本文非原創，旨在於學習物聯網相關知識。文中內容來自物聯網與短距離無線通訊技術教材，詳情可以參考下面書籍。
董健 編著. 物聯網與短距離無線通訊技術(第2版).電子工業出版社.2016.9
物聯網通訊
前面總結了物聯網的分層結構——端管雲架構，這裡重點對物聯網通訊進行學習。通訊是連線物聯網終端和雲端、應用層的關鍵，沒有中間的通訊就無法產生豐富的物聯網應用。物聯網通訊將現實物理世界和虛擬的數字世界連線在一起，構成了物物互聯的基礎。
物聯網通訊幾乎包含了所有的通訊技術，包括有線通訊和無線通訊。無線通訊包括移動通訊、無線通訊、射頻與微波通訊等。
移動通訊
移動通訊（mobile communication），就是移動體之間的通訊或移動體與固定體之間的通訊。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態中的物體。移動通訊具有廣覆蓋、建設成本低、部署快、業務開通方便等特點，成為物聯網通訊的主要連線手段之一。移動通訊具有受時空限制少、實時性好的優點 ，從而得到了廣泛的應用和飛速的發展。移動通訊網路是乙個廣域通訊網路，典型代表是移動蜂窩網，中心基站負責終端裝置的接入，然後與上層核心網一起完成資料的傳輸。綜合了無線和有線通訊的傳輸優勢，滿足了物聯網應用場景中與固定終端或移動終端的通訊訴求。
移動通訊的特點
①移動性：擺脫線纜約束，保持物體在移動狀態中的通訊，因而它必須是無線通訊，或無線通訊與有線通訊的結合；
②電磁波傳播條件複雜：電磁波在傳播時會產生反射、折射、繞射、都卜勒效應等現象，產生多徑干擾、訊號傳播延遲和展寬等效應；
③干擾嚴重：移動使用者之間的互調干擾、鄰道干擾、同頻干擾等；
④系統和網路結構複雜：它是乙個多使用者通訊系統和網路，必須使使用者之間互不干擾，能協調一致地工作，此外，移動通訊系統還應與市話網、衛星通訊網、資料網等互連，整個網路結構更加複雜；
⑤要求頻帶利用率高、裝置效能好。
移動通訊由於自身特點，決定了在傳輸過程中產生三類不同的損耗和四種效應。三類損耗包括路徑損耗、大尺度衰落損耗、小尺度衰落損耗。四種效應包括陰影效應、遠近效應、多徑效應、都卜勒效應。
移動通訊的發展
移動通訊的標誌性發展歷程就是從大家熟悉的1g（模擬通訊）開始，到2g（gsm）、3g（cdma）、4g（lte）、5g的發展歷程。2023年貝爾實驗室研製小區制的移動**系統，建成了蜂窩狀移動通訊，大大提高了網路容量，開始了第一代通訊系統。20世界80年代數字移動通訊系統逐漸發展成熟，大大提高了系統容量，能提供語音、資料等多種服務。典型代表就是歐洲的gsm網路。20世紀末，第三代移動通訊的開發和推出，使移動通訊進入了全新的發展階段。全球三大主流標準包括：wcdma、cdma2000和td-scdma。2023年左右，4g通訊逐漸開始，典型代表是lte和wimax，4g增強了空**術，採用了ofdm和mimo技術。2023年，5g逐漸開始商用，為物聯網、ar、vr、自動駕駛等實現提供了有力技術支撐。
移動通訊是迅速發展，除了使用者的強烈需求推動外，還包括幾個方面提供的條件。首先，微電子的發展使得通訊裝置小型化成為可能，各種通訊終端被不斷推出，**也不斷降低。其次，創造性的提出了蜂窩網通訊概念。隨著使用者數增加，使用者資料傳輸速率需求不斷增強，大區制能提供的容量很快飽和，此時必須有新的通訊體制與之結合。這方面的重要突破就是貝爾實驗室提出的蜂窩網概念。蜂窩網也叫小區，實現了頻譜復用，大大提高了容量，真正解決了公用通訊頻譜資源的矛盾。第三，微處理器技術日趨成熟，及計算機技術的發展，為大型通訊網的管理和控制提供了技術支援。
無線通訊2．無線區域網
基於ieee 802.11標準的無線區域網允許在區域網路環境中使用未授權的2.4 ghz或5.3 ghz射頻波段進行無線連線。
無線區域網優點包括：靈活性和移動性、安裝便捷、易於網路規劃調整、故障定位容易、易於擴充套件等。不足之處包括：效能、速率、安全性等。無線區域網需要解決的技術要求包括：可靠性、相容性、速率、移動性、節能性、小型化、低**、電磁環境等。
3．無線都會網路
無線都會網路（wireless metropolitan area network，wman）是以無線方式構成的都會網路，提供面向網際網路的高速連線。無線都會網路的推出是為了滿足日益增長的寬頻無線接入（broadband wireless access，bwa）市場需求。ieee 802.16系列標準能同時解決物理層環境（室外射頻傳輸）和qos兩方面的問題，以滿足bwa和「最後一公里」接入市場的需要。802.16採用了ofdm技術，不是所有的ofdm都是相同的。802.11為了低功耗能力，ofdm是按照覆蓋十公尺或百公尺設計的，802.16的ofdm被設計成高功率，可覆蓋數十公里。
4．無線廣域網
wwan是採用無線網路把物理距離極為分散的區域網（lan）連線起來的通訊方式。wwan連線地理範圍較大，常常是乙個國家或是乙個洲，其目的是為了讓分布較遠的各區域網互連，它的結構分為末端系統（兩端的使用者集合）和通訊系統（中間鏈路）兩部分。ieee 802.20是wwan的重要標準。
無線通訊是通訊領域發展最快的部分，同時通訊發展越來越呈現出傳輸寬頻化、寬頻無線化、業務多樣化趨勢。當以光通訊為基礎的核心網已經具備超高速、超容量的特徵時，接入網建設就成為電信網發展必須解決的瓶頸。無線通訊以組網靈活、公升級方便特點收到業界青睞，但問題也很明顯。wifi、wimax等無線技術具有接入速率高、費用低的特點，使得利用wifi、wimax取代3g的呼聲很高。但是從覆蓋能力、速率能力、業務型別、前向擴充套件等多方面因素考慮，wifi、wimax更可能是3g技術的補充，而不是競爭對手。
運營商一直想把寬頻接入作為乙個增長點，但是由於未建立有效的盈利模式，一直發展不盡人意。因此運營商、裝置商、內容商必須尋求利益平衡，建立緊密的合作共贏關係。新技術的發展離不開與之相對應的應用，正確處理技術與市場的關係，簡歷適應市場需求的發展模式也應該成功寬頻無線通訊技術的發展思路。
短距離通訊隨筆
物聯網通訊基礎設施
在網路融合的大背景下，某種應用想自己搞一套通訊標準、通訊設施是很困難的，也是不明智的。單獨搞一套通訊標準、設施不僅沒有通訊頻譜，也會耗費巨大成本。通訊作為國家基礎設施，新技術必須生長在現有基礎設施之上的才有發展前景。所以物聯通通訊結合了已有的移動、無線通訊和有線通訊，真正的把現有設施作為資料傳輸的管道，不用單獨在裝置連線、資料傳輸這方面花費太大成本。
有線通訊和無線通訊
顧名思義，有線通訊就是通過線纜實現資料傳輸，無線通訊是通過電磁波傳輸資料，包括移動通訊和無線通訊。有線通訊傳輸速率更高，無線通訊電磁波暴露在空中，容易被竊取，安全性較低。而有線通訊有專門的線纜，相對安全一些。隨著3、4、5g無線通訊技術發展，無線傳輸速率也在不斷增大，有線通訊的場景也被無線通訊替代或融合。當然有線通訊也沒有閒著，有線通訊的速率也在不斷提公升，以光纖通訊為代表的有線通訊，被不可替代地用於骨幹網、核心網。
移動通訊方面無線、有線有著近乎明確的通訊負責範圍。無線通訊完成終端裝置到基站的接入。密集的基站幾乎覆蓋了整個城市、農村地區，無線接入充分利用了無線通訊的可移動性，不會讓人在打**的時候被綁在乙個固定的地方。但是資料上了基站後，資料量很大，再使用無線通訊已不可能，這時候有線通訊就可以發揮高速率的優勢。將骨幹網、核心網的資料通過專用的光纖鏈路傳輸到另乙個城市，大大節約了資料傳輸的時間和穩定性。資料到達另乙個城市後在通過基站傳送到另乙個終端，這樣一次資料傳輸就完成了。
近年來，區域性地區範圍內使用無線通訊逐漸成為趨勢，良好的移動性擺脫了線纜的束縛，再加上速率提公升，取代了很多有線通訊的場景。例如之前電腦都是用網線連線上網，現在wifi網速良好情況下，使用者逐漸開始使用wlan上網。城市安全監控裝置在速率可以保障的情況下，也可以使用無線進行通訊。這樣大大方便了網路改造和建設。前面也說了無線的穩定性、安全性、速率等方面比有線差一些。所以單純說有線好或者無線好是沒有意義的，需要結合實際使用場景，最終肯定是無線和有線相互補充，選擇最佳解決方案。
無線通訊標準參考：
移動通訊和無線通訊
移動通訊和無線通訊有很多相似的地方。移動通訊優勢在於移動性，比如在行駛的車輛、高鐵上仍能保持語音業務。無線通訊特點在於擺脫了線纜的束縛。移動通訊用基站提供接入，移動到不同地方的時候，終端會切換到相應基站覆蓋的小區裡，這樣保證了通訊的連續性。無線通訊一般是有乙個固定的接入點（access point），接入點通過類似於wifi的形式提供無線接入，有一定的覆蓋範圍。個人理解，無線通訊也類似於移動通訊一樣，ap模擬於乙個小型基站，在ap覆蓋範圍內，可以保持一定的通訊速率，遠離基站後通訊質量下降。如果相鄰ap能夠像基站一樣統一管理起來，提供無感知的ap切換就類似實現了移動性，目前的分布式路由器就和這個例子很相似。客廳、樓上樓下、廚房通過分布式路由提供wifi網路，裝置移動到不同位置，自動擇優選擇訊號強的接入點，保證連線的連續性和移動性。
移動通訊能實現小區切換、全區域基站管理。一方面是因為有運營商專門管理，另一方面是國家給不同運營商分配了專門的通訊頻段，是商業性質的產物。而無線通訊偏向於家庭、商場使用，覆蓋範圍相對較小，沒有專門管制、分配的頻譜，訊號比較雜亂。
物聯網通訊模式
上面講了各種通訊方式，包括有線通訊和無線通訊。每種通訊方式都有各自的特點和應用場景。物聯網應用場景多樣，每種場景可以根據自己的特點擊擇合適的通訊方式，總體可以分為蜂窩型和閘道器型。蜂窩網重點在於海量裝置的連線，閘道器型重點在於相對集中的、通訊密集的裝置連線。
nb-iot：窄帶物聯網，用於廣覆蓋、低功耗、低速率、經濟**效益低的連線場景。比如智慧型抄表，它不需要很高的頻寬，乙個月傳輸的資料量不大。但是對低能耗要求高，比如更換一次電池後需要使用好幾年。
elte-iot：企業無線專網，工業級的安全可靠連線標準，多業務融合網路。常見業務有語音、企業專線等。
工業閘道器：工業常用資料連線場景。
家庭智慧型網關（ont）：家庭常用的資料連線場景，比較通過wifi看電影、聽歌等。
物聯網專題2 物聯網通訊方式
要想實現物聯網，我們面對的首要問題就是，裝置如何接入網際網路。也就是說，我們的裝置和物聯網雲平台的接入方式是什麼，物聯網通訊方式主要有以下分類。2 傳統網際網路 wifi 乙太網 3 有線傳輸 4 近距離無限傳輸 433 315m zigbee lora 藍芽等 為什麼會有這麼多的物聯網通訊方式？原...
物聯網學習之路 物聯網通訊技術簡介
物聯網通訊特點 物聯網世界存在大量的感測類 控制類連線需求，這些連線一般對速率要求很低，但對功耗成本非常敏感，且分布很廣 海量。目前物聯網多採用無線通訊的方式進行組網連線，移動通訊方式仍是各種物聯網應用的主流方案，如車聯網 共享單車 智慧型電 水表等。但現有2g通訊技術無法滿足大量接入，3g 4g通...
物聯網通訊架構總結
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