根據IDC市場研究機構報告顯示，到2020年全球將有260億件設備接入物聯(lián)網，全球物聯(lián)網產業(yè)規(guī)模將達到1.7萬億美元。

物聯(lián)網悄然拉開了“萬物互聯(lián)”的帷幕。在“萬物互聯(lián)”時代，首先要解決“物”與“網”的連接問題，物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分是連接和通信，使得遠程和分散物體(設備，傳感器節(jié)點，網關單元，云服務器)之間的連接和通信成為可能，所以“連接技術”決定了物聯(lián)網發(fā)展的走向。

物聯(lián)網無線接入技術種類眾多，包括Zigbee、WiFi、藍牙等短距離通信技術和LoRa、SigFox、eMTC、NB-IoT等長距無線通信技術。其中，受業(yè)界青睞的低功耗廣域技術LPWA既包括廣域非授權頻譜技術LoRa和SigFox，也包括授權頻譜的eMTC和NB-IoT等。

NB-IoT

NB-IoT是指窄帶物聯(lián)網(Narrow Band Internet of Things)技術，是一種低功耗廣域(LPWA)網絡技術標準，基于蜂窩技術，用于連接使用無線蜂窩網絡的各種智能傳感器和設備，聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯(lián)網(IoT)市場，是一種可在全球范圍內廣泛應用的新興技術。

NB-IoT技術可以理解為是LTE技術的“簡化版”，NB-IoT網絡是基于現(xiàn)有LTE網絡進行改造得來的。

LTE網絡為“人”服務，為手機服務，為消費互聯(lián)網服務;而NB-IoT網絡為“物”服務，為物聯(lián)網終端服務，為產業(yè)互聯(lián)網(物聯(lián)網)服務。

NB-IoT使用License頻段，可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，與現(xiàn)有網絡共存，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。

NB-IoT的特點

低功耗

NB-IoT聚焦小數(shù)據量、小速率應用，因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小，設備續(xù)航時間可以從過去的幾個月大幅提升到幾年。

低成本

NB-IoT是基于LTE網絡的技術，所以在現(xiàn)網LTE網絡的基礎上進行改造，就可以很快組網，很快擴大覆蓋。目前各大運營商仍在大力推動LTE網絡建設，也有利于NB-IoT的覆蓋改善。

強連接

在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術提供50-100倍的接入數(shù)。一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優(yōu)化的網絡架構。

廣覆蓋

NB-IoT室內覆蓋能力強，比LTE提升20dB增益，相當于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力。不僅可以滿足農村這樣的廣覆蓋需求，對于廠區(qū)、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。

NB-IoT發(fā)展現(xiàn)狀

從市場數(shù)據來看，2017年華為海思推出Boudica120國內第一顆NB-IoT芯片至今，累積出貨2000萬顆，而其他國內NB-IoT芯片廠家總出貨量不超過1000萬顆。

從發(fā)展現(xiàn)狀來看，截至今年5月底，全球已有84張NB-IoT網絡商用(GSMA)，全球模組種類已超過100種，成為全球應用最廣的物聯(lián)網技術之一。國內NB-IoT用戶數(shù)已經達到3000萬。同時，國內的消費級物聯(lián)網硬件銷售額預計在2022年超過3000億美元，年復合增長率超過20%。

NB-IoT市場仍然格局未定，產業(yè)鏈上下游廠商都想抓住這個市場機會，分得NB-IoT市場一杯羹。

但NB-IoT依舊面臨著性能指標夸大、網絡覆蓋不佳、商業(yè)模式存在問題、心態(tài)浮躁等諸多問題和挑戰(zhàn)，是NB-IoT市場擴展受阻的主要原因。

為了進一步推動NB-IoT的發(fā)展進程，國內運營商都在大力部署NB-IoT基站，2019年，我國預計將建成90萬個NB-IoT基站、到2020年將建成超過150萬個NB-IoT基站、到2025年NB-IoT基站規(guī)模將達到300萬。

此外，國外眾多運營商也紛紛支持NB-IoT，Vodafone、德國電信、軟銀等幾十家運營商均已經部署了NB-IoT商用網絡，美國T-Mobile也已經宣布商用了NB-IoT，全球運營商的創(chuàng)新先鋒AT&T和Verizon，也積極進行NB-IoT的商用試點。

對于NB-IoT的未來走向，可以預見NB-IoT還會與現(xiàn)有網絡共存共生。當產業(yè)走到萬物互聯(lián)的5G時代，NB-IoT也將迎來了新的發(fā)展機遇。

LoRa

LoRa的名字是遠距離無線電(Long Range Radio)，作為一種線性調頻擴頻的調制技術，最早由法國幾位年輕人創(chuàng)立的一家創(chuàng)業(yè)公司Cycleo推出，2012年Semtech收購了這家公司，并將這一調制技術封裝到芯片中，基于LoRa技術開發(fā)出一整套LoRa通信芯片解決方案，包括用于網關和終端上不同款的LoRa芯片，開啟了LoRa芯片產品化之路。

不過，僅僅一個基于LoRa調制技術的收發(fā)芯片還遠不足以撬動廣闊的物聯(lián)網市場，在此后的發(fā)展歷程中，由于多家廠商發(fā)起的LoRa聯(lián)盟，以及推出不斷迭代的LoRaWAN規(guī)范，催生出一個全球數(shù)百家廠商支持的廣域組網標準體系，從而形成廣泛的產業(yè)生態(tài)。

推動這一生態(tài)的相關技術標準、產品設計、應用案例等都是多個廠商共同參與的過程，這些也是形成目前龐大產業(yè)生態(tài)更為關鍵的元素，而它們并不屬于Semtech 單個公司所有，比如LoRaWAN規(guī)范是一個全球多個廠商共同參與的開放標準，任何組織或個人都可以根據這一規(guī)范進行產品開發(fā)和網絡部署。

相較于大多數(shù)的網絡采用網狀拓樸，易于不斷擴張網絡規(guī)模，但缺點在于使用各種不相關的節(jié)點轉發(fā)消息，路由迂回，增加了系統(tǒng)復雜性和總功耗。LoRa采用星狀拓樸(TMD組網方式)，網關星狀連接終端節(jié)點，但終端節(jié)點并不綁定唯一網關，相反，終端節(jié)點的上行數(shù)據可發(fā)送給多個網關。理論上來說，用戶可以通過Mesh、點對點或者星形的網絡協(xié)議和架構實現(xiàn)靈活組網。

LoRa網絡構架

LoRa主要在全球免費頻段運行(即非授權頻段)，包括433、868、915 MHz等。LoRa網絡構架由終端節(jié)點、網關、網絡服務器和應用服務器四部分組成，應用數(shù)據可雙向傳輸。

LoRa是創(chuàng)建長距離通訊連接的物理層或無線調制， 相較于傳統(tǒng)的FSK技術以及穩(wěn)定性和安全性不足的短距離射頻技術，LoRa基于CSS調制技術(Chirp Spread Spectrum)在保持低功耗的同時極大地增加了通訊范圍，且CSS技術數(shù)十年已經廣受軍事和空間通訊所采用，具有傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。

此外，LoRa技術不需要建設基站，一個網關便可控制較多設備，并且布網方式較為靈活，可大幅度降低建設成本。

LoRa因其功耗低，傳輸距離遠，組網靈活等諸多特性與物聯(lián)網碎片化、低成本、大連接的需求十分的契合，因此被廣泛部署在智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農業(yè)、智能物流等多個垂直行業(yè)，前景廣闊。

LoRa的特點

傳輸距離：城鎮(zhèn)可達2-5 Km ， 郊區(qū)可達15 Km 。

工作頻率：ISM 頻段 包括433、868、915 MH等。

標準：IEEE 802.15.4g。

調制方式：基于擴頻技術，線性調制擴頻(CSS)的一個變種，具有前向糾錯(FEC)能力，semtech公司私有專利技術。

容量：一個LoRa網關可以連接上千上萬個LoRa節(jié)點。

電池壽命：長達10年。

安全：AES128加密。

傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長，這很像一個人挑東西，挑的多走不太遠，少了可以走遠。

LoRa發(fā)展現(xiàn)狀

大約從2014年起，國內首批企業(yè)開始研發(fā)LoRa相關產品，至今經過5年的時間，LoRa已經從一個小范圍使用的小無線技術成長為物聯(lián)網領域無人不曉的事實標準。

近年來，科技巨頭紛紛入局LoRa、加入LoRa聯(lián)盟，可以看出各企業(yè)都希望借助LoRa這個切入點來確立自身在物聯(lián)網和產業(yè)互聯(lián)網領域的地位。阿里和騰訊兩大互聯(lián)網巨頭將LoRa作為其物聯(lián)網布局的重要入口，主推的LinkWAN平臺和TTN平臺對于產業(yè)鏈上下游的帶動作用非常明顯。另外，鐵塔、聯(lián)通以及廣電等群體也開始針對LoRa產業(yè)進行布局，進一步促進其在各行業(yè)應用的落地。

從目前的市場結構看，國內已有上千家企業(yè)參與到LoRa產業(yè)生態(tài)中，呈現(xiàn)出大中小型企業(yè)、傳統(tǒng)企業(yè)與互聯(lián)網企業(yè)共同參與的格局。國內提供給LoRa發(fā)展的產業(yè)大環(huán)境不斷向好，LoRa聯(lián)盟自身力量也在不斷壯大。

據資料了解，2018年國內LoRa芯片出貨量達到數(shù)千萬片，其中，模組和表計廠商占據大部分采購份額，基站廠商采購量位居其次。除此之外，國內還有大量分散的模組、終端廠商也會直接采購LoRa芯片，雖然都是小批量，但加起來規(guī)模還算可觀。

對于大部分模組、終端、系統(tǒng)和應用廠商來說，它們對于各種技術是中立的，選擇何種技術路線大部分是一種純市場化行為。LoRa芯片是支持整個產業(yè)的重要底層元器件，但整個產業(yè)結構的形成還要靠多種力量共同努力，這種力量在國內已經形成。LoRa相關產品靈活性較強已成業(yè)界共識，不僅僅在于能夠在各種環(huán)境下自主部署網絡，還在于各類開發(fā)者能夠選擇多個平臺，快速得到開發(fā)支持。

近一年來，LoRa在智慧城市、智能園區(qū)、智慧建筑、智慧安防等垂直領域也有了大量落地的行業(yè)應用。Semtech物聯(lián)網業(yè)務總監(jiān)Vivek Mohan曾表示，目前全球大量的垂直行業(yè)中已形成300多個應用場景。

LoRa技術是Semtech公司的專利，其LoRa芯片產品期初也是獨家供應，但單一的LoRa產品必然會帶來產品價格、功能等方面的局限性。

2018年Semtech開始改變傳統(tǒng)的產品營銷模式，授權IP給一些公司做LoRa產品，形成了多供應商的市場供應局面，LoRa芯片供應廠家通過走差異化路線，融合不同功能的芯片，滿足更多差異化應用的需求，如LoRa+GPS獲取位置信息，LoRa+BLE與本地近場設備連接通信，LoRa+安全芯片增強設備的安全性等，來共同做大市場。

未來，或許會有更多的LoRa芯片供應商，市場做大也符合Semtech公司的利益。

可以看到，不論從技術、供應鏈體系、產業(yè)結構還是生態(tài)建設，LoRa依然是一個市場化行為為主導的技術選項，大國之間政治經濟博弈對于LoRa供求各方產生的影響很小。采用LoRa通信的物聯(lián)網項目中包含非常多的技術和元素，很多價值遠遠超過通信本身，未來發(fā)展中，業(yè)界應該更多聚焦于應用價值的創(chuàng)造，聚焦于市場化行為和商業(yè)模式，以求在物聯(lián)網時代贏得先機。

WiFi

WiFi大家都比較熟悉，俗稱無線寬帶網，以更快，更大容量的通信而聞名，可以使用2.4 GHz和5 GHz頻帶在50 m范圍內進行傳輸，是一種允許電子設備連接到一個無線局域網WLAN的技術。

WiFi通過IEEE 802.11標準系列提供易于使用的短距離無線連接和跨廠商互操作性。伴隨著三大運營商大規(guī)模建設基于WiFi技術的無線城市，其物聯(lián)網應用架構已然形成。由于在現(xiàn)有基礎設施中普遍存在，其受歡迎程度不斷提高。

WiFi是無線局域網(WLAN)的一個標準，最早的無線局域網可以追溯到上個世紀70年代，基于ALOHA協(xié)議的UHF無線網絡連接了夏威夷島，是現(xiàn)在無線局域網的一個最初版本。隨后的1985年美國聯(lián)邦通信委員會制定了現(xiàn)在廣泛使用的免費WiFi頻段，和微波爐頻率相同。1991年NCR公司和AT&T公司發(fā)明了現(xiàn)在廣泛使用WiFi的標準的802.11的前身，用在收銀系統(tǒng)，名字為WaveLAN。澳大利亞的天文學家John O’sullivan和他的同事開發(fā)了WiFi技術的關鍵專利，起初使用在CSIRO (公共健康科學和工業(yè)研究組織)的項目上。1997年發(fā)布了基于802.11協(xié)議的第一個版本，提供2Mbit/s速率，在1999年提高到11Mbit/s，使用價值大大提高，隨后WiFi得以快速發(fā)展。

WiFi定義了MAC層協(xié)議和安全性,但未定義設備的應用對象和通信方式，這意味著所有制造商都可以定義自己的應用層協(xié)議，因此難以形成統(tǒng)一的標準，這限制了WiFi在互聯(lián)家居設備對設備市場的應用。

WiFi還設定了網絡的中央接入點模型,即如果該接入點不工作,網絡則會停止運行。相對于其他協(xié)議，WiFi的功耗較高,因此盡管適用于供電設備,但它在電池供電極為關鍵的應用中效果并不理想。

此外，WiFi還存在著擴展性方面的問題。例如,某些路由器的配置最多僅支持15臺設備,而互聯(lián)家居預計接近100臺設備。另一個問題是各類數(shù)據源導致的WiFi網絡競爭。

WiFi組網結構

WiFi有兩種組網結構：一對多(Infrastructure模式)和點對點(Ad-hoc模式，也叫IBSS模式)。我們最常用的WiFi是一對多結構的，一個AP(接入點)，多個接入設備，我們用的無線路由器是其實就是路由器+AP。WiFi還可以點對點結構，比如兩個筆記本可以用WiFi直接連接起來不經過無線路由器。

1對多模式

點對點模式

WiFi的安全性

常用的WiFi加密有WEP，WPA，WPA2。WEP安全性太差基本上被淘汰了。目前WPA2是被業(yè)界認為最安全的加密方式。WPA加密是WEP加密的改進版，包含兩種方式：預共享密鑰(PSK)和Radius密鑰。其中預共享密鑰(PSK)有兩種密碼方式：TKIP和AES，相比TKIP，AES具有更好的安全系數(shù)。WPA2加密是WPA加密的升級版，建議優(yōu)先選用WPA2-PSK AES模式。WPA/WPA2加Radius密鑰是一種最安全的加密類型，不過由于此加密類型需要安裝Radius服務器，一般用戶不容易用到。

WiFi技術在物聯(lián)網中廣泛應用于電力監(jiān)控、油田監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、氣象監(jiān)測、水利監(jiān)測、熱網監(jiān)測、電表監(jiān)測、機房監(jiān)控、車輛誘導、供水監(jiān)控，帶串口或485接口的PLC，RTU無線功能的擴展。

基于WiFi的物聯(lián)網傳輸技術具有以下優(yōu)勢：

成本低廉：相對于有線安裝、維護、故障診斷和升級配線的成本

活性高：沒有電纜的約束，設備可任意架設和調整

低功耗：采用低耗能設計，可應用于電池供電的產品中

可靠性高：在有線網絡中大部分的故障是由連接器引起的，而無線系統(tǒng)則排除了這樣的可能。并可滿足在艱苦工業(yè)環(huán)境所要求的持久性和可靠性。

安全性：具有多種加密方式，保證數(shù)據傳輸私密性。

施工周期短：WiFi組網方式，可以通過節(jié)點的自組織和自配置功能迅速搭建成有效的通信網絡。

藍牙

藍牙是一種大容量，近距離無線數(shù)字通信技術標準，設計初衷是替代RS232電纜連接計算機外設。藍牙技術最早始于1994，由電信巨頭愛立信公司研發(fā)，是在兩個設備間進行無線短距離通信的最簡單、最便捷的方法，可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數(shù)據交換。藍牙還添加了AFH(Adaptive Frequency-Hopping)技術，自適應跳頻，以在有WiFi信號的情況下避開WiFi的頻率，提高抗干擾能力。

藍牙通信頻段主要為2.402GHz~2.480GHz。藍牙技術被廣泛地用于手機、PDA等移動設備，PC、GPS設備，以及大量的無線外圍設備(藍牙耳機、藍牙鍵盤等)。

藍牙跳頻示意圖

從1998年到2009年，藍牙版本經過了1.0到3.0的版本迭代后，雖然數(shù)據傳輸速率上有提升，但仍牢牢定位于近距離無線數(shù)據傳輸平臺技術，在應用中牢牢占據著藍牙音箱和耳機，以及藍牙鼠標和鍵盤等領域。

2010年藍牙發(fā)布4.0版本BLE(Bluetooth Low Energy，即藍牙低功耗)，針對物聯(lián)網的應用需求進一步簡化了藍牙技術，BLE較傳統(tǒng)藍牙最大的特點就是低功耗，應用于對實時性要求較高，但對數(shù)據傳輸速率要求比較低的場景。通過BLE，藍牙技術的演進方向開始直接對準物聯(lián)網。

2016年藍牙發(fā)布5.0版本，藍牙5與藍牙4.2相比，提高的傳輸速率與傳輸距離，增強了抗空口干擾的能力，并提高了室內定位的精確度。

2019年1月，藍牙5.1標準推出，在藍牙5.0的基礎上，新增多天線/AOA/AOD功能，增加了藍牙的定位能力，定位的精度大幅提升，由原先的 10米級別提升至厘米級，這一定位精度可使其在室內導航、物體追蹤等大有可為。

藍牙技術的優(yōu)點：“低功耗藍牙”模式下實現(xiàn)了低功耗，覆蓋范圍增強，最大范圍可超過100米;支持復雜網絡：針對一對一連接最優(yōu)化，并支持星形拓撲的一對多連接等;智能連接：增加設置設備間連接頻率的支持，Ipv6網絡支持;較高安全性：使用AES-128 CCM加密算法進行數(shù)據包加密和認證;藍牙模塊體積很小，便于集成;可以建立臨時性的對等連接(Ad-hoc Connection)：根據藍牙設備在網絡中的角色，可分為主設備(Master)與從設備(Slave)。

其缺點是不能直接連接云端，傳輸速度比較慢，組網能力比較弱，而且網絡節(jié)點少，不適合多點布控。

藍牙技術的出現(xiàn)是信息技術不斷進步的結果，現(xiàn)在我們處在全球物聯(lián)網快速發(fā)展的節(jié)點上，設備與設備，人與設備等都有時刻保持聯(lián)網的需求，藍牙技術為萬物互聯(lián)提供了一種非常高性價比的解決方案。倘若藍牙技術在物聯(lián)網領域的應用一旦鋪開，那么依靠其巨大的出貨量(低成本)與兼容性(連接手機)，憑借其在產品生態(tài)系統(tǒng)上的優(yōu)勢，在不遠的未來應該有一席之地。

ZigBee

ZigBee被正式提出來是在2003年，ZigBee的出現(xiàn)是因為藍牙、WiFi無法滿足工業(yè)需求，它的出現(xiàn)彌補了藍牙、WiFi等通信協(xié)議高復雜、功耗大、距離近、組網規(guī)模太小等缺陷。名稱取自蜜蜂，蜜蜂(Bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在的方位信息，依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。

ZigBee是短距離物聯(lián)網技術，用于連接10-100米范圍內的設備，不通過LPWAN直接接入網絡，需要通過集中器和網關接入。通過其網狀拓撲，Zigbee設備可以通過中間設備在一定距離上傳輸數(shù)據，基于IEEE 802.15.4標準的Zigbee已成為嵌入式應用中使用最廣泛的通信協(xié)議之一，適用于家庭自動化，無線傳感器網絡，工業(yè)控制系統(tǒng)，嵌入式傳感器、醫(yī)療數(shù)據收集、煙霧及闖入者警告、樓宇自動化、遠程無線麥克風配置等場合。它不適合在高速率和高速移動的場合。

ZigBee可工作在三個頻段868MHz~868.6MHz、902MHz~928MHz和2.4GHz~2.4835GHz，其中最后一個頻段世界范圍內通用，16個信道，為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps、40kbps以及250kbps。

ZigBee優(yōu)缺點

ZigBee是低成本、低功耗、低功率的短距離無線通信標準，是專為低速率傳感器和控制網絡而設計的無線網絡規(guī)范，特點如下：

低功耗：由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，因此ZigBee設備非常省電。據估算，ZigBee設備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，其他無線設備望塵莫及。

成本低：ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5~2.5美元, 并且ZigBee協(xié)議免專利費。

復雜性低：ZigBee協(xié)議的大小一般在4~32KB，而藍牙和WiFi一般都超過100KB。

時延短：通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延非常短，典型的搜索設備時延為30ms，休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用于對時延要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應用。

網絡容量大：一個星型結構的ZigBee網絡最多可以容納254個從設備和一個主設備， 一個區(qū)域內最多可以同時存在100個ZigBee網絡, 一個網絡中最多可以有65000個節(jié)點連接，網絡組成靈活。

可靠：采取了碰撞避免策略，為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避開了發(fā)送數(shù)據的競爭和沖突。MAC層采用完全確認的數(shù)據傳輸模式， 每個發(fā)送的數(shù)據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。

安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據包完整性檢查功能，支持鑒權和認證，采用AES-128的加密算法，各個應用可以靈活確定其安全屬性。

此外，ZigBee也有缺點：即抗干擾性差，通信距離短，而且ZigBee協(xié)議沒有開源。

設備類型和操作模式

zigbee有三種設備類型

ZC: Zigbee協(xié)調器，功能最強的設備，協(xié)調器構成網絡樹的根，可以連接到其他網絡。每個網絡中只有一個Zigbee協(xié)調器，因為它是最初啟動網絡的設備。它存儲有關網絡的信息，包括充當安全密鑰的信任中心和存儲庫;

ZR：Zigbee路由器，除了運行應用程序功能外，路由器還可以充當中間路由器，傳遞來自其他設備的數(shù)據;

ZED：Zigbee終端設備，只包含與父節(jié)點(協(xié)調器或路由器)通信的足夠功能;它不能從其他設備中繼數(shù)據。這種關系允許節(jié)點在相當長的時間內處于休眠狀態(tài)，從而延長電池壽命。ZED需要最少的內存，因此，它的制造成本比ZR或ZC要低。

當前的zigbee網絡里有兩種模式，帶信標(beacon)的和不帶信標的(non-beacon)，在信標不啟用的網絡中，使用不帶時隙的CSMA / CA信道訪問機制。在這種類型的網絡中，Zigbee的路由器和接收端不能休眠，導致耗電量大。

在啟用信標的網絡中，Zigbee路由器節(jié)點發(fā)送周期性信標，zigbee的接收節(jié)點將定時的喚醒。節(jié)點在兩個信標之間時間內睡眠，從而降低其占空比并延長其電池壽命。信標間隔取決于數(shù)據速率，它們在250 kbit / s時可以從15.36毫秒到251.65824秒， 在40 kbit / s時從24毫秒到393.216秒，在20 kbit / s時從48毫秒到786.432秒。

eMTC

LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演進的物聯(lián)網技術，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被稱為LTE enhanced MTC ，即eMTC，為了更加適合物與物之間的通信，也為了更低的成本，對LTE協(xié)議進行了裁剪和優(yōu)化，旨在基于現(xiàn)有的LTE載波滿足物聯(lián)網設備需求。

eMTC基于蜂窩網進行部署，支持上下行最大1Mbps的峰值速率，屬于物聯(lián)網中速率，速率比NB-IoT快三倍。設備通過支持1.4MHz的射頻和基帶帶寬，可直接接入現(xiàn)有的LTE網絡。eMTC的關鍵能力在于速率高、可移動、可定位以及支持語音，成本只有Cat1芯片的25%，相比于GPRS速率要高四倍。

eMTC的特性窄帶LTE其中最主要的幾個特性。第一，系統(tǒng)復雜性大幅度降低，復雜程度及成本得到了極大的優(yōu)化;第二，功耗極度降低，電池續(xù)航時間大幅度增強;第三，網絡的覆蓋能力大大加強;第四，網絡覆蓋的密度增強。

eMTC具備LPWA基本的四大能力：一是廣覆蓋，在同樣的頻段下，eMTC比現(xiàn)有的網絡增益15dB，極大地提升了LTE網絡的深度覆蓋能力;二是具備支撐海量連接的能力，eMTC一個扇區(qū)能夠支持近10萬個連接;三是更低功耗，eMTC終端模塊的待機時間可長達10年;四是更低的模塊成本，大規(guī)模的連接將會帶來模組芯片成本的快速下降，eMTC芯片目標成本在1～2美金左右。

eMTC的應用

eMTC在智能物流上，具有防盜、防調換、實時溫度傳感和可定位優(yōu)勢，能夠實時監(jiān)控及定位，將信息記錄及上傳，可以對行駛軌跡查詢，eMTC技術監(jiān)控設備支持語音，對于監(jiān)控更加到位。

在智能可穿戴設備中，可支持健康監(jiān)測、視頻業(yè)務、數(shù)據回傳和定位，可解決嬰幼兒和老人等社會重點保護對象的安全問題。

eMTC技術應用到車載車輛管理。因為eMTC可移動性以及支持語音，對于車輛管理跟蹤定位有很大作用。如果醫(yī)院120車輛管理進行eMTC技術應用更新，醫(yī)院根據呼叫者電話打入的信號位置確定病人位置，120司機根據位置，直接導航到目的地，可以節(jié)約寶貴的搶救時間。

eMTC也可以以屏幕為抓手，應用到智能充電樁、候機寶、電梯衛(wèi)士、智能公交站牌、公共自行車管理等方面。

SigFox

SigFox成立于2009年，是一家總部位于法國Labège的法國公司。SigFox是為打造物聯(lián)網的無線網絡而生的，其優(yōu)勢在于沒有傳統(tǒng)無線網絡的包袱，針對物聯(lián)網的特點，壓縮成本、廣泛覆蓋及提升速率，多適用海外智能制造等場景。

SigFox在歐洲的推廣非常成功，SigFox在全球范圍內有自己的基站，目前在全球接近60個國家/地區(qū)開通了網絡。包括除了俄羅斯以外的歐洲主要25個國家，其中西歐很多國家實現(xiàn)了全覆蓋。另外在北美和中國也有覆蓋。拉美則是SigFox網絡覆蓋最好的區(qū)域。此外，有數(shù)據顯示SigFox在巴西的覆蓋率遠遠領先其他LPWAN技術。SigFox擁有一個龐大的供應商生態(tài)系統(tǒng)，包括德州儀器、Silicon Labs和Axom等。

SigFox使用專有技術，使用較低的調制速率來實現(xiàn)更長的傳輸范圍，SigFox工作在868MHz和902MHz的ISM頻段，消耗很窄的帶寬或功耗。SigFox無線電設備采用一種被稱為超窄帶(UNB)調制的技術，偶爾以低數(shù)據速率傳送短消息，由于是窄帶寬和短消息，因此對于僅需發(fā)送較小的不頻繁數(shù)據的突發(fā)應用，SigFox是絕佳選擇。當然，SigFox也有一些缺點，將數(shù)據發(fā)回傳感器、設備(下行能力)受到嚴重限制，信號干擾可能成為問題。

SigFox網絡性能特征如下：

每天每設備140條消息

每條消息12個字節(jié)(96位)

無線吞吐量達100位/秒

SigFox應用領域

SigFox網絡和技術主要應用于低成本的M2M/IoT領域，需要廣域網絡的覆蓋，有大量的應用需要這種低成本的無線通信技術，SigFox網絡可應用的領域包括：

家庭和消費品

能源相關的通信 - 尤其是智能電表

健康 - 尤其是正在發(fā)展中的移動醫(yī)療應用

交通 - 這可包括汽車管理

遠程監(jiān)控和控制

零售，包括銷售點、貨價更新等

安全

結語

從演進方向上來看，目前物聯(lián)網接入技術朝著低功率、廣覆蓋的方向發(fā)展的趨勢日益明顯。

首先對于傳統(tǒng)的蜂窩網絡技術，在5G的標準中，已經明確地將海量物聯(lián)接入作為5G未來業(yè)務的重要方向之一，并3GPP已經把當下比較熱的NB-IoT和eMTC技術定為了5G的技術之一。其次，在傳統(tǒng)的短距連接方面，也在優(yōu)化協(xié)議和技術結構，以滿足低功耗大連接的需求，典型的就是802.11ah。最后，有一個現(xiàn)象值得注意的是，一些非授權頻譜廣域技術，包括LoRa和SigFox等迅速崛起。在歐洲一些運營商的扶持和推動下，目前LoRa和SigFox在全球的產業(yè)推進進程以及商用化部署方面已經超前于NB-IoT。當時歐洲運營商押寶于這些技術，也是為了快速搶占低功耗廣覆蓋的物聯(lián)網業(yè)務連接需求。

在中國，在產業(yè)的推進以及政府政策的鼓勵下，三大運營商均在積極推進LPWA技術的應用，包括NB-IoT的商用以及eMTC的試點應用。此外，科技巨頭紛紛入局LoRa，呈現(xiàn)出大中小型企業(yè)、傳統(tǒng)企業(yè)與互聯(lián)網企業(yè)共同參與的格局。國內提供給LoRa發(fā)展的產業(yè)大環(huán)境不斷向好，LoRa聯(lián)盟自身力量也在不斷壯大。

但是由于物聯(lián)網業(yè)務的多樣性，因此對網絡的需求差異較大。在大多數(shù)場景下，物聯(lián)網作為一個多樣化的市場，沒有任何一個技術可以解決所有問題，各種方案實施者和產品設計者要基于帶寬、覆蓋范圍、網絡容量、可靠性、電池壽命、成本、交互頻率和擴展性等標準之間找到一個平衡來形成決策。

在未來，或許沒有一種通信技術能夠一統(tǒng)天下，各協(xié)議之間更多的是“互補效應”，而非“替代效應”。