為工業應用中的工業物聯網（IIoT）設備選擇通信方法時必須考慮以下幾個因素：最大吞吐量、距離範圍、部署區域的可用性以及能源消耗。本文討論了主要的通信協議及其對能源消耗的影響。

IIoT 應用包含連接到傳感器節點的傳感器組。傳輸時間由兩個節點之間的距離
、數據速率和信息大小決定，所有這些都會對能源優化產生影響。事實上，數據速率越高，接收/傳輸數據所需的時間就越短，能耗也隨之降低。傳感器節點通常是電池供電的設備，其使用壽命受電池技術、設計及製造質量等多個外部因素影響。

采用無線連接解決方案可為設備提供極低的能耗，同時保持快速傳輸大量數據的能力，無論距離遠近，確保經濟可行性。

工業應用中使用的無線通信技術：

如下圖所示，工業應用中的無線網絡通常分為三類：無線個人局域網 (WPAN)
、無線局域網 (WLAN) 及無線廣域網 (WWAN)。

無線連接技術

WPAN 覆蓋範圍通常為大約 100 米。此類設備的 BLE
、ZigBee
、NFC 及 Thread 連(lian)接(jie)通(tong)常(chang)具(ju)有(you)低(di)無(wu)線(xian)電(dian)傳(chuan)輸(shu)能(neng)耗(hao)，並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)池(chi)較(jiao)小(xiao)。大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)，這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)處(chu)於(yu)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)。一(yi)旦(dan)有(you)事(shi)件(jian)發(fa)生(sheng)，設(she)備(bei)便(bian)會(hui)喚(huan)醒(xing)，並(bing)發(fa)送(song)短(duan)消(xiao)息(xi)給(gei)網(wang)關(guan)
、PC 或智能手機。典型 BLE 模塊的最大/峰值功耗為 39mA 或更低，而平均功耗約為9 μA。其有效功耗僅為傳統藍牙技術的十分之一。在低負載周期應用中，紐扣電池可確保可靠運行 5-10 年。

WLAN 的覆蓋範圍通常可達 1000 米。Wi-Fi 是最常見的標準。802.11 ax 是最新一代 Wi-Fi 標準之一
，也稱為 Wi-Fi 6。Wi-Fi 6 提供更高的數據速率和容量（高達 9.6 Gbps），可在2.4 GHz 和 5 GHz 頻譜上運行。Wi-Fi 6 還引入了一項新技術，可優化客戶端的功耗需求。目標喚醒時間 (TWT) 允許接入點和客戶端通過協商確定接收器確切的喚醒時間，以接收發送方傳輸的數據，從而減少功耗。

WWAN 的覆蓋範圍通常可達 100 千米。蜂窩技術（2G、3G 和 4G）用於遠程設備連接。目前正在部署的 5G 技(ji)術(shu)保(bao)證(zheng)了(le)高(gao)帶(dai)寬(kuan)和(he)極(ji)低(di)的(de)延(yan)遲(chi)，這(zhe)將(jiang)有(you)利(li)於(yu)其(qi)被(bei)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)。蜂(feng)窩(wo)連(lian)接(jie)一(yi)直(zhi)以(yi)來(lai)專(zhuan)注(zhu)於(yu)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)和(he)帶(dai)寬(kuan)

，但(dan)往(wang)往(wang)以(yi)犧(xi)牲(sheng)能(neng)耗(hao)為(wei)代(dai)價(jia)。設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)的(de)大(da)量(liang)數(shu)據(ju)很(hen)難(nan)快(kuai)速(su)處(chu)理(li)，同(tong)時(shi)數(shu)據(ju)在(zai)連(lian)接(jie)設(she)備(bei)間(jian)傳(chuan)輸(shu)的(de)往(wang)返(fan)延(yan)遲(chi)也(ye)很(hen)高(gao)。然(ran)而(er)
，5G 等新型蜂窩技術傳輸數據的速度比 4G 快 10 倍，有望實現超低延遲和更低功耗。

低功耗廣域網 (LPWAN) 技術非常適合機器對機器通信 (M2M) 和 IoT 設備的特定需求。該技術具備低功耗特性，且長距離傳輸能力突出
，農村地區範圍可達 10-50 千米，城市地區則為 1-10 千米。該網絡可在許可頻譜（NB-IoT 和 LTE-M）和非許可頻譜（Sigfox 和 LoRa）中工作。

LTE-M 針對更高帶寬和移動連接進行了優化。它在上行和下行鏈路上都減少了1.4 MHz的設備帶寬，最大傳輸功率減少了20 dBm， FDD（頻分雙工）的LTE覆蓋範圍提高了15 dB
，並增強了LTE DRX周期，實現了更長的非活動周期，從而優化了電池壽命。NB-IoT 提供較低帶寬的數據連接
，上行鏈路和下行鏈路的設備帶寬均為 200 kHz。比 LTE 覆蓋範圍提高20dB。

Sigfox 和 LoRa 都使用異步通信協議。Sigfox 和 LoRa 終端設備非運行期間，大部分時間都處於休眠模式，減少功耗。Sigfox 和 LoRa 支持使用 C 類傳輸方式處理雙向低延遲，代價則是增加能耗。

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