1. 物联网初探

1.1 物联网（Internet of Things）早期概念定义

指依托RFID（射频识别）技术和设备，按预定的通信协议与互联网结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联、可交换和共享而形成的网络。

1.2 物联网概念发展历程

• 2005 国际电信联盟引用物联网概念
• 2008 IBM提出“智慧地球”
• 2009 “感知中国”
• 2013 德国“工业4.0”
• 2015 “中国制造2025”发布

1.3 发展历史时期划分

如果将过去20年及未来物联网的发展做一个划分的话，可以分为下图所示的三个时期：

1.3.1 概念期

这一时期主要为物联网概念的形成和提出时期（基本处于概念阶段），物联网涉及到的“物”，仅仅有无线射频设备。

1.3.2 发展期

这一时期以Google收购Nest为标志，物联网从无线射频设备进化到了智能可穿戴和智能家居设备

1.3.3 成熟期

这一时期，智能可穿戴设备和智能家居设备已将成熟落地并且切实进入到了日常生活当中，与此同时物联网平台技术的成熟度正在快速爬升，为物联网生态系统的建设打下了良好的基础。


NB-CIoT协议的冻结标志着物联网在广域连接协议层次取得了重大突破。

1.4 物联网体系划分

如果我们从云—管—端这个逻辑体系来分析的话，物联网的云—管—端闭环完成的趋势已经越来越明显。我们甚至可以断定2016年是物联网生态元年。

1.5 物联网层次划分

那么从云—管—端的逻辑体系来划分，物联网的层次可以可简单划分为四个层次

1.6 物联网垂直行业应用划分

如果再从垂直行业应用来划分，物联网的行业应用可以简单分成几大领域：

1.7 不同应用行业的通信技术

不同垂直行业的物联网场景采用的通信技术并不一样，通常物联网会根据业务需要采用相应的通信技术。

2. 稳定可靠的有线通信

物联网中用到的通信技术：

2.1 有线通信技术

2.1.1 以太网

以太网是现有局域网采用的最通用的通信协议标准，包括：标准的以太网、快速以太网、10G以太网。
例如我们通常是指的家庭路由器宽带技术就有涉及以太网技术。

2.1.2 RS-232接口

TBD.

2.1.3 RS-485接口

RS-485是为了解决RS-232这种接口可以实现点对点通信但不能实现联网功能的问题而发展以来的。

2.1.3.1 RS-232与RS-485的区别

2.1.4 M-Bus

M-Bus——Meter Bus—— 户用 仪表总线
用于非电力户用仪表传输的欧洲总线标准，专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计。
M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用

2.1.4.1 M-Bus总线

M-Bus总线的概念基于OSI参考模型，但是M-Bus又不是真正意义上的一种网络。

由于OSI参考模型中不允许上一层次改变如波特率、地址等参数，因此在七层模型之外M-Bus定义了一个管理层，可以不遵守OSI模型对任意一层次进行管理。

2.1.4.2 M-Bus的应用

M-Bus总线的提出满足了公用事业仪表的组网和远程抄表的需要。


同时，它还可以满足远程供电或电池供电系统的特殊要求。

M-Bus串行通信方式的总线型拓扑结构，非常适合公用事业仪表的可靠、低成本的组网要求，可以在几公里的距离上连接几百个从设备。

2.1.5 PLC

LPC全称Power Line Communication，也称 电力线通信
PLC是利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。

2.1.5.1 PLC原理

PLC通信技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输接受信息的适配器，再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。

2.1.5.2 PLC的应用

PLC电力线通信应用形式多种多样，除了我们熟知的，可以通过电力线通信将电表的数据传输到工业网关上

还可以作为家庭网络，PLC非常便于在传统数据处理设备（如PC机等）与计算机外设之间交换数据

此外，信息家电也可与计算机进行对话，利用PLC可以很方便地从电视机或VCR向PC机发送多媒体数据

PLC还可以用于家庭安全方面，可以把门口监控摄像机获得的图像送至电视机

2.1.6 有线通信总结

我们知道有线通信技术有着稳定性强、可靠性高的特点，在我们的生湖中运用的很普遍，但是有线通信技术的连接受限于传输媒介，满足不了一些远距离的、灵活性强的连接，而有线通信的缺点可以用无线通信来补足。

3. 百家争鸣的无线通信

3.1 蜂窝移动通信

无线通信技术的第一类是蜂窝移动通信，通常指的是我们常说的2G、3G、4G通信技术。
目前，较多的物联网终端设备接入是使用GPRS通信方式，也就是常说的2G中的一种技术。像较多共享单车的网络接入，POS机的网络接入，都是通过GPRS。

3.2 短距无线通信技术

无线通信技术的第二类是短距无线通信技术，例如蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、Z-ave等。

3.2.1 蓝牙

蓝牙是一种大容量近距离无线数字通信技术标准，最初由电信巨头爱立信公司创制，当时是作为RS-232数据线的替代方案

3.2.2 Wi-Fi

3.2.3 ZigBee

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。

ZigBee与蜂窝移动通信不同的是，其广泛地应用于工业和智慧家庭领域，因而，它必须具有简单、使用方便、工作可靠、价格低的特点，而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万人民币以上，而每个ZigBee”基站”却不到1000元人民币。

每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象
例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。

在较多的物联网应用场景，都会使用ZigBee进行通信，一些智能家电的终端，包括一些通过网关汇聚的物联网解决方案，在下行通信中会采用ZigBee方式。

3.2.4 Z-Wave

Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格。
Z-Wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商，该联盟已经具有160多家国际知名公司，范围基本覆盖全球各个国家和地区。
Z-Wave技术设计用于住宅、照明、商业控制以及状态读取应用，例如抄表、照明、家电控制、接入控制、防盗及火灾监测等。

Z-Wave信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄宽带应用场合。

3.2.5 无线通信技术总结

4. 万物互联的LPWA

传统无线通信技术包含了蜂窝移动通信和短距无线通信技术这两类，但随着物联网的发展，与较多物联网场景诉求相切合的LPWA通信技术应运而生，同时LPWA通信技术也是物联网产业发展的一个新机遇，那么LPWA通信技术到底是什么呢？

LPWA（Low Power Wide Area）低功耗广域网。

无线通信技术LPWA低功耗广域网，它解决了传统网络不能应对一些物联网场景的通信问题，低功耗广域网的通信技术，其中比较被世人熟知的是SigFox、LoRa、NB-loT。

4.1 SigFox

SigFox这一通信技术由法国的 SigFox公司拥有，其主要打造低功耗、低成本的无线物联网专用网络。
SigFox也是商用化速度较快的一个LPWA网络技术。

SigFox网络利用了UNB技术，传输功耗水平非常低，并仍然能维持一个稳定的数据连接，通常它的传输速率只有100bps。

其网络拓扑是一个可扩展的、高容量的网络，具有非常低的能源消耗，同时保持简单和易于部署的基于星型单元的基础设施。

SigFox无线链路使用免授权Sub-G的ISM射频频段，频率根据国家法规有所不同。

4.2 LoRa

目前LoRa网络也已经在世界多地进行试点或部署。

4.3 NB-loT

NB-loT是目前LPWA领域最火的一项技术。

NB-loT是构建于蜂窝网络的窄带物联网，只消耗大约180KHz的宽带。



NB-loT聚焦于低功耗广覆盖物联网市场。

可广泛应用于多种垂直行业。

5. 初识物联网总结

站在巨人的肩上

【1】华为云学院 人人学IoT