你知道家裡的智慧家電、穿戴裝置，甚至農(nóng)場和工廠裡的設(shè)備，都是怎麼「無線通訊」的嗎？這篇文章帶你快速了解幾種常見的 IoT 無線通訊技術(shù)，幫助新創(chuàng)團(tuán)隊(duì)和設(shè)計師輕鬆掌握基礎(chǔ)，在設(shè)計、研發(fā)產(chǎn)品時，學(xué)會如何選擇最適合的連接方式。
??為什麼 IoT 需要無線通訊？
IoT 裝置可能會在戶外、家庭、工廠或人體上等各種位置運(yùn)行，若每個裝置都要接線連接，將會影響其易用性。因此，無線技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)裝置間傳遞資料的最佳選擇。而至於要如何選擇出適當(dāng)?shù)臒o線通訊設(shè)計，就成為一個十分重要的課題了。
??關(guān)於無線通訊的基本知識
? 無線協(xié)定／通訊標(biāo)準(zhǔn)
定義了裝置間如何使用無線電波溝通的規(guī)則，包括通訊頻率、資料格式、連線方式等。例如 Wi-Fi、藍(lán)牙（Bluetooth）、藍(lán)牙低功耗（BLE）、Zigbee 等不同標(biāo)準(zhǔn)。
? 資訊連接結(jié)構(gòu)（網(wǎng)路拓樸）
指裝置之間實(shí)體或邏輯上的連線方式。常見的模式有：
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- 點(diǎn)對點(diǎn)（Point-to-Point）：兩臺裝置直接連線。
- 星狀（Star）：所有節(jié)點(diǎn)只與中心裝置連接，如 Wi-Fi 網(wǎng)路。
- 網(wǎng)狀（Mesh）：每個裝置可互相連接，能自動尋找最佳傳輸路徑，像 Zigbee、Thread 等。
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資訊連接結(jié)構(gòu)也稱為「網(wǎng)路拓樸（Network topology）」，決定資料在裝置間的流動方式。
? 實(shí)體連接方式
指實(shí)際進(jìn)行電波傳輸與接收的頻率或物理介面，常見的有 2.4 GHz、915 MHz、Sub-GHz 頻段，NFC（近距離無線通訊），有線連接，或透過射頻模組等。
??常見的 IoT 無線通訊技術(shù)：依距離分類
?? 短距離通訊技術(shù)（適合室內(nèi)場所：用於穿戴、家電產(chǎn)品）
?? Bluetooth / Bluetooth Low Energy（BLE）
Bluetooth 是一種短距離無線通訊技術(shù)，常見於手機(jī)、耳機(jī)、手環(huán)等個人裝置之間的連接。BLE 是專為 IoT 設(shè)備設(shè)計的省電版本，特別適合間歇性傳輸少量資料的感測器設(shè)備。
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- 資訊連接結(jié)構(gòu)：以「星狀拓樸」為主，一個中央裝置（如手機(jī)）控制多個周邊裝置（如手環(huán)、體重計）。部分應(yīng)用也可支援 Bluetooth 網(wǎng)狀拓樸。
- 實(shí)體連接方式：運(yùn)作於 2.4 GHz 頻段。
- 應(yīng)用距離：大約為 10 公尺以內(nèi)。
- 應(yīng)用時機(jī)：適合穿戴裝置、健康監(jiān)測器、Beacon 定位、智慧家電的近距離連接。
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?? Wi-Fi
Wi-Fi 是最普遍的無線網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)勢在於傳輸速度快與資料傳輸量高，但功耗較大，不適合長時間電池供電的設(shè)備。
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- 資訊連接結(jié)構(gòu)：星狀拓樸，所有裝置連到基地臺（Router）。
- 實(shí)體連接方式：以 2.4 GHz 與 5 GHz 頻段為主（新標(biāo)準(zhǔn)如 Wi-Fi 6 也支援 6 GHz）。
- 應(yīng)用距離：約 50 公尺以內(nèi)，視環(huán)境與路由器強(qiáng)度而定，室內(nèi)距離較近、空曠空間較遠(yuǎn)。
- 應(yīng)用時機(jī)：適用於需要穩(wěn)定高速連線的場景，如智慧家庭中影像傳輸、安防攝影機(jī)、語音助理等。
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?? Zigbee / Thread
Zigbee 和 Thread 都是為低功耗 IoT 裝置設(shè)計的無線協(xié)定，支援 Mesh 網(wǎng)狀拓樸，適合大量裝置互聯(lián)的環(huán)境。Thread 支援原生 IP（IPv6），更適合與網(wǎng)際網(wǎng)路整合。
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- 資訊連接結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀（Mesh）拓樸，裝置彼此轉(zhuǎn)傳訊息，不需完全依賴中心節(jié)點(diǎn)。
- 實(shí)體連接方式：皆使用 2.4 GHz 頻段（Thread 也可搭配 802.15.4 無線電模組）。
- 應(yīng)用距離：單一裝置可達(dá) 10～30 公尺，Mesh 結(jié)構(gòu)可延伸更廣。
- 應(yīng)用時機(jī)：智慧家居（燈控、插座、感測器）、建築自動化、Thread 適合與 IP 網(wǎng)路整合的應(yīng)用。
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?? 長距離通訊技術(shù)（適合戶外、遠(yuǎn)端感測、智慧城市）
?? LoRa / LoRaWAN
LoRa 是一種超長距離、低功耗無線傳輸技術(shù)，LoRaWAN 則是其網(wǎng)路協(xié)定層，支援公開或私有的低頻廣域網(wǎng)路建設(shè)。適合遠(yuǎn)端感測、大範(fàn)圍監(jiān)測的 IoT 應(yīng)用。
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- 資訊連接結(jié)構(gòu)：星狀拓樸，終端裝置連到 Gateway，由 Gateway 傳送到伺服器。
- 實(shí)體連接方式：常用於 Sub-GHz 頻段（如 915 MHz、868 MHz）。
- 應(yīng)用距離：幾公里到十幾公里（視地形與基地臺而定）。
- 應(yīng)用時機(jī)：智慧農(nóng)業(yè)、遠(yuǎn)距環(huán)境監(jiān)測、城市基礎(chǔ)建設(shè)（如停車位、水錶）等低頻率傳輸需求。
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?? NB-IoT / LTE-M
這兩種是行動網(wǎng)路營運(yùn)商提供的窄頻（Narrowband）IoT 解決方案，利用現(xiàn)有 LTE 網(wǎng)路頻段，讓裝置直接連到電信網(wǎng)路，省去自建 Gateway 的需求。
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- 資訊連接結(jié)構(gòu)：星狀拓樸，裝置直接連上電信基地臺。
- 實(shí)體連接方式：運(yùn)行於行動網(wǎng)路頻段（如 LTE Band 8, Band 20 等）。
- 應(yīng)用距離：涵蓋城市到偏遠(yuǎn)地區(qū)，數(shù)公里到十公里以上。
- 應(yīng)用時機(jī)：智慧水錶、電錶、追蹤器、固定資產(chǎn)監(jiān)控等需要遠(yuǎn)距穩(wěn)定連線的應(yīng)用，尤其適合低頻率、高穩(wěn)定性的需求。
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給設(shè)計者與新創(chuàng)的建議
在 IoT 產(chǎn)品開發(fā)的早期階段，選對無線通訊技術(shù)就像為裝置「創(chuàng)建角色」——這將影響它的連線距離、耗電狀況、使用情境甚至產(chǎn)品成本。因此，建議設(shè)計者與新創(chuàng)團(tuán)隊(duì)在構(gòu)思應(yīng)用場景時，就同步思考通訊方式與未來的擴(kuò)展性。若你開發(fā)的是穿戴設(shè)備，BLE 可能是好選擇；若你著眼於大範(fàn)圍環(huán)境監(jiān)測，LoRa 或 NB-IoT 更合適。
從應(yīng)用需求出發(fā)，逐步掌握不同技術(shù)的特性與限制，並善用模組商、技術(shù)顧問等資源協(xié)助。唯有對通訊方式有足夠認(rèn)識，產(chǎn)品才能穩(wěn)定運(yùn)作，並為未來擴(kuò)充打下良好基礎(chǔ)。
無線通訊不是萬能，也沒有「最好」的技術(shù)，只有最適合的選擇。邁特在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域有深厚的研發(fā)及製造經(jīng)歷，若有任何相關(guān)問題，歡迎聯(lián)繫邁特詢問！
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