NB-IoT运营在授权频段，所谓授权频段也就是官方认可授权使用的，普通老百姓是不可以在这个频段所述频率范围内发送信号的，国内三大运营商：电信、移动、联通，都涉足了NB-IoT，国内还有华为参与大力推广。

LoRa则工作在非授权频段，主要推广者是非官方的互联网公司，比如阿里云号称要在未来5年内连接100亿台设备，腾讯则是把重点都放在LoRaWANTM技术和应用方面的相关投资。阿里云还提出了物联网平台产品网络管理平台的集成要求，使得各家不同的公司都可以适配该平台要求来生产规格适配的产品。

第二：运营商可以掌握NB-IoT的数据通道并进行收费，而LoRa则属于企业独立建网，无需缴纳费用给运营商

网关可以选择接入家庭宽带不插卡，也可以选择插卡接入云端。多数应用不插卡。这也是Lora的优势所在，自组网，休眠，不用插卡实时待机接入手机信号，所以他的功耗可以非常低。

第三：LoRa提供给用户更大的自主权 NB-IoT在通讯基站本身基础上改造就可以，用不算太大的工作量就能建成网络。然后运营商就可以掌握这一数据通道进行收费。

而LoRa则不同，用户不依靠运营商就可完成LoRa网络部署，不仅布设更快，而且成本更低。在小区、农场、产业园等封闭区域，特别是NB-IoT信号较弱的室内和地下环境，LoRa技术优势明显。也就是说，长距离通讯本来是传统电信运营商的“特权”，但现在因为存在LoRa，如果民营企业希望涉足长距离通讯，那么，民营企业还可以选择另一个选项，也就是在非授权频段里面选取。

从技术层面上看，LoRa是一种物理层的调制技术，可将其用于不同的协议中，比如LoRaWANTM协议、CLAA网络协议、LoRa私有网络协议、LoRa数据透传。随着使用协议的不同，最终的产品和业务形态也会有所不同。业主（企业）可以自主把控网络质量，对于网络覆盖可快速优化补充；还可以自主运营，把运营数据掌握在自己手中，根据业务需要扩展网络，相对自由。

第四：能耗不同

以LoRa对应的设备的基本工作模式Class A为例，来与NB-IoT进行对比。假如传感器所使用的电池电量为1000mAH，每1小时发一次包，那么，即使是按照最低速率SF12来发包（LoRa是速率越低越耗电），理论上该电池也足以维持设备工作10年。但是，如果是运营商网络中的同为物联网的NB-IoT，同等条件下也就能使用一年多。LoRa在能耗上的优势可见一斑。因此，在一些对功耗参数比较敏感的场合，比如大面积范围内布置多个传感器，往往希望这种布置下，最好电池能用几年都不需要更换或充电，这样才能更好的节约成本。这种情况下，LoRa的Class A极具竞争力。

而且，LoRa在低能耗的前提下，其传输距离也不容小觑 。以下以产品RAK7258的测试结果为例，来展示LoRa网关的传输距离特性。

2.4 ZigBee

ZigBee，也称紫蜂，是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝 牙之间的技术提案。ZigBee工作带宽20～250kbps的速率，2.4G频段。.Zigbee 组网有两个鲜明的特点：①一个Zigbee 网络的理论最大节点数就是2的16次方也就是65536个节点，远远超过蓝牙的8个和Wifi的32个。 ②网络中的任意节点之间都可进行数据通讯。 在有模块加入和撤出时，网络具有自动修复功能。

ZigBee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。

NB-IOT、LoRa、Zigbee、WIFI、蓝牙无线组网对比

LoRa(长距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和数据速率就可以了。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。

NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

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。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

ZigBee

ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在2.4GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在2.4GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形 和网格配置中，支持多达216个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

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。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是802.11ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段， 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远 达1km。

802.11ah 的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成 802.11ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是802.11af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。

蓝牙5.0

蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线，但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 5.0 不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。

相关问答

lora比ZigBee相比有哪些优点?

lora比ZigBee相比的优点如下:1、通讯距离远(适合半径500m~2km,通信距离大于7000千米,解决了低功耗和远距离不能兼得的难题),低功耗优化的长电池寿命(Alo...l...

lora比ZigBee相比有哪些优点?

Yooooo,题主好啊。Lora相对Zigbee而言的话,优点就是功耗低、传输距离广、信号穿透性强、灵敏度高。大多数协议或多或少依赖无线网格(mesh)组网,有些依赖整体...

为什么ZigBee和LoRa那么好用，他还是选择了NB-IoT?

zigbeelora需要规模化应用才有优势,nb-iot有运营商支持,即使你只有一个单点应用也可以直接上线运行,不再需要其他转接模块zigbeelora需要规模化应用才有优...

nanobcu是什么?

anobcu是一种基于ARMCortex-M0+内核的微型单片机,它具有低功耗、高性能、高集成度等特点,可广泛应用于物联网、智能家居、智能穿戴等领域。它的主要特点包括...

物联网通信模块有哪些型号?

目前物联网通信技术有Lora模块、zigbee模块、nb-iot、gprs模块、4g-DTU(无线数传电台、串口服务器等待)通信协议和设备目前物联网通信技术有Lora模块、zigbee...

智能家居产品你会选择ZigBee还是蓝牙?为什么?

当然选择Zigbee。两种传输方式蓝牙适用于近距离传输,而Zigbee适用于中远距离网络传输,并且网络的稳定性远高于蓝牙。应用到智能家居系统就对我们的网络要求...

物联网技术到底是什么技术?物联网工程到底是学什么的啊?

有线:RS485/422/232(传说中的“串口”)、以太网线、CAN、1553B、单模/多模光纤。无线:Zigbee、NB-IOT、Lora、WI-FI、蓝牙、北斗短消息、UWB、GPRS、3/4...

ll3303芯片的功能?

它具有低功耗、高可靠性和强大的处理能力,能够实现多种功能,如语音交互、智能控制、数据传输等。该芯片支持多种无线通信协议,如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee和LoRa等...

通信工程物联网和传统通信工程有什么区别..._通信工程师_帮考网

通信工程物联网和传统通信工程的区别主要在于以下几个方面:1.目标应用不同:传统通信工程主要面向人与人之间的通信,而物联网通信工程则主要面向物...

4-20ma模拟量无线传输有哪些成熟的方案?

4-20mA模拟量无线传输有哪些成熟方案?现场不知道环境如何,唯一知道的就是现场仪表输出4-20mA远距离传输。看看我用的神器是否满足你的需求。上图!从图中看到...