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  随着计算机、电子技术的进步，无线通信技术的蓬勃发展，过去几年中出现了一些新的无线标准：Zigbee、 Z-Wave、LoRa、LTE-M、NB-IoT、Wi-Fi 802.11ah(HaLow)和802.11af(White-Fi)等。

  以下是其中最受歡迎的幾個標准，本文將簡要介紹它們的功能和優點：

  1. Zigbee：专有、短距离、低成本且安全

  Zigbee与蓝牙类似，是一种低功耗、低数据速率、近距离自组织无线网络，支持网状网络拓扑，使用了IEEE 802.15 WPAN规范，提供250 kbps、40 kbps和20 kbps的数据速率，只能在10至100米的范围内工作。Zigbee网状网络可以包含多达65000个设备，这是蓝牙LE可以支持的两倍。

  Zigbee非常受物聯網設備制造商的青睐，它提供了用戶需要的大多數基本功能(連接性、範圍、安全性)，並且作爲開放行業標准，它允許與任何Zigbee認證的設備進行互操作。

  Zigbee主要用于家庭自動化應用，如智能照明、智能恒溫器和家庭能源監控。它還常用于工業自動化、智能儀表和安全系統。

  2. Z-Wave：短距离、低成本、高可靠

  Z-Wave與ZigBee相似，是一種基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網絡的短距離無線通信技術。Z-Wave的結構是源路由網格網絡，即所有設備都連接到一個中心集線器，通常是路由器或網關。網絡本身由三個層組成，它們協同作業，以確保所有設備都能夠同時通信。無線電層定義了信號在網絡和無線電硬件之間的交換方式，而網絡層則確定如何控制節點和設備之間交換的數據。此外，應用層將消息分配給特定的應用程序，以便完成類似于開燈這樣的任務。

  Z-Wave的工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6 kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄宽带应用场合。

  Z-Wave技術設計用于住宅、照明商業控制以及狀態讀取應用，例如抄表、照明及家電控制、HVAC、接入控制、防盜及火災檢測等。Z-Wave可將任何獨立的設備轉換爲智能網絡設備，從而可以實現控制和無線監測。Z-Wave技術在最初設計時，就定位于智能家居無線控制領域。采用小數據格式傳輸，40kb/s的傳輸速率足以應。與同類的其他無線技術相比，擁有相對較低的傳輸頻率、相對較遠的傳輸距離和一定的價格優勢。

  3. LoRa：专有、远程、便宜且安全

  類似于Zigbee，LoRaWan是一項專有技術，由非營利組織LoRa聯盟定義和控制。主要區別在于，Zigbee是一種短程物聯網協議，旨在將多個設備緊密連接起來，而LoRa專注于廣域網。

  LoRa特別適用于遠程通信，其調制方式相對于其他通信方式大大增加了通信距離，可廣泛應用于各種場合的遠距離低速率物聯網無線通信領域。比如自動抄表、樓宇自動化設備、無線安防系統、工業監視與控制等。具有體積小、功耗低、傳輸距離遠、抗幹擾能力強等特點，可根據實際應用情況對天線增益進行調節。

  LoRaWAN網絡架構是一個典型的星形拓撲結構，在這個網絡架構中，LoRa網關是一個透明的中繼，連接終端設備和服務器。網關與服務器通過標准IP連接，而終端設備采用單跳與一個或多個網關通信，所有的節點均是雙向通信。LoRa網關和模塊間以星形網方式組網，而LoRa模塊間理論上可以點對點輪詢的方式組網，但是點對點輪詢效率要遠遠低于星形網。網關可以實現多通道並行接收,同時處理多路信號，這大大增加了網絡容量。

  4. LTE-M：蜂窝技术

  LTE-M是一種專爲滿足物聯網或機對機通信應用需求而設計的蜂窩技術，LTE-M是移動電信運營商的無線系統，得到了行業協會GSMA和3GPP標准組織的支持。LTE-M的主要優點之一是具有全球連通性的潛力，並且它是唯一適合長時間跟蹤移動物體的系統。

  由于LTE-M是通過蜂窩網絡工作的，因此可用于監測、控制和接收在運輸工具(例如卡車、火車、船等)中的IoT設備的信息。當LTE網絡不可用時，系統可以退回到WCDMA(3G)或GPRS/EDGE(2G)來保持連接。

  然而，LTE-M的最大的優勢是安全性。蜂窩連接的設備需要裝有SIM芯片，它可以嵌入電路板中，並在工廠進行預配，設置密鑰和簽名。一旦爲SIM卡配置了嵌入式密鑰，在沒有對設備進行物理訪問的情況下，就無法修改這些密鑰。

  LTE-M的另一個優點是即使在停電期間也可以保持連接。由于它連接到蜂窩網絡，因此不需要接入點(AP)，只要物聯網設備電池正常工作，它就可以保持連接狀態。

  這就是爲什麽基于蜂窩的物聯網連接被廣泛應用于電網、家庭、辦公室安全和車隊管理等關鍵應用。

  LTE-M唯一的問題是成本高。要使用該系統，需要訂購運營商服務，每個連接的設備中都需要有一個SIM卡。

  5. NB-IoT：蜂窝技术

  NB-IoT構建于蜂窩網絡，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，以降低部署成本、實現平滑升級。

  NB-IoT聚焦于低功耗廣覆蓋物聯網市場，是一種可在全球範圍內廣泛應用的新興技術。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優等特點。NB-IoT使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網絡共存。

  NB-IoT具備四大特點：一是廣覆蓋，將提供改進的室內覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現有的網絡增益20dB，相當于提升了100倍覆蓋區域的能力;二是具備支撐連接的能力，NB-IoT一個扇區能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構;三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年;四是更低的模塊成本，企業預期的單個接連模塊不超過5美元。

  6. White-Fi和HaLow：低成本、范围扩大，但安全性低

  IEEE 802.11af(White-Fi)和IEEE 802.11ah(HaLow)均使用先前授权的频谱，并且不会干扰2.4 GHz和5 GHz频带中的传统Wi-Fi信号，也不会干扰2G和3G蜂窝网络。部分频谱与美国使用的某些LTE信道共享。

  White-Fi利用的是廣播電視轉向數字地面電視以及之前的一些UHF頻道停止運作時釋放出來的數字紅利。在美國和歐洲，對數字紅利頻譜的使用有不同的規定，連接的設備需要定期尋找可用的頻率。

  HaLow将Wi-Fi扩展到900 MHz频段，使传感器和可穿戴设备等应用所需的低功耗连接成为可能。由于此频率可免费用于基本通信，因此HaLow是IoT的首选Wi-Fi标准。

  HaLow的最大问题是在全球范围内的未许可频谱不统一：HaLow在美国的工作频率为900 MHz，在欧洲为850 MHz，在中国为700 MHz，在许多国家甚至没有工作频谱。

  由于低頻帶的特性，這兩種技術都不適合高速或大容量的數據傳輸。但是，它們可以用于爲大量部署的設備提供連接。

  HaLow可以提供低至150kbps的數據速率。

  对于新一代低功耗设备来说，低于1 GHz的连接也是至关重要的，它的电池寿命通常需要达到数年。对于世界各地城市部署的数十亿个传感器和监控设备来说，这种电池性能是必不可少的。

  HaLow還提供了一些節電功能，例如目標喚醒時間(TWT)和交通指示圖(TIM)，使IoT設備能夠在選定的時間間隔進行通信，從而節省電池電量。

  2017年，IEEE推出了另一个针对物联网的Wi-Fi标准：802.11ax(后被正式更名为WiFi 6)。与HaLow相比，802.11ax的优势在于使用了2.4 GHz和5 GHz频带，更适合于本地范围的物联网。

  在安全問題方面，Wi-Fi缺乏對蜂窩網絡上SIM卡提供的安全元件和硬件加密的保護。但是，要在大範圍內部署數百或數千個無線傳感器，White-Fi和HaLow可以提供低成本的連接和良好的性能。