一(yī)、概述

在當前社會經濟發展形勢下，信息傳輸對社會經濟發展具有重要影響。近年(nián)來，通信技術水平得到顯著提升，并得到迅速推廣，已深入工業領域和(hé)民用領域之中，傳統的(de)通信方式已不能适應當前社會經濟的(de)發展需求，在此背景下無線通信技術應運而生。無線通信技術在其傳輸速度及成本方面具有顯著優勢，包括價格低(dī)廉、靈活多變、傳輸迅速等特點，在軟件、網絡、微處理(lǐ)器、雲計算和(hé)物聯網等諸多要素結合下，使實現數字化、智能化轉型成為(wèi)可(kě)能，在大型生産場景中會涉及到生産應用系統、設備、産品、人員等因素，讓穩定、高(gāo)速、易管理(lǐ)的(de)無線網絡成為(wèi)必不可(kě)少的(de)需求。

不同的(de)無線通信方式在組網、功耗、通信距離(lí)、安全性、穩定性等方面各有差别，因此，不同的(de)組網方式擁有不同的(de)應用場景。目前工業物聯網中最常見的(de)幾種無線通訊方式有Wi-Fi、藍牙（Bluetooth）、NB-IoT、LoRa。

二、無線通信的(de)幾種方式

Wi-Fi

Wi-Fi是一(yī)種允許帶WIFI功能的(de)設備連接到一(yī)個無線局域網（WLAN）的(de)技術，Wi-Fi全稱Wireless Fidelity，又稱802.11标準。廣泛用于物聯網應用案例，主要為(wèi)移動設備接入LAN（局域網）、WAN（廣域網），以及互聯網而設計，移動設備扮演客戶端角色，服務端為(wèi)網絡中心設備（如(rú)服務器等）。

（1）Wi-Fi技術的(de)優點

覆蓋範圍廣：Wi-Fi的(de)半徑則可(kě)達300英尺左右約合100米，還可(kě)進行增設天線或熱點，擴大覆蓋面積。

速度快可(kě)靠性高(gāo)：通信時最高(gāo)帶寬為(wèi)l1Mbps，在信号較弱或有幹擾的(de)情況下，帶寬可(kě)調整為(wèi)5．5Mbps、2Mbps、1Mbps，帶寬的(de)自(zì)動調整，有效地(dì)保障了網絡的(de)穩定性和(hé)可(kě)靠性。

網絡結構：支持星型拓普結構組網。

（2）Wi-Fi技術的(de)缺點

信号衰減大：相對于有線網絡，無線網絡在其覆蓋的(de)範圍內(nèi)，它的(de)信号會随着離(lí)節點距離(lí)的(de)增加而減弱，導緻傳輸速度減弱，且無線信号容易受到遮擋物的(de)阻礙、電磁環境及雷電天氣的(de)影響，無線信号容易受到同頻率電波的(de)幹擾。

安全性差：Wi-Fi雖然提供了一(yī)種名為(wèi)WEP的(de)加密算法，它對網絡接入點和(hé)主機設備之間無線傳輸的(de)數據進行加密，防止非法用戶對網絡進行竊聽、攻擊和(hé)入侵。由于Wi-Fi沒有線網絡物理(lǐ)結構的(de)保護，而且也不像要訪問有線網絡之前必須先連接網絡，如(rú)果網絡未受保護，隻要處于信号覆蓋範圍內(nèi)，隻需通過無線網卡别人就可(kě)以訪問到你的(de)網絡，占用你的(de)帶寬，造成你信息洩露。

（3）Wi-Fi技術的(de)應用

随着Wi-Fi技術的(de)發展和(hé)更新，Wi-Fi作為(wèi)物聯網最重要的(de)連接方式之一(yī)，從第一(yī)階段以手機、平闆電腦、筆(bǐ)記本電腦等消費級電子(zǐ)終端為(wèi)驅動，第二階段以智能家居、智慧城市、智能制造、工業4.0等物聯網應用為(wèi)驅動，第三階段以虛拟現實、超高(gāo)清視(shì)頻應用等新一(yī)代高(gāo)速率應用為(wèi)驅動，正重點滲透物聯網應用場景，作為(wèi)應用最廣泛的(de)無線聯網手段。

藍牙

藍牙（ Bluetooth ）是一(yī)種近距離(lí)的(de)無線傳輸技術，最早由愛立信公司于1994年(nián)創立，當時是作為(wèi)RS232數據線連接的(de)替代方案，可(kě)實現在固定設備、移動設備之間進行短(duǎn)距離(lí)的(de)數據交換，從1998年(nián)發布藍牙Bluetooth 1.0到現在，已發展到Bluetooth 5.0，在數據傳輸速度、穩定性、安全性、交換協議、功耗表現等方面有很大改進和(hé)提高(gāo)。

（1）藍牙技術的(de)優點

傳輸方式：采用電路交換和(hé)分組交換技術，支持異步數據信道(dào)、三路語音信道(dào)以及異步數據與同步語音同時傳輸的(de)信道(dào)，可(kě)同時傳語音和(hé)數據。

對等連接：可(kě)以建立臨時性的(de)對等連接，根據藍牙設備在網絡中的(de)角色，可(kě)分為(wèi)主設備（Master）與從設備（Slave）。

體積小：藍牙模塊體積小，便于集成，通常都是直接嵌入移動設備內(nèi)。

低(dī)功耗：藍牙設備在通信連接（Connection）狀态下，有四種工作模式，激活（Active）模式、呼吸（Sniff）模式、保持（Hold）模式和(hé)休眠（Park）模式，根據實際使用四種模式自(zì)動轉換。

（2）藍牙技術的(de)缺點

傳輸距離(lí)短(duǎn)：藍牙5.0理(lǐ)論上能夠在100米左右的(de)距離(lí)範圍的(de)設備之間進行短(duǎn)距離(lí)連線，但實際使用時大約隻有10米左右。

抗幹擾性差：由于藍牙傳輸協議和(hé)其他2.4G藍牙設備一(yī)樣，都是共用這一(yī)頻段的(de)信号，會導緻信号互相幹擾的(de)情況。

（3）藍牙技術的(de)應用

藍牙技術比較大的(de)特點就是讓便攜式的(de)移動通訊設備快速聯網，進行數據的(de)傳輸與交換，目前普遍應用在移動終端、穿戴設備、智能家居、車輛網等行業中。

NB-IoT

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，簡稱NB-IoT)基于蜂窩網絡的(de)窄帶物聯網，可(kě)直接部署于 GSM 網絡、UMTS 網絡或 LTE 網絡，以降低(dī)部署成本，實現平滑升級，是物聯網領域的(de)一(yī)種新興技術，也是未來物聯網建設的(de)主要标準，NB-IoT标準已經凍結，中國已經處于規模商用階段，因為(wèi)支持低(dī)功耗設備在廣域網的(de)蜂窩數據連接，也被叫作低(dī)功耗廣域網LPWA。

（1）NB-IoT技術的(de)優點

強連接：NB-IoT可(kě)以比現有無線技術提供50-100倍的(de)接入數。支持低(dī)延時敏感度、低(dī)設備功耗和(hé)優化的(de)網絡架構。

覆蓋廣：NB-IoT能在室內(nèi)、地(dì)下室進行覆蓋，不僅可(kě)以滿足偏遠地(dì)方的(de)網絡覆蓋需求，遠距離(lí)通信可(kě)達10KM以上，也同樣适用于廠區、車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的(de)應用場景。

低(dī)功耗：NB-IoT聚焦小數據量、小速率應用，因此NB-IoT設備功耗可(kě)以做(zuò)到非常小，設備續航工作時間可(kě)以從過去(qù)的(de)幾個月大幅提升到幾年(nián)。

低(dī)成本：NB-IoT無需重新建網，射頻和(hé)天線基本上都是複用。低(dī)速率、低(dī)功耗、低(dī)帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低(dī)成本優勢。

（2）NB-IoT技術的(de)缺點

通信數據小：計算能力較弱、傳輸數據量小、升級較困難。

部署環境複雜：不少NB-IoT終端部署在戶外等不安全的(de)場所， 容易被盜竊、被控制。終端失控後易造成用戶隐私 等信息的(de)洩露。

升級難度大：NB-IoT終端部署廣泛數量大、網絡通信資源不夠豐富，給NB-IOT終端及時升級帶來困難。未能及時升級的(de)“帶病”終端是系統的(de)安全隐患。

安全風險大：開放網絡帶來的(de)安全風險。NB-IoT接入的(de)網絡和(hé)核心網面向大量終端開放，網絡層易遭受來自(zì)終端及無線空間的(de)攻擊，給系統帶來被入侵的(de)風險。

（3）NB-IoT技術的(de)應用

NB-IoT是互聯網的(de)延伸和(hé)擴展，具體來說，它是将各種信息傳感設備與互聯網結合起來，實現任何時間、任何地(dì)點，人、機、物的(de)互聯互通。目前NB-IoT已經廣泛用在智能家居、智能儀表、智能設備、智慧城市、人工智能等領域。

LoRa

LoRa（Long Range，簡稱LoRa）無線傳輸，是由美國Semtech公司推出的(de)一(yī)種基于擴頻技術的(de)低(dī)功耗窄帶遠距離(lí)通信技術，LoRa使用線性調頻擴頻調制技術，保持了低(dī)功耗的(de)同時，增加了通信距離(lí)和(hé)網絡效率，并消除了幹擾，即使用相同頻率同時發送數據也不會産生相互幹擾，能并行接收、處理(lǐ)多個節點數據。在同樣的(de)功耗條件下比其他無線通信方式傳播的(de)距離(lí)更遠，實現了低(dī)功耗和(hé)遠距離(lí)的(de)統一(yī)，它在同樣的(de)功耗下比傳統的(de)無線射頻通信距離(lí)擴大3-5倍。

（1）LoRa技術的(de)優點

通信距離(lí)遠：城區通信距離(lí)在1KM-2KM，郊區通信距離(lí)可(kě)達15KM。

連接節點多：可(kě)添加萬個節點數，網絡部署拓撲布局可(kě)以根據具體應用和(hé)場景設計部署自(zì)行組網，成本低(dī)。

低(dī)功耗：在通信頻次低(dī)、數據量不大的(de)應用情況下，電池可(kě)使用1~5年(nián)。

（2）LoRa技術的(de)缺點

安全性低(dī)：數據傳輸方式是将現場數據先發送到基站再傳回企業服務器，并不是直接上傳，這一(yī)過程中存在數據洩露。

延時性差：廣域網的(de)傳輸路徑中幹擾及遮擋因素不可(kě)控，鏈接傳輸有延時，容易導緻數據接收不穩定。

（3）LoRa技術應用

LoRa正在全球範圍內(nèi)應用部署，因為(wèi)其低(dī)功耗、深度覆蓋、容易部署等優勢使得其非常适用于要求功耗低(dī)、距離(lí)遠、大量連接以及定位跟蹤等的(de)物聯網應用，目前智能抄表、智能停車、車輛追蹤、智慧工廠、智慧農業、智慧工業、智慧城市、智慧社區等領域得到應用。

三、無線通信在未來的(de)發展

無線通信本身是一(yī)個多樣化的(de)市場，并沒有任何一(yī)種技術可(kě)以解決所有問題，面對不同的(de)無線通信技術，企業應該結合自(zì)身場景進行選擇，滿足需求解決痛點才能發揮其最大價值，為(wèi)企業帶來實實在在的(de)效益。随着大數據、雲服務、智能制造、高(gāo)端裝備等新技術的(de)興起，為(wèi)順應信息化、數字化、智能化的(de)發展潮流，無線通信在商用、民用、工業各領域将獲得更為(wèi)廣泛的(de)應用，未來也将朝着更可(kě)靠、靈活、穩定及建設成本更低(dī)的(de)方向發展。(來源于網絡）