物联网系统中常用的无线通信模块包括哪些?

Wi-Fi模块又名串口Wi-Fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分，属于重要的智能硬件组成部分。Wi-Fi模块可分为三类：1，通用Wi-Fi模块，比如手机、笔记本、平板电脑上的USB或者SDIO接口模块，Wi-Fi协议栈和驱动是在安卓、Windows、IOS的系统里跑的，是需要非常强大的CPU来完成应用;2，路由器方案Wi-Fi模块，典型的是家用路由器，协议和驱动是借助拥有强大Flash和Ram资源的芯片加Linux操作系统;3，嵌入式Wi-Fi模块，32位单片机，内置Wi-Fi驱动和协议，接口为一般的MCU接口如UART等。适合于各类智能家居或智能硬件单品。

物联网(IoT)是指通过互联网连接各种物理设备、车辆、家庭用品以及其他嵌入式有传感器、软件和网络连接功能的物品，使这些物品能够收集和交换数据。无线模块是实现这一概念的关键组件，它们是硬件设备，可以连接到任何计算设备并通过它们与外部环境互动。常用的无线通信模块包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、LoRa模块、ZigBee模块等。

LoRa模块

LoRa是一种低功耗、长距离的无线通信技术，它适用于物联网设备间的远距离通信。LoRa模块常用于智能农业、智能城市、能源管理等领域。例如，在智能农业中，LoRa模块可以用于土壤湿度监测、作物生长监测等应用，通过长距离无线通信将数据传输到中央控制系统。

ZigBee模块

ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的高级通信协议的无线通信技术，ZigBee模块具有低功耗、低成本、低数据速率和短距离通信的特点。适用于需要长时间运行且不依赖于外部电源的应用场景，例如传感器网络、家庭自动化和工业控制等。

蓝牙模块

蓝牙(Bluetooch)是一种支持设备间短距离通信的无线传输技术。蓝牙技术是爱立信的一个工程师发明的，发明蓝牙技术的技术人员需要一个有逼格高大上的名字，于是乎一个有文化的查询古籍找到一个名字叫Harold Bluetooth的丹麦国王，他堪比中国的秦始皇，统一丹麦的所有部落，和蓝牙的设计初衷正好一致，希望它可以统一不同设备的无线交流。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点以及点对多点的通信，工作在全球通用的 2.4GHzISM频段，其数据速率为 1Mbps，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术的出现，为各种移动设备和外围设备之间的低功耗、低成本、短距离的无线连接提供了有效的途径。

蓝牙技术的优点在于：它的功耗非常低，可以保证电池供电设备工作，而且非常便宜，就成本上来说对一些低成本设备还是非常友好的。蓝牙技术还可以同时管理数据和声音传输，延时也比较低，在一些需要大量传输数据的设备上使用效果是非常好的。

蓝牙技术的缺点主要还是在传输距离和传输速率上，距离有限，速率也不如wifi来得大，而且不同设备之间有些协议还不兼容，如果数据需要不间断的可用还需要本地数据一致保持纪录。

Wi-Fi模块

Wi-Fi是一种无线局域网技术，它可以提供高速的网络连接，使得设备能够访问互联网并与其它设备通信。Wi-Fi模块将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，Wi-Fi模块广泛应用于智能家居、智能办公、工业控制等领域。

4G和5G模块

采用4G和5G移动网络技术的通信模块，4G和5G模块都是为了适应不同层次的移动通信需求而设计的。4G模块具有通信速度快、网络频谱宽、通信灵活等特点，常用于需要较高数据传输速率和较广覆盖范围的场景，如车联网、移动办公等。5G模块在4G的基础上提供了更高的数据速率、更大的连接数以及更低的时延，在自动驾驶、远程医疗等新兴领域展现出巨大的潜力。

NB模块

NB模块是使用NB-IoT(Narrowband Internet of Things)技术的通信模块。NB模块与GSM网络有良好的兼容性，可在现有的移动通信网络基础上进行部署。相比于传统的蜂窝网络技术，NB-IoT具有更好的穿透能力和覆盖范围，特别适合于智能电表、智能停车、环境监测等需要大范围覆盖但数据量不大的应用。

在选择通信模块时，需要考虑以下几个关键因素：兼容性：模块需要与设备其余部分兼容，包括软件和硬件。能耗：尤其是对于依赖电池的设备，选择低功耗模块至关重要。尺寸和形状：模块的大小和形状应该适合最终产品的设计。性能：模块的处理速度、存储能力和通信范围应满足设备的需求。成本：整个产品的成本预算内应包含模块的费用。环境适应性：模块应能适应设备可能面临的温度、湿度和其他环境条件。无线模块是物联网的重要组成部分，它们为设备提供了与外界连接的能力，使得设备能够发送和接收数据。了解这些模块的功能和应用，可以帮助我们更好地设计和实现物联网解决方案，以应对各种挑战和需求。

ZigBee，一种短距离无线通信协议，短距离范围内可以进行很好的网络传输。这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式：蜜蜂通过跳Zig-Zag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置，距离和方向等资讯。ZigBee优点：低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、网络容量大、免执照频段、安全性高、数据传输可靠等。ZigBee缺点：成本相对太高，衍射能力弱，穿墙能力弱，对于智能家居的应用场景中，开关，插座，窗帘的位置一旦固定，一直不变，自组网的优点也就不复存在，但是自组网所耗费的时间和资源却依旧高昂。