物联网通信技术根据传输距离可分为短距离和长距离两大类，它们在功耗、速率、覆盖和应用场景上各有特点。以下是主要通信技术的详解：

一、短距离通信技术 (10米~100米)

1. Wi-Fi (IEEE 802.11)

   • 原理：基于2.4GHz/5GHz频段，通过无线路由器实现局域网连接。
   • 特点：
     • 高速率：支持百Mbps至Gbps级传输（如Wi-Fi 6）。
     • 高功耗：设备需持续供电，不适合电池设备。
   • 应用：智能家居（摄像头、电视）、公共热点。
   • 局限：覆盖范围小（约50米），设备多时易拥堵。

2. 蓝牙 (Bluetooth)

   • 原理：2.4GHz频段，点对点或网状网络（Mesh）。
   • 演进：
     • 经典蓝牙（BT）：音频传输（耳机）。
     • 低功耗蓝牙（BLE）：
     • 特点：超低功耗（纽扣电池续航数月）、毫秒级延迟。
     • 应用：可穿戴设备（手环）、医疗传感器、室内定位（AOA/AOD）。

3. Zigbee (IEEE 802.15.4)

   • 原理：2.4GHz频段，Mesh自组网（设备间中继传输）。
   • 特点：
     • 低功耗：休眠模式功耗仅微安级。
     • 高容量：单网络支持6.5万台设备。
   • 应用：工业自动化、智慧照明（如Philips Hue）。
   • 局限：传输速率低（250kbps），开发复杂度高。

4. Z-Wave

   • 原理：Sub-1GHz频段（穿透性强），专为智能家居设计。
   • 特点：低干扰、Mesh组网（最多232台设备）。
   • 应用：家庭安防、智能锁（北美市场为主）。

5. Thread

   • 原理：基于IPv6和IEEE 802.15.4的Mesh网络，由谷歌/Nest推动。
   • 特点：无缝接入互联网，与现有IP设备兼容。
   • 应用：智能家居（兼容Matter标准）。

二、长距离通信技术 (1km~10km)

1. LPWAN (低功耗广域网)

   • 核心需求：低功耗、广覆盖、海量连接。

   • 主流技术对比：

     技术	NB-IoT	LoRa	Sigfox
     频段	授权频谱	非授权频谱	非授权频谱
     速率	50~200kbps	0.3~50kbps	100bps
     距离	城市10km	郊区15km	10km
     功耗	极低（10年续航）	低（电池供电）	极低
     成本	模组$5~$10	模组$2~$5	服务订阅制
     部署	运营商基站	自建网关	第三方网络

   • 典型应用：
     • NB-IoT：智慧水表（抄表）、共享单车。
     • LoRa：农业土壤监测、畜牧追踪。
     • Sigfox：资产跟踪（欧洲广泛应用）。

2. 蜂窝物联网 (Cellular IoT)

   • 技术演进：
     • 2G/3G：逐渐退网（高功耗、低速）。
     • LTE-M (eMTC)：支持移动性（车载设备）、语音传输（智能手表）。
     • 5G mMTC：每平方公里百万连接（未来工厂传感器）。
   • 优势：运营商网络覆盖广，支持高速移动场景。

3. LTE Cat.1

   • 定位：中速物联网（介于NB-IoT和4G之间）。
   • 特点：
     • 速率1Mbps（比NB-IoT快10倍），支持语音和移动性。
     • 成本低于4G模组（约$10）。
   • 应用：支付POS机、共享经济设备。

三、技术选型关键维度

四、未来趋势

1. 5G+AIoT融合：5G切片技术为不同场景提供定制网络（如车联网要求毫秒延迟）。
2. 卫星物联网：实现无地面网络区域的覆盖（如海事、沙漠）。
3. 去中心化协议：如Helium网络结合区块链激励LPWAN建设。
4. Matter标准：统一智能家居协议（基于Wi-Fi/Thread），解决兼容性问题。

实际案例：

• 深圳智能路灯：60万盏灯使用NB-IoT实现单灯控制，节能30%。
• 特斯拉工厂：5G uRLLC支撑机器人精密协作（延迟<1ms）。

物联网技术无绝对最优，需根据场景权衡：功耗敏感选LPWAN，高速移动用5G，智能家居依赖短距离Mesh。随着技术演进，混合组网（如Wi-Fi+蓝牙信标）将成为复杂场景的主流方案。