nbiot无线通信

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mob64ca140e0490 2024-12-25 08:50:27

文章标签 nbiot无线通信物联网网络通信通信技术 App 文章分类 物联网

常用的无线通信技术有：Wi-Fi、BLE、2G3G4G5G（GPRS）、LTE-Cat1、NB-loT和LoRa，这篇文章我会一一介绍这几种通信技术和应用场景。LoRa是智能家居常用的通信技术，我会单独放到一篇文章中来讲解。

Wi-Fi

Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/，法语发音：/wifi/），在中文里又称作“行动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。基于两套系统的密切相关，也常有人把Wi-Fi当做IEEE 802.11标准的同义术语。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。

Wi-Fi联盟成立于1999年，当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance（WECA）。在2002年10月，正式改名为Wi-Fi Alliance。

Wi-Fi 的频段是 2.412GHz-2.484GHz

Wi-Fi版本

我们购买的路由器说明书上往往会标明兼容IEEE 802.11b/g/n 2.4GHz的说明。

如果你经常登录路由器的后台，也会在路由器配置页面中看到无线模式bgn选项的配置，如下图所示

nbiot无线通信_通信技术

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其中802.11b、802.11g、802.11n就是Wi-Fi的不同版本名称。Wi-Fi联盟从2018采用了更容易记忆的数字版本号，如Wi-Fi 5、Wi-Fi 6等。

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Wi-Fi配网

通常物联网设备按键较少，也没有输入输出的显示屏幕。我们要将设备联网后才能对其进行物联网控制，那么对于使用Wi-Fi通信技术的设备接入网络的过程就叫做Wi-Fi配网。

Wi-Fi配网的过程如下：

设备获取连接Wi-Fi热点的名称（SSID）和密码，然后连接Wi-Fi
App或H5获取设备的MAC地址或设备信息后，通过服务器完成账号和设备的绑定

一键配网

由于一般Wi-Fi设备没有人机交互界面，最开始的是Wi-Fi配网是一件很麻烦的事，后来很多物联网平台和模组厂家就推出了一键配网（SmartConfig）

一键配网工作原理如下：

通过手机或路由器通过UDP广播将Wi-Fi的SSID和密码广播出去
Wi-Fi设备长按按键进入配网模式
Wi-Fi设备接收到广播包后进行解析，获取SSID和密码后，连接路由器
Wi-Fi广播设备信息（如MAC地址）
手机App接收设备信息，完成绑定

但是由于以下原因，一键配网经常失败

很多路由器不支持UDP广播或默认关闭了UDP广播，例如Wi-Fi放大器
目前所有的Wi-Fi智能设备只支持2.4GHz频段，如果路由器使用的5GHz频段，那么UDP广播包也在5GHz频段，这样设备将无法收到广播包
广播包解析多种多样，很容易密码解析不正确

设备热点配网

由于一键配网可能经常配网失败，所以很多厂家都做了备用配网方式。如小米米家物联网平台的设备热点配网技术

设备热点配网技术工作原理如下：

设备创建一个Wi-Fi热点
手机连接热点
App中输入路由器的Wi-Fi SSID和密码，发送给设备
手机App获取设备信息，完成绑定

这种方式配网成功率高，但是需要手动输入路由器的Wi-Fi的密码。

当然还有其他Wi-Fi配网模式，如：

微信硬件AirKiss配网
一键配网(smartconfig): 手机app直接给IoT设备配网, 设备需能够工作在嗅探(sniffer)状态
手机热点配网(phone-as-ap): 手机app充当临时热点, 直接给IoT设备配网
路由器热点配网(router-ap): 输出到路由器厂商/通信运营商
零配(zeroconfig): 用已配网的IoT设备给其它的IoT设备配网

它们的配网关系如下图所示

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应用场景

对应需要连接电源线、不关心功耗的设备往往优先采用Wi-Fi ，如家庭、办公区域、公共区域都有Wi-Fi的覆盖。

BLE

那如果是靠电池供电的设备就需要考虑功耗问题了，可以使用低功耗的通信技术BLE。

BLE即Bluetooth Low Energy，也就是低功耗蓝牙，它是Bluetooth 4.0/4.1/4.2的统称。它仅仅依靠一颗纽扣电池即可供电工作数年。

BLE 的频段是2.400GHz-2.4835GHz，采用40个带宽2MHz的通道。

优势

BLE有如下优势：

低功耗，电池供电智能设备的首选
手机等设备的标配，应用广泛，从而生态丰富

目前最新蓝牙技术是蓝牙5
蓝牙5有如下特性：

Mesh组网
更远的通信距离
更快的传输速率，是BLE 4.2的2倍
更大数据承载量的广播包，是BLE 4.2的8倍
厘米级精度定位功能

但是蓝牙5还没有普及，BLE仍然是主流。

开发注意事项

虽然蓝牙功耗低
但是功耗低不低的话，也受BLE配置的广播间隔时间长短受影响。
如广播间隔时间设置很小，那么扫描响应速度更快，但是会增加设备的功耗，减少了供电时长。
不同品牌的Android手机的芯片解决方案往往不同，所以开放的时候要针对不同品牌手机充分测试
因为BLE可以进行地理位置定位，所以Android 6.0开始，进行BLE开发时要请求位置权限