无线技术比较：LoRaWAN与Zigbee、WiFi、NB-IoT

随着物联网技术的不断进步，越来越多的无线通信技术不断涌现，特别是近年来物联网的发展，已经深入到民用和工业领域。目前，应用最广泛的四种无线通信技术是LoRaWAN、Zigbee、WiFi和NB-IoT。不同的无线通信方式在组网、功耗、通信距离、安全性、稳定性等方面都有各自的差异。了解这些技术之间的差异和优缺点对于选择合适的通信技术具有重要意义。本文将详细介绍这些技术的区别以及各自的优缺点。

LoRaWAN

图：LoRaWAN概述

LoRaWAN 是一种基于 LoRa 技术的网络协议。作为一种针对广域网的协议，其特点是网关协作、访问量大。 2021年11月被国际电信联盟（ITU）认可为国际标准。LoRa已成为LPWAN领域的主流技术之一， LoRaWAN®已被国际电信联盟批准为国际标准。截至目前，全球已部署超过270万个基于LoRa的网关，超过2.25亿个基于LoRa或LoRaWAN的终端设备，LoRa或LoRaWAN部署已覆盖171个国家和地区。

LoRa 和 LoRaWAN 共同定义了低功耗广域 (LPWA) 网络协议，旨在将电池供电设备无线连接到互联网上的区域、国家或全球网络，并满足关键的物联网要求，例如双向通信、端到端通信- 终端安全、移动性和本地化服务。 LoRaWAN采用长距离、低功耗、低速率、低成本技术，为物联网设备提供低功耗广域网（LPWAN）连接解决方​​案。

借助CSS和ADR，LoRaWAN覆盖范围允许设备在空旷地区与网关通信最远可达15公里，在城市地区最远可达5公里，这意味着单个网关可以覆盖700平方范围内的所有设备。公里面积。覆盖范围还延伸到室内，到达地下室或街道下方的服务管道。

• 优点：传输距离远、功耗低、安全性更高。另外，LoRaWAN设备成本相对较低，可以满足大规模物联网应用的需求。

• 缺点：传输速率较低，不支持实时通信，不适合需要实时响应的应用场景。 LoRaWAN 使用与其他设备和网络相同的频段，因此在密集环境中可能会受到干扰。

Zigbee

图：Zigbee的应用场景

ZigBee是一种无线局域网通信技术，具有低速、低功耗、短距离、自组织网络能力等特点。它于2003年正式推出，旨在解决蓝牙通信协议复杂度高、功耗高、范围有限、网络容量小的缺点。这个名字“紫蜂”受到蜜蜂通过“舞蹈”相互交流的方式的启发。翅膀振动和嗡嗡声以传达有关花粉位置的信息。这种类型的交流在蜜蜂群体之间形成了一个网络。

ZigBee 已标准化为 IEEE 802.15.4，工作在三个频段：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz 和 2.4GHz-2.4835GHz。最后一个频段是全球使用的，有16个频道，是免费且无需许可的无线电频段。三个频段的传输速率分别为20kbps、40kbps和250kbps。

• 优点：ZigBee技术具有功耗低、网络容量大、工作频段灵活等优点。

• 缺点：该技术数据传输速率慢、有效范围有限、抗干扰能力差、缺乏开源的 ZigBee 协议、与其他设备的互操作性相对复杂。 IP协议。

WiFi

图：WiFi应用场景

WiFi是Wireless-Fidelity的缩写，是一系列基于IEEE 802.11标准的无线网络协议。它通常用于设备的本地和互联网访问，允许附近的数字设备通过无线电波交换数据。这些是世界上使用最广泛的计算机网络，用于全球家庭和小型办公室网络，将台式机和笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能电视、打印机和智能扬声器连接到无线路由器，以将它们连接到互联网。他们还为游客提供互联网连接。咖啡馆、酒店、图书馆和机场等公共场所无线接入点的电话。

Wi-Fi 的射频具有相对较高的吸收率，接入点的室内范围约为 20 米（66 英尺），而一些接入点声称室外范围可达 150 米（490 英尺）。热点的覆盖区域可以小到一个带有阻挡无线电波的墙壁的房间，也可以大到一平方公里，使用许多重叠的接入点并允许它们在它们之间漫游。

• 优点：Wi-Fi 的优点是无需电线即可部署局域网，降低部署和扩展成本。此外，根据Wi-Fi联盟的说法，“Wi-Fi认证”是指“Wi-Fi认证”。向后兼容，指定全球统一标准，允许任何 Wi-Fi 标准设备在世界任何地方都能正确运行。

• 缺点：与其他通信技术相比，Wi-Fi 的通信距离有限、稳定性差、功耗较高、联网能力较弱、安全性较低。

NB-IoT

图：什么是NB-IOT

NB-IoT，全称窄带物联网，是一种专为物联网设备设计的通信技术。它是一种基于蜂窝网络的低功耗广域网 (LPWAN)，仅利用大约 180KHz 的带宽。该技术可直接部署在GSM（2G）、UMTS（3G）或LTE（4G）网络上，从而降低部署成本并实现平滑升级。 NB-IoT是物联网领域的一项新技术，为大规模物联网设备连接提供高效、安全、稳定的通信服务。它促进广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接，也称为低功耗广域网 (LPWAN)。

• 优点：NB-IoT 拥有覆盖范围广、电池寿命长、结构成本低的特点，同时支持高设备密度连接。通过端到端加密技术，NB-IoT 为连接设备提供安全的数据传输。

• 缺点：但是，NB-IoT 存在高延迟、通道数量有限以及对基础设施的依赖等问题，这可能会阻碍其在偏远或欠发达地区的实施.

以下是四种技术的对比及优缺点，供大家参考：

图：LoRaWAN、Zigbee、WiFi和NB-IoT四种技术对比

综上所述，LoRaWAN、Zigbee、WiFi和NB-IoT都是常见的无线通信技术，每种技术都有不同的优缺点和适用场景。 LoRaWAN适合长距离低速数据传输，可用于物联网应用、城市智能、农业等。 Zigbee适合中等距离和速率的数据传输，适用于家庭自动化、工业自动化等领域。 WiFi适用于高速数据传输和宽带接入，适用于家庭、办公室和公共场所等领域。 NB-IoT适合低功耗、广域覆盖的物联网应用。

因此，在选择通信技术时，需要根据具体的应用场景和需求来进行选择。