經(jīng)過多年發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)到來。從應(yīng)用方面看,物聯(lián)網(wǎng)可以分成不同的場景物聯(lián)網(wǎng),比如工業(yè)物聯(lián),農(nóng)業(yè)物聯(lián),城市物聯(lián),家居物聯(lián)等等。技術(shù)層面,我們通常說物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)方面存在幾大層次包括端,管,云幾個方面。在端這一側(cè),傳感器,小應(yīng)用,無線傳輸是個完整的小生態(tài),然后通過無線通信進(jìn)行相應(yīng)的大數(shù)據(jù)采集以及云端應(yīng)用形成物聯(lián)網(wǎng)大生態(tài)(以Zigbee為例)。
以大家常見的手環(huán)為例:通過加速度傳感器,脈搏傳感器,血氧傳感,血壓傳感等等,加上藍(lán)牙和藍(lán)牙內(nèi)置的MCU,便可以實現(xiàn)計步,心率監(jiān)測等等運動或健康應(yīng)用,這里手環(huán)就是一個比較完整的小應(yīng)用(如圖路徑1);最后利用藍(lán)牙傳輸與手機(jī)連接就可以實現(xiàn)運動或健康數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)大數(shù)據(jù)監(jiān)測和管理(如圖路徑2)。
隨著5G的商用,‘管’這一側(cè)基本上也變得十分通暢,大帶寬,低時延的特性,滿足了各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的需求。就藍(lán)牙來說,各種應(yīng)用如果出現(xiàn)與云之間的交互的話,5G就能比較好的克服時延的問題。舉個栗子,在家居場景,如果某個藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要發(fā)出網(wǎng)絡(luò)控制指令,而這個指令是語音形式的,那么低時延就顯得非常重要。命令從節(jié)點到云,經(jīng)過識別后返回網(wǎng)絡(luò),這個過程越快,用戶體驗越好。
在云這一側(cè),很多的大公司在做,做成平臺,做成各種大數(shù)據(jù),然后做成基于數(shù)字的其他各種應(yīng)用(你懂得)。
這里,我們將討論一下物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)的無線技術(shù)。宏觀上看,端這一側(cè),就相當(dāng)于毛細(xì)血管。有兩層意思,一是,他是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),沒有端,沒有數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng)也就沒有基礎(chǔ)。二是,數(shù)量龐大。
首先,我們看看不同的無線協(xié)議對應(yīng)的應(yīng)用場景,這是基本區(qū)分,標(biāo)志著協(xié)議面世的時候所對應(yīng)的主要場景。下圖是一個大概的概念圖,可以直觀感受一下各方的區(qū)別。
其次,我們看看比較詳細(xì)的特性對比。
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功耗:在功耗表現(xiàn)方面BLE是最好的,市場上最好的指標(biāo)是:RTC休眠(不是shutdown,很多時候會有意或無意的去混淆這個)的時候1~2uA,這個值已經(jīng)基本上是由PMU,pad等半導(dǎo)體的物理特性決定了的,一般來說很難再小了。Active時候的峰值基本在十毫安左右;而500ms廣播的平均電流在幾十uA。WiFi基本上是數(shù)量級的高于這個數(shù)值,這個也是比較基本的判斷。NB,Lora,Sigfox的功耗基本介于這兩者之間。
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速率:BLE是2Mbps,可以做透傳,做BLE的profile應(yīng)用,音頻等。WiFi目前用在物聯(lián)網(wǎng)的基本都是802.11b(物聯(lián)網(wǎng)的802.11ah協(xié)議基本沒有應(yīng)用),所以最高速率在10Mbps左右,WiFi是為數(shù)據(jù)而生的協(xié)議,目前用在控制方面的應(yīng)用,傳輸能力比較雞肋。其他的Zigbee,NB,Lora,Sigfox都在250Kbps左右,這類協(xié)議基本只能做極小數(shù)據(jù)的透傳,不能像BLE一樣還能做一些應(yīng)用。
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傳輸距離:BLE5具備長距離特性,室內(nèi)50米左右,相比WiFi在高功率發(fā)射的情況下表現(xiàn)還要好。Zigbee同BT4.2之前的水平差不多,應(yīng)該在室內(nèi)10幾米或者再多一點。NB,Lora,Sigfox屬于廣域的協(xié)議,傳輸距離都在1000米以上。
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組網(wǎng)能力:BLE的Mesh組網(wǎng)理論上65000,實際上目前可能測試到幾百上千個節(jié)點(有智能燈具10000個點的記錄)。Mesh組網(wǎng)的特點是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點平等,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的采集和控制可以網(wǎng)內(nèi)消化,而需要上云端的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)關(guān)(比如智能音箱或任意一個Proxy節(jié)點)或手機(jī)傳輸。WiFi的組網(wǎng)是星型的,由路由器周圍帶十幾或幾十個節(jié)點,對大規(guī)模組網(wǎng)來說并不友好,這也是業(yè)界通常的看法。Zigbee本來就是做工業(yè)互聯(lián)的,開始便具備組網(wǎng)能力,它的弱點在于需要唯一網(wǎng)關(guān)上網(wǎng),所有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大不了,通常100-200個點,而且還需要配備專門的路由器。其他NB,Lora,Sigfox等都是星型的基站結(jié)構(gòu),或大或小,看基站的能力以及協(xié)議規(guī)格,目前看來都是幾K或小幾十K。
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成本:成本難以直接比較,同一種協(xié)議的不同芯片規(guī)格,成本相差也比較大。BLE的成本相比其他任何一種協(xié)議,如果在相同的高中低檔芯片平行比較的話,是最小的。從市面上總體的感覺,也能得出這樣的結(jié)論。
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市場規(guī)模:目前單單BLE的市場規(guī)模,不包括音頻的話,也有20多億片每年,而且BLE這塊的復(fù)合增長率保持在20%以上。是個百億級的市場。WiFi我這里沒有數(shù)據(jù),單僅僅從11b的角度來看,比BLE小很多。Zigbee全球市場目前應(yīng)該在3-4億片每年。NB目前每年在幾千萬片,而Lora,sigfox目前主要應(yīng)用在國外,不掌握相關(guān)數(shù)據(jù)。
各自的問題:
WiFi的問題在于功耗比較大,成本也較高,組網(wǎng)能力不足。Zigbee的問題在于成本也比較高,組網(wǎng)的規(guī)模不能太大會阻塞,而且沒有互聯(lián)網(wǎng)入口。NB的問題在于功耗并沒有宣傳的好,成本也高(芯片高,運行商還收費),傳輸數(shù)據(jù)量太小。Lora/Sigfox的問題在于目前沒有合法的身份,雖然免去了運行商的成本,但需要自己建基站。
總的說來,每種協(xié)議都有自己的應(yīng)用場景,無非是每個場景都在努力找到能平衡各種需求以及成本的最佳方式。