核心概述：868MHz是什么？
868MHz指的是工作在868MHz频段的无线通信技术，它不是一个特定的技术标准（如Wi-Fi或蓝牙），而是一个频段，许多不同的无线技术（如LoRa, Sigfox, 一些无线传感器网络协议）都可以工作在这个频段。
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与868MHz相对应且应用最广泛的是470-510MHz的Sub-1GHz频段，主要用于中国的无线个域网，两者在技术特性和应用上非常相似，可以理解为在不同国家和地区的“兄弟频段”。
868MHz频段的主要技术特点
868MHz之所以在物联网领域备受青睐,主要归功于其独特的物理特性。
优点
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超远距离传输
- 原因：无线电波的传播损耗与频率的平方成正比（公式：损耗 ∝ f²），868MHz的频率远低于2.4GHz（Wi-Fi, 蓝牙）或5GHz，因此信号在空气中传播时的衰减更小，穿透能力更强。
- 效果：在开阔地带，一个868MHz LoRa模块的传输距离可达数公里甚至十几公里，远超Wi-Fi的几十米范围。
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超低功耗
（图片来源网络，侵删）- 原因：低频率意味着可以用更低的功率实现相同的通信距离，工作在Sub-1GHz频段的技术（如LoRaWAN）通常采用低占空比的通信方式，即大部分时间设备处于深度睡眠状态，只在需要发送或接收数据时才短暂唤醒。
- 效果：电池供电的传感器可以工作数年甚至十年之久，这是电池供电的物联网设备最关键的指标之一。
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强大的穿透能力
- 原因：波长更长（约34.5厘米），能够更好地穿透墙壁、楼层、土壤等障碍物。
- 效果：非常适合用于建筑内部、地下（如井盖监测）、工厂车间等信号遮挡严重的环境。
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抗干扰能力强
- 原因：2.4GHz是全球开放的ISM频段，设备极其拥挤（Wi-Fi, 蓝牙, 微波炉, 无线鼠标等都用这个频段），容易产生同频干扰，而868MHz频段在许多国家（如欧洲）是受管制的，使用需要遵循特定的规则（如发射功率、信道占用时间），干扰源相对较少。
- 效果：通信链路更加稳定可靠。
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高容量
- 原因：通过扩频技术（如LoRa使用的CSS技术），一个868MHz的信道可以被划分为数百甚至数千个不同的“速率”或“扩频因子”（Spreading Factor, SF），不同的设备使用不同的SF，可以在同一时间、同一信道上互不干扰地进行通信。
- 效果：网络可以支持海量设备接入，适合大规模的物联网部署。
缺点
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数据速率较低
（图片来源网络，侵删）- 原因：这是为了换取远距离和低功耗而付出的代价，在Sub-1GHz频段，很难实现高速率的数据传输。
- 效果：868MHz技术不适合传输视频、音频等大流量数据，主要用于传输小数据包，如传感器读数（温度、湿度、压力）、开关状态、报警信息等。
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天线尺寸相对较大
- 原因：天线效率与波长相关，868MHz的波长比2.4GHz长，因此需要尺寸更大的天线才能达到最佳效果。
- 效果：对于空间极其紧凑的可穿戴设备或微型传感器来说，这可能是一个设计挑战。
主流的868MHz技术标准
虽然都工作在868MHz频段,但它们遵循不同的协议和标准，适用于不同的场景。
LoRa (Long Range) / LoRaWAN
- 定位：事实上的远距离物联网通信标准。
- 核心技术：LoRa是物理层的调制技术，由Semtech公司开发，它使用线性调频扩频技术，实现了距离、功耗和速率的完美平衡。
- 网络架构：LoRaWAN是完整的网络协议栈，定义了终端设备、网关、网络服务器和应用服务器的通信和数据格式。
- 应用：智慧城市（智能水表、气表、垃圾桶）、智慧农业（土壤监测、牲畜追踪）、工业物联网（设备状态监控）、资产追踪等。
- 特点：开放、标准化、社区活跃，是目前Sub-GHz领域应用最广泛的技术。
Sigfox
- 定位：超窄带物联网技术。
- 核心技术：使用超窄带进行通信，每个数据包的传输时间极短（约100毫秒），从而最大化了网络容量和电池寿命。
- 网络架构：由Sigfox公司建设和运营的全球性网络，采用星型拓扑，终端设备直接连接到Sigfox基站。
- 应用：资产追踪、远程监控、简单的报警系统。
- 特点：“零配置”，用户只需购买Sigfox芯片并开通服务即可，无需自己搭建网关和网络服务器，但网络覆盖依赖于Sigfox公司的基站部署，不如LoRaWAN灵活。
Wireless M-Bus (EN 13757)
- 定位：智能计量领域的国际标准。
- 核心技术：专为远程自动抄表设计的通信协议，支持多种物理层（包括Sub-1GHz如868MHz）。
- 应用：主要用于连接水表、电表、气表等计量设备，将数据自动读取并传回数据中心。
- 特点：协议设计非常严谨，针对计量场景的特定需求（如数据格式、安全要求），在公用事业领域有很高的接受度。
专有/私有协议
- 定位：由厂商或系统集成商开发的定制化解决方案。
- 核心技术：通常基于FSK（频移键控）或GFSK（高斯频移键控）等简单的调制方式，协议栈相对简单。
- 应用：小范围的工业控制、智能家居、遥控器等。
- 特点：灵活性高，成本低，无需授权费，但互操作性差，不同厂商的设备通常无法互通，且抗干扰能力和网络容量不如LoRa等标准化技术。
应用场景总结
| 应用场景 | 需求特点 | 推荐技术 | 理由 |
|---|---|---|---|
| 智能水表/气表 | 低功耗、远距离、小数据包、长电池寿命 | LoRaWAN 或 Wireless M-Bus | 完美匹配需求，LoRaWAN部署灵活，M-Bus是行业标准。 |
| 智慧农业 | 大面积覆盖、穿透性强、电池供电 | LoRaWAN | 农村地区开阔，需要长距离覆盖，传感器部署分散。 |
| 工业物联网 | 抗干扰、穿透金属/墙壁、稳定可靠 | LoRaWAN 或 专有协议 | 复杂的工业环境需要强大的穿透能力和抗干扰能力。 |
| 资产追踪 | 长续航、中等距离、成本敏感 | LoRaWAN 或 Sigfox | Sigfox的“零配置”优势明显，LoRaWAN则更灵活。 |
| 智能家居/楼宇 | 穿透墙壁、连接设备多、数据量小 | Zigbee (在868MHz版本) 或 专有协议 | Zigbee在Sub-GHz版本上表现优秀，适合家庭内部组网。 |
| 远程设备监控 | 超远距离、低频次数据上报 | LoRaWAN | 监控分布在广阔区域的风力发电机或输电塔。 |
与2.4GHz技术的对比
| 特性 | 868MHz (Sub-1GHz) | 4GHz (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee) |
|---|---|---|
| 传输距离 | 极远 (数公里) | 短 (几十米) |
| 功耗 | 极低 (电池可用数年) | 较高 (电池续航较短) |
| 穿透能力 | 强 (墙壁、障碍物) | 弱 (容易被阻挡) |
| 数据速率 | 低 (kbps级别) | 高 (Mbps级别) |
| 抗干扰 | 强 (干扰源少) | 弱 (设备拥挤，干扰严重) |
| 网络容量 | 高 (可支持海量设备) | 较低 (受限于信道数量) |
| 全球可用性 | 不统一 (各国频段规定不同) | 统一 (全球通用) |
| 天线尺寸 | 较大 | 较小 |
868MHz无线技术并非一个单一的技术，而是一个强大的频段资源。 它的核心价值在于通过牺牲数据速率，换取了超远距离、超低功耗和超强穿透能力这三大物联网黄金特性。
- 如果你需要为城市、乡村、工厂等广阔区域部署电池供电、低数据量、长寿命的传感器网络，LoRaWAN是基于868MHz频段的最佳选择。
- 如果你只需要一个简单、低成本、小范围的无线连接，专有协议可能是更经济的选择。
- 如果你从事智能计量行业，那么Wireless M-Bus是必须了解的标准。
868MHz技术是构建大规模、广覆盖、低功耗物联网网络的基石，是未来万物互联时代不可或缺的关键技术之一。
