物联网终端的物联网终端的基本原理及作用

主要包括单一功能终端和通用智能终端两种。
单一功能终端该类终端一般外部接口较少，设计简单，仅满足单一应用或单一应用的部分扩展，除了这种应用外，在不经过硬件修改的情况下无法应用在其他场合中。目前市场上此类终端较多，如汽车监控用的图像传输服务终端、电力监测用的终端、物流用的RFID终端，这些终端的功能单一，仅适用在特定场合，不能随应用变化进行功能改造和扩充等。因功能单一，所以该类终端的成本较低，也比较好标准化。
通用智能终端该类终端因考虑到行业应用的通用性，所以外部接口较多，设计复杂，能满足两种或更多场合的应用。它可以通过内部软件的设置、修改应用参数，或通过硬件模块的拆卸来满足不同的应用需求。该类模块一般涵盖了大部分应用对接口的需求，并具有网络连接的有线、无线多种接口方式，还扩展了如蓝牙、WIFI、Zigbee等接口，甚至预留一定的输出接口用于物联网应用中对“物”的控制等。该类终端开发难度大，成本高，未标准化，目前市面很少。 主要包括数据透传终端和非数据透传终端。
数据透传终端该类终端将输入口与应用软件之间建立起数据传输通路，使数据可以通过模块的输入口输入，通过软件原封不动的输出，表现给外界的方式相当于一个透明的通道，因此叫数据透传终端。目前，该类终端在物联网集成项目中得到大量采用。优点是很容易构建出符合应用的物联网系统，缺点是功能单一。在一些多路数据或多类型数据传输时，需要使用多个采集模块进行数据的合并处理后，才可通过该终端传输。否则，每一路数据都需要一个数据透传终端，这样会加大使用成本和系统的复杂程度。目前市面上的大部分通用终端都是数据透传终端。
非数据透传终端　该类终端一般将外部多接口的采集数据通过终端内的处理器合并后传输，因此具有多路同时传输优点，同时减少了终端数量。缺点是只能根据终端的外围接口选择应用，如果满足所有应用，该终端的外围接口种类就需要很多，在不太复杂的应用中会造成很多接口资源的浪费，因此接口的可插拔设计是此类终端的共同特点，前文提到的通用智能终端就属于此类终端。数据传输应用协议在终端内已集成，作为多功能应用，通常需要提供二次开发接口。目前市面上该类终端较少。

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位，重要性不言而喻。值得注意的是，目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商，掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种，一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司；二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商，包括微芯 科技 （Microchip）等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段，传输距离长达100米，具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac，速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段， 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee

ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达254个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事？举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线，但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。

ble低功耗蓝牙模块应用于物联网的几大优势：

蓝牙技术为何能够如此广泛地应用于互联设备中？主要原因在于它能够通过平价的小型设备建立低功耗连接，从而与任何位置的任何设备连接起来。

优势1：超低功耗

低功耗蓝牙模块利用许多智能手段最大限度地降低功耗，使得ble蓝牙模块拥有超低的峰值功耗、平均功耗和待机功耗，一颗纽扣电池就可以供低功耗蓝牙模块运行数年之久。

技术在不断进步，如今蓝牙半导体越来越完善，越来越多的人习惯一直将蓝牙设置为开启状态，而这对电池寿命的影响几乎可以忽略不计。

优势2：简化连接配置过程

低功耗蓝牙模块可提供无缝连接解决方案的应用，配置的过程也变得非常简单。

优势3：超快连接速度

蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源），此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。

优势4：超长连接距离，增强无线覆盖范围

目前蓝牙40/41/42低功耗蓝牙模块的连接距离在30米—100米之间，ble蓝牙50模块的连接距离会更远，可以达到300米左右。

优势5：完全向下兼容

低功耗蓝牙完全向下兼容的更新机制有利于蓝牙产品的更新换代，新的蓝牙版本和旧的蓝牙版本互相兼容。

优势6：低成本

目前低功耗蓝牙模块已经应用于物联网的各个领域，比如智能穿戴领域，蓝牙是可穿戴设备实现通信的第一步。无论是佩戴在你手腕上的设备，还是头戴式或入耳式设备，它们与你手机之间的连接，甚至与更广阔的世界建立连接的第一步都是起始于蓝牙。对于正在考虑开发新型产品的开发者而言，低功耗蓝牙模块将是物联网消费级互联的首选。

天工测控是国内专业的ble低功耗蓝牙模块厂商，已推出的ble低功耗蓝牙模块包括蓝牙40/42/50模块，蓝牙芯片使用的是Nordic的低功耗蓝牙芯片系列，包括nrf51802/51822/52832/52840等，更多蓝牙模块详情可访问天工测控官网或阿里店铺。

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