一、概述

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，信息傳輸對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要影響。近年來，通信技術(shù)水平得到顯著提升，并得到迅速推廣，已深入工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域之中，傳統(tǒng)的通信方式已不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，在此背景下無線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無線通信技術(shù)在其傳輸速度及成本方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，包括價(jià)格低廉、靈活多變、傳輸迅速等特點(diǎn)，在軟件、網(wǎng)絡(luò)、微處理器、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等諸多要素結(jié)合下，使實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型成為可能，在大型生產(chǎn)場(chǎng)景中會(huì)涉及到生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備、產(chǎn)品、人員等因素，讓穩(wěn)定、高速、易管理的無線網(wǎng)絡(luò)成為必不可少的需求。

不同的無線通信方式在組網(wǎng)、功耗、通信距離、安全性、穩(wěn)定性等方面各有差別，因此，不同的組網(wǎng)方式擁有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中最常見的幾種無線通訊方式有Wi-Fi、藍(lán)牙（Bluetooth）、NB-IoT、LoRa。

二、無線通信的幾種方式

Wi-Fi

Wi-Fi是一種允許帶WIFI功能的設(shè)備連接到一個(gè)無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，Wi-Fi全稱Wireless Fidelity，又稱802.11標(biāo)準(zhǔn)。廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例，主要為移動(dòng)設(shè)備接入LAN（局域網(wǎng)）、WAN（廣域網(wǎng)），以及互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)，移動(dòng)設(shè)備扮演客戶端角色，服務(wù)端為網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備（如服務(wù)器等）。

（1）Wi-Fi技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

覆蓋范圍廣：Wi-Fi的半徑則可達(dá)300英尺左右約合100米，還可進(jìn)行增設(shè)天線或熱點(diǎn)，擴(kuò)大覆蓋面積。

速度快可靠性高：通信時(shí)最高帶寬為l1Mbps，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5．5Mbps、2Mbps、1Mbps，帶寬的自動(dòng)調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：支持星型拓普結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。

（2）Wi-Fi技術(shù)的缺點(diǎn)

信號(hào)衰減大：相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)在其覆蓋的范圍內(nèi)，它的信號(hào)會(huì)隨著離節(jié)點(diǎn)距離的增加而減弱，導(dǎo)致傳輸速度減弱，且無線信號(hào)容易受到遮擋物的阻礙、電磁環(huán)境及雷電天氣的影響，無線信號(hào)容易受到同頻率電波的干擾。 

安全性差：Wi-Fi雖然提供了一種名為WEP的加密算法，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和主機(jī)設(shè)備之間無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止非法用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行竊聽、攻擊和入侵。由于Wi-Fi沒有線網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)的保護(hù)，而且也不像要訪問有線網(wǎng)絡(luò)之前必須先連接網(wǎng)絡(luò)，如果網(wǎng)絡(luò)未受保護(hù)，只要處于信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，只需通過無線網(wǎng)卡別人就可以訪問到你的網(wǎng)絡(luò)，占用你的帶寬，造成你信息泄露。

（3）Wi-Fi技術(shù)的應(yīng)用

隨著Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展和更新，Wi-Fi作為物聯(lián)網(wǎng)最重要的連接方式之一，從第一階段以手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等消費(fèi)級(jí)電子終端為驅(qū)動(dòng)，第二階段以智能家居、智慧城市、智能制造、工業(yè)4.0等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，第三階段以虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻應(yīng)用等新一代高速率應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，正重點(diǎn)滲透物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，作為應(yīng)用最廣泛的無線聯(lián)網(wǎng)手段。

藍(lán)牙

藍(lán)牙（ Bluetooth ）是一種近距離的無線傳輸技術(shù)，最早由愛立信公司于1994年創(chuàng)立，當(dāng)時(shí)是作為RS232數(shù)據(jù)線連接的替代方案，可實(shí)現(xiàn)在固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備之間進(jìn)行短距離的數(shù)據(jù)交換，從1998年發(fā)布藍(lán)牙Bluetooth 1.0到現(xiàn)在，已發(fā)展到Bluetooth 5.0，在數(shù)據(jù)傳輸速度、穩(wěn)定性、安全性、交換協(xié)議、功耗表現(xiàn)等方面有很大改進(jìn)和提高。

（1）藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

傳輸方式：采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語音同時(shí)傳輸?shù)男诺?，可同時(shí)傳語音和數(shù)據(jù)。

對(duì)等連接：可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接，根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為主設(shè)備（Master）與從設(shè)備（Slave）。

體積小：藍(lán)牙模塊體積小，便于集成，通常都是直接嵌入移動(dòng)設(shè)備內(nèi)。

低功耗：藍(lán)牙設(shè)備在通信連接（Connection）狀態(tài)下，有四種工作模式，激活（Active）模式、呼吸（Sniff）模式、保持（Hold）模式和休眠（Park）模式，根據(jù)實(shí)際使用四種模式自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

（2）藍(lán)牙技術(shù)的缺點(diǎn)

傳輸距離短：藍(lán)牙5.0理論上能夠在100米左右的距離范圍的設(shè)備之間進(jìn)行短距離連線，但實(shí)際使用時(shí)大約只有10米左右。

抗干擾性差：由于藍(lán)牙傳輸協(xié)議和其他2.4G藍(lán)牙設(shè)備一樣，都是共用這一頻段的信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)互相干擾的情況。

（3）藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用

藍(lán)牙技術(shù)比較大的特點(diǎn)就是讓便攜式的移動(dòng)通訊設(shè)備快速聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與交換，目前普遍應(yīng)用在移動(dòng)終端、穿戴設(shè)備、智能家居、車輛網(wǎng)等行業(yè)中。

NB-IoT

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，簡(jiǎn)稱NB-IoT)基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)，可直接部署于 GSM 網(wǎng)絡(luò)、UMTS 網(wǎng)絡(luò)或 LTE 網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本，實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，也是未來物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主要標(biāo)準(zhǔn)，NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，中國已經(jīng)處于規(guī)模商用階段，因?yàn)橹С值凸脑O(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)LPWA。

（1）NB-IoT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

強(qiáng)連接：NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50-100倍的接入數(shù)。支持低延時(shí)敏感度、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

覆蓋廣：NB-IoT能在室內(nèi)、地下室進(jìn)行覆蓋，不僅可以滿足偏遠(yuǎn)地方的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，遠(yuǎn)距離通信可達(dá)10KM以上，也同樣適用于廠區(qū)、車庫、井蓋這類對(duì)深度覆蓋有要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

低功耗：NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、小速率應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小，設(shè)備續(xù)航工作時(shí)間可以從過去的幾個(gè)月大幅提升到幾年。

低成本：NB-IoT無需重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都是復(fù)用。低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優(yōu)勢(shì)。

（2）NB-IoT技術(shù)的缺點(diǎn)

通信數(shù)據(jù)?。河?jì)算能力較弱、傳輸數(shù)據(jù)量小、升級(jí)較困難。

部署環(huán)境復(fù)雜：不少NB-IoT終端部署在戶外等不安全的場(chǎng)所， 容易被盜竊、被控制。終端失控后易造成用戶隱私 等信息的泄露。

升級(jí)難度大：NB-IoT終端部署廣泛數(shù)量大、網(wǎng)絡(luò)通信資源不夠豐富，給NB-IOT終端及時(shí)升級(jí)帶來困難。未能及時(shí)升級(jí)的“帶病”終端是系統(tǒng)的安全隱患。 

安全風(fēng)險(xiǎn)大：開放網(wǎng)絡(luò)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。NB-IoT接入的網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)面向大量終端開放，網(wǎng)絡(luò)層易遭受來自終端及無線空間的攻擊，給系統(tǒng)帶來被入侵的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用

NB-IoT是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，具體來說，它是將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。目前NB-IoT已經(jīng)廣泛用在智能家居、智能儀表、智能設(shè)備、智慧城市、人工智能等領(lǐng)域。

LoRa

LoRa（Long Range，簡(jiǎn)稱LoRa）無線傳輸，是由美國Semtech公司推出的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的低功耗窄帶遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，LoRa使用線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，保持了低功耗的同時(shí)，增加了通信距離和網(wǎng)絡(luò)效率，并消除了干擾，即使用相同頻率同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)也不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，能并行接收、處理多個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。在同樣的功耗條件下比其他無線通信方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。

（1）LoRa技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

通信距離遠(yuǎn)：城區(qū)通信距離在1KM-2KM，郊區(qū)通信距離可達(dá)15KM。 

連接節(jié)點(diǎn)多：可添加萬個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)部署拓?fù)洳季挚梢愿鶕?jù)具體應(yīng)用和場(chǎng)景設(shè)計(jì)部署自行組網(wǎng)，成本低。

低功耗：在通信頻次低、數(shù)據(jù)量不大的應(yīng)用情況下，電池可使用1~5年。

（2）LoRa技術(shù)的缺點(diǎn)

安全性低：數(shù)據(jù)傳輸方式是將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)先發(fā)送到基站再傳回企業(yè)服務(wù)器，并不是直接上傳，這一過程中存在數(shù)據(jù)泄露。

延時(shí)性差：廣域網(wǎng)的傳輸路徑中干擾及遮擋因素不可控，鏈接傳輸有延時(shí)，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收不穩(wěn)定。

（3）LoRa技術(shù)應(yīng)用

LoRa正在全球范圍內(nèi)應(yīng)用部署，因?yàn)槠涞凸?、深度覆蓋、容易部署等優(yōu)勢(shì)使得其非常適用于要求功耗低、距離遠(yuǎn)、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，目前智能抄表、智能停車、車輛追蹤、智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

三、無線通信在未來的發(fā)展

無線通信本身是一個(gè)多樣化的市場(chǎng)，并沒有任何一種技術(shù)可以解決所有問題，面對(duì)不同的無線通信技術(shù)，企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身場(chǎng)景進(jìn)行選擇，滿足需求解決痛點(diǎn)才能發(fā)揮其最大價(jià)值，為企業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的效益。隨著大數(shù)據(jù)、云服務(wù)、智能制造、高端裝備等新技術(shù)的興起，為順應(yīng)信息化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展潮流，無線通信在商用、民用、工業(yè)各領(lǐng)域?qū)@得更為廣泛的應(yīng)用，未來也將朝著更可靠、靈活、穩(wěn)定及建設(shè)成本更低的方向發(fā)展。