随着物联网的逐渐铺开，人们已经在生活中看到了越来越多的物联网模块：智能水表，共享单车，等等。目前的物联网仍然主要由运营商推动，物联网模块需要使用标准蜂窝协议与基站通讯。由于基站需要覆盖尽可能大的面积，因此物联网模块需要能做到在距离基站很远时仍能通讯，这就对于物联网模块的射频发射功率有了很高的要求;从另一个角度来说，物联网模块在做无线通讯时仍然需要消耗高达30mA的电流，这使得目前的物联网模组仍然需要配合较高容量的电池(如五号电池)才能工作，这也导致了物联网模组的尺寸很难做小。
为了能进一步普及物联网，必须克服这个功耗以及尺寸的限制。例如，如果未来要把物联网做到植入人体内，则不可能再搭配五号电池，而必须使用更小的电池甚至使用能量获取系统从环境中获取能量彻底摆脱电池的限制。为了实现这个目标，从通讯协议上说，可以使用更低功耗的自组网技术，类似BLE;而从电路实现上，则必须使用创新电路来降低功耗。
能量获取技术
根据之前的讨论，目前电池的尺寸和成本都已经成为了限制IoT设备近一步进入潜在市场的瓶颈。那么，有没有可能使用从环境中获得能量来支持物联网节点工作呢这种从环境中获取能量来支持物联网节点工作的模块叫做“能量获取”(energy harvesting)，目前能量获取电路芯片的研究已经成为了研究领域的热门方向。
目前最成熟的能量获取系统可以说是太阳能电池。传统太阳能电池能提供较好的能量获取效率，但是付出的代价是难以集成到CMOS芯片上。最近，不少研究机构都在使用新型CMOS太阳能电池，从而可以和物联网节点的其他模块集成到同一块芯片上，大大增加了集成度并减小模组尺寸。当然，集成在CMOS芯片上的太阳能电池需要付出低能量输出的代价，目前常见的CMOS片上太阳能电池在室内灯光下能提供nW等级的功率输出，而在强光下能提供uW级别的功率输出，这就对物联网模组的整体功耗优化提出了很高的要求。另一方面，也可以将能量获取与小尺寸微型电池配合使用，当光照较好时使用太阳能电池而在光照较弱时使用备用电池，从而提升整体物联网模组的电池寿命。
除了太阳能电池外，另一个广为人知的环境能量就是WiFi信号。今年ISSCC上，来自俄勒冈州立大学的研究组发表了从环境中的WiFi信号获取能量的芯片。先来点背景知识：WiFi的最大发射功率是30dBm(即1W)，在简单的环境里(即没有遮挡等)信号功率随着与发射设备的距离平方衰减，在距离3m左右的距离信号功率就衰减到了1uW(-30dBm)左右，而如果有物体遮挡则会导致功率更小。俄勒冈州立大学发表的论文中，芯片配合直径为15cm的天线可以在非常低的无线信号功率(-33dBm即500nW)下也能工作给电池充电，能量获取效率在5-10%左右(即在距离发射源3m的情况下输出功率在50nW左右)。因此，WiFi信号也可以用来给物联网模组提供能量，但是其输出功率在现实的距离上也不大，同样也需要节点模组对于功耗做深度优化。
另外，机械能也可以作为物联网节点的能量获取来源。压电效应可以把机械能转换为电能，从而使用压电材料(例如压电MEMS)就能为物联网节点充电。使用压电材料做能量源的典型应用包括各种智能城市和工业应用，例如当有车压过减速带的时候，减速带下的物联网传感器上的压电材料可以利用车辆压力的机械能给传感器充电并唤醒传感器，从而实现车辆数量统计等。这样，机械压力即可以作为需要测量的信号，其本身又可以作为能量源，所以在没有信号的时候就无需浪费能量了!压电材料的输出功率随着机械能的大小不同会有很大的区别，一般在nW-mW的数量级范围。
唤醒式无线系统
传统的IoT无线收发系统使用的往往是周期性通讯或主动事件驱动通讯的方案。周期性通讯指的是IoT节点定期打开与中心节点通讯，并在其他时间休眠;事件驱动通讯则是指IoT节点仅仅在传感器监测到特定事件时才与中心节点通讯，而其它时候都休眠。
在这两种模式中，都需要IoT节点主动与中心节点建立连接并通讯。然而，这个建立连接的过程是非常消耗能量的。因此，唤醒式无线系统的概念就应运而生。
什么是唤醒式无线系统就是该该系统在大多数时候都是休眠的，仅仅当主节点发射特定信号时才会唤醒无线系统。换句话说，连接的建立这个耗费能量的过程并不由IoT节点来完成，而是由中心节点通过发送唤醒信号来完成。
当建立连接的事件由中心节点来驱动时，一切都变得简单。首先，中心节点可以发射一段射频信号，而IoT节点可以通过能量获取(energy harvesting)电路从该射频信号中获取能量为内部电容充电。当IoT节点的电容充电完毕后，无线连接系统就可以使用电容里的能量来发射射频信号与中心节点通讯。这样一来，就可以做到无电池 *** 作。想象一下，如果不是使用唤醒式无线系统，而是使用IoT主动连接的话，无电池就会变得困难，因为无法保证IoT节点在需要通讯的时候在节点内有足够的能量。反之，现在使用唤醒式系统，中心节点在需要IoT节点工作时首先为其充电唤醒，就能保证每次IoT节点都有足够能量通讯。
那么，这样的唤醒式无线系统功耗有多低呢在2016年的ISSCC上，来自初创公司PsiKick发表的支持BLE网络的唤醒式接收机在做无线通讯时仅需要400 nW的功耗，而到了2017年ISSCC，加州大学圣地亚哥分校发表的唤醒式接收机更是把功耗做到了45 nW，比起传统需要毫瓦级的IoT芯片小了4-6个数量级!
来自UCSD的45 nW超低功耗唤醒式接收机
反射调制系统
唤醒式接收机主要解决了无线链路中如何低功耗接收信号的问题，但是在如果使用传统的发射机，则还是需要主动发射射频信号。发射机也是非常费电的，发射信号时所需的功耗常常要达到毫瓦数量级。那么，有没有可能在发射机处也做一些创新，降低功耗呢
确实已经有人另辟蹊径，想到了不发射射频信号也能把IoT节点传感器的信息传输出去的办法，就是由华盛顿大学研究人员提出的使用发射调制。反射调制有点像在航海和野外探险中的日光信号镜，日光信号镜通过不同角度的反射太阳光来传递信息。在这里，信号的载体是太阳光，但是太阳光能量并非传递信号的人发射的，而是作为第三方的太阳提供的。类似的，华盛顿大学研究人员提出的办法也是这样：中心节点发射射频信号，IoT节点则传感器的输出来改变(调制)天线的发射系数，这样中心节点通过检测反射信号就可以接收IoT节点的信号。在整个过程中IoT节点并没有发射射频信号，而是反射中心节点发出的射频信号，这样就实现了超低功耗。
华盛顿大学的Shyam Gollakota教授率领的研究组在反射调制实现的超低功耗IoT领域目前已经完成了三个相关项目。去年，他们完成了passive WiFi和interscatter项目。Passive WiFi用于长距离反射通信，使用WiFi路由器发射功率相对较高的射频信号，而IoT节点则调制天线反射系数来传递信息。多个IoT节点可以共存，并使用类似CDMA扩频的方式来同时发射信息。interscatter则用于短距离数据传输，使用移动设备发射功率较低的射频信号，而IoT节点则调制该射频信号的反射来实现信息传输的目的。Passive WiFi和interscatter芯片的功耗都在10-20微瓦附近，比起动辄毫瓦级别的传统IoT无线芯片小了几个数量级，同时也为物联网节点进入人体内等应用场景铺平了道路。
Passive WiFi(上)与Interscatter(下)使用反射调制，分别针对长距离与短距离应用。
Passive WiFi和Interscatter还需要使用电信号因此需要供电，而Gollakota教授最近发表的Printed WiFi则是更进一步，完全不需要供电了!
在物联网的应用中，许多需要检测的物理量其实不是电信号，例如速度，液体流量等等。这些物理量虽然不是电物理量，但是由于目前主流的信号处理和传输都是使用电子系统，因此传统的做法还是使用传感器电子芯片把这些物理量转化为电信号，之后再用无线连接传输出去。其实，这一步转化过程并非必要，而且会引入额外的能量消耗。Printed WiFi的创新之处就是使用机械系统去调制天线的反射系数，从而通过反射调制把这些物理量传输出去。这样，在IoT节点就完全避免了电子系统，从而真正实现无电池工作!
目前，这些机械系统使用3D打印的方式制作，这也是该项目取名Printed WiFi的原因。
上图是Printed WiFi的一个例子，即转速传感器。d簧、齿轮等机械器件在上方测速仪旋转时会周期性地闭合/打开最下方天线(slot antenna)中的开关，从而周期性地(周期即旋转速度)改变最下方天线的反射特性，这样中心节点只要通过反射射频信号就能读出旋转速度。最下方的图是该传感器在不同转速时的反射信号在时间域的变化情况，可见通过反射信号可以把转速信息提取出来。
超低功耗传感器
物联网节点最基本的目标就是提供传感功能，因此超低功耗传感器也是必不可少。目前，温度、光照传感器在经过深度优化后已经可以实现nW-uW数量级的功耗，而在智能音响中得到广泛应用的声音传感器则往往要消耗mW数量级甚至更高的功耗，因此成为了下一步突破研发的重点。
在声音传感器领域，最近的突破来自于压电MEMS。传统的声音传感器(即麦克风)必须把整个系统(包括后端ADC和DSP)一直处于活动待机状态，以避免错过任何有用的声音信号，因此平均功耗在接近mW这样的数量级。然而，在不少环境下，这样的系统其实造成了能量的浪费，因为大多数时候环境里可能并没有声音，造成了ADC、DSP等模组能量的浪费。而使用压电MEMS可以避免这样的问题：当没有声音信号时，压电MEMS系统处于休眠状态，仅仅前端压电MEMS麦克风在待命，而后端的ADC、DSP都处于休眠状态，整体功耗在uW数量级。而一旦有用声音信号出现并被压电MEMS检测到，则压电MEMS麦克风可以输出唤醒信号将后面的ADC和DSP唤醒，从而不错过有用信号。因此，整体声音传感器的平均功耗可以在常规的应用场景下可以控制在uW数量级，从而使声音传感器可以进入更多应用场景。
超低功耗MCU
物联网节点里的最后一个关键模组是MCU。MCU作为控制整个物联网节点的核心模组，其功耗也往往不可忽视。如何减小MCU的功耗MCU功耗一般分为静态漏电和动态功耗两部分。在静态漏电部分，为了减小漏电，可以做的是减小电源电压，以及使用低漏电的标准单元设计。在动态功耗部分，我们可以减小电源电压或者降低时钟频率来降低功耗。由此可见，降低电源电压可以同时降低静态漏电和动态功耗，因此能将电源电压降低的亚阈值电路设计就成了超低功耗MCU设计的必由之路。举例来说，将电源电压由12V降低到05V可以将动态功耗降低接近6倍，而静态漏电更是指数级下降。当然，亚阈值电路设计会涉及一些设计流程方面的挑战，例如如何确定亚阈值门电路的延迟，建立/保持时间等都需要仔细仿真和优化。在学术界，弗吉尼亚大学的研究组发布了动态功耗低至500nW的传感器SoC，其中除了MCU之外还包括了计算加速和无线基带。在已经商业化的技术方面，初创公司Ambiq的Apollo系列MCU可以实现35uA/MHz的超低功耗，其设计使用了Ambiq拥有多年积累的SPOT亚阈值设计技术。在未来，我们可望可以看到功耗低至nW数量级的MCU，从而为使用能量获取技术的物联网节点铺平道路。
结语
随着物联网的发展，目前第一代广域物联网已经快速铺开走进了千家万户。然而，广域物联网节点由于必须满足覆盖需求，因此射频功耗很难做小，从而限制了应用场景(例如人体内传感器等无法使用大容量电池的场景)。局域物联网将会成为物联网发展的下一步，本文介绍的能量获取技术配合超低功耗无线通信、MCU和传感器可望让物联网节点突破传统的限制，在尺寸和电池寿命方面都得到革命性的突破，从而为物联网进入可植入式传感器等新应用铺平道路。
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另一家基于蓝牙技术推出的无源物联网方案的公司为Atmosic，是一家创新型无晶圆厂半导体公司，该公司宣称在超低功耗射频、射频唤醒和受控能量收集三大技术方面发力。 其中，超低功耗射频技术是在蓝牙5平台上实现了超低功耗射频功能；射频唤醒技术是为射频提供了轻度休眠模式和深度休眠模式两套感知系统；受控能量收集技术目的是保证功能稳定可用，同时最大限度减少设备和系统对电池电源的依赖。在三大技术支持下，Atmosic目前有两款蓝牙芯片产品，其中其M3系列产品综合应用这三大技术，支持无电池状态下的运行。目前，该公司产品已用于医疗、穿戴设备等领域。
基于WiFi和LoRa的无源物联网创新，笔者在《彻底抛弃电池，5G支持无源物联网，比NB-IoT影响更广泛的技术要来了？》一文中也进行了介绍，主要源于 美国华盛顿大学电子工程学院的研究人员提出了通过对射频信号的反射调制技术来实现无源设备供电和传输数据。 在这一技术指引下，该研究团队研发除了Passive WiFi的无源技术，并进一步将该技术用于LoRa中，实现数百米长距离无源节点传输。
上月， 华为常务董事、ICT产品与解决方案总裁汪涛在一次公开演讲中，提出了面向55G的无源物联网设想，希望5G网络能将无源物联网纳入其中，5G无源物联网的 探索 开始。
虽然无源物联网会带来海量的连接规模，但目前相关技术还并不成熟，接下来可能会经过百家争鸣阶段，随着商用落地，部分技术会形成事实标准，在此之后推动无源物联网规模快速扩展。从目前看，无源物联网发展还是非常分散，正如LPWAN发展历程一样，这一过程也需要很长时间，建立产业生态更为关键。
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一次电池物联网设备
许多小型IoT器件要求用一次电池长期工作。
因此，在为传感器、MCU、无线通信各功能供应超低消耗工作且高效电源的同时，电池控制、监视也变得重要。在此，将示例一种解决方案，其添加了一般且适合电池长期工作的电源配置及切断运输和不使用时的电源消耗的功能。
备注：关于锂一次电池
30V是二氧化锰型 / 36V是亚硫酰氯型
解决方案概要
关于升压IC
电路框图(a)是可将MCU直接连接到电池的情况。简单的IoT/安全/可穿戴/医疗的小型器件多为这种结构。
近年来，在18V～38V的大范围内工作的MCU越来越多，这种情况下，无需使用电源IC，即可直接连接到电池使用。对此，RF和传感器需要33V的固定电压，即使工作电压宽也为了要满足规格，大多需要一定电压以上的电压，即需要升压IC。RF和传感器不会一直工作，有时RF也会每天通信一次，而且是几秒钟。
此外，即使看起来像一直在工作，其实有很多情况是通过细致地ON/OFF控制降低消耗电流，使电池耐用。为实现上述工作，在需要时，MCU将对RF和传感器的工作进行ON/OFF控制。此外停止时，不仅会停止RF和传感器的功能，还会使升压IC及稳压器停止工作，可长时间使用电池。要抑制工作时的纹波，使其噪声频率恒定，PWM固定型适合。
如果轻载的工作状态存在，则使用PWM/PFM转换（自动切换工作模式）型。此外，要抑制EMI，并使其小型化，线圈一体型适合。升压 DC/DC
XCL102: PWM, 线圈一体型XCL103: PWM/PFM, 线圈一体型XC9141: PWM, 外置线圈XC9142: PWM/PFM, 外置线圈关于LDO
为了使RF和传感器的电源噪声更低，有时会在升压IC的后级使用稳压器。具有高纹波抑制比/低噪声并且良好的负载瞬态响应特性的高速LDO最适合于消耗电流的陡峭变化的RF部位此外，传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下，也有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。稳压器XC6233: 高速
XC6215: 低消耗
关于RESET IC
监视电池电压，电压下降时，向MCU发送信号。使用超低消耗型，抑制对电池的负担。
关于改善电池的耐久性的解决方案 / Push Button Load SW
电路框图(b)是一种通过添加Push Button负载开关，功能追加和大幅度改善电池的耐久性的解决方案。为了共享MCU控制和按钮控制需要开关引脚右侧的SBD和MCU的VDD的上拉电阻是需要的。
Push Button 负载开关XC6194: 1A SW内置XC6193: 支持外置Pch驱动大电流本解决方案具有以下很大的优点。
1、防止从产品出货到开始使用的电池放电
被称为“Storage模式”、“Ship模式”。最适合不能拆卸电池的设备。此时的消耗电流几乎为0。通过按下按钮，即可开始使用。当然，可与此IC共享MCU控制用的按钮。
2、可用作主电源ON-OFF开关
可用按钮代替机械开关进行ON-OFF。例如，最适合防水设备。MCU可向SHDN引脚发送信号，并关闭Push Button负载开关。此外，我们还准备了可通过长按按钮关闭Push Button负载开关的类型。
3、解除死机
设备死机等异常时，可有效利用长按按钮的OFF功能。选择长达5秒或10秒的类型误 *** 作而关闭的可能性会降低，适用于死机对策。关闭后，再次按下按钮即可使之正常启动。并且Push Button负载开关作为对电池有益的功能，具有以下特点。
通过冲击电流防止功能，抑制启动时的冲击电流
启动完成后有PG引脚输出可起动使下一级电源IC和MCU工作。
如上所述，即使是以直接连接到电池工作的MCU为核心的简单的IoT器件，稍微花点功夫就可进一步改善电池的耐久性和容易满足小型高灵敏度要求。
Li-ion Polymer互联网设备
虽然是电池工作，但传感器和通信的频率高且功能复杂的IoT器件大多使用Li-ion/Polymer二次电池。对一次电池的充电控制和配合电源电压的超低消耗降压DCDC的追加是有代表性的电源解决方案。
解决方案概要
关于CHARGER IC
使用Li-ion/Polymer的IoT器件需要充电用电池充电IC和将电压降至MCU的电源电压范围内的降压DC/DC或稳压器。首先，我将说明电池充电IC的用法。充电电压（CV : Charge Voltage）和充电电流（CC : Charge Current）是基本选择。根据所需的充电电流，选择充电IC和电阻RISET。
电池充电ICXC6808: 5mA ~ 40mAXC6803: 40mA ~ 280mAXC6804: 200 mA ~ 800 mA本电路框的Li-ion/Polymer电池是内置NTC，外置PCM（电池保护电路）的情况。无论内置/外置都需要PCM。关于NTC，如果没有内置在电池中，请注意放置场所并将其外置。如果不需要NTC，请通过电池充电IC指定的方法处理NTC连接引脚。这里显示充电状态的CSO引脚已用于向MCU发送充电情况。CSO引脚为N沟开漏输出，已通过电阻上拉到MCU的电源，以使信号的“H”电平与MCU的I/O电压范围相匹配。
如果用LED显示充电状态，则通过限制电流用电阻驱动LED，使该电源从VIN获得。这是为了避免用充电IC供应的充电电流驱动LED。VIN中放置了浪涌保护用TVS。因为是外部引脚，可能会有ESD等浪涌、及劣质USB适配器在无负载时也可能会产生相当高的电压，要用TVS和齐纳二极管采取对策。
此外，在充电的同时使用负载电流的情况、或一直供电5V，将Li-ion/Polymer电池用于备用时，可使用具有从VIN或电池两者输出提供适当电流的Current Path功能的高功能充电IC。带Current Path和Shutdown 电池充电ICXC6806关于MCU专用降压DC/DC及LDO
Li-ion/Polymer电池高达CV = 42V或435V，一般来说，最大38V左右的MCU需要降压DC/DC或稳压器。在IoT设备中，MCU许多期间在Sleep状态下工作，因此IOUT从μA级（Sleep时）到100mA以上（工作峰值时）必须高效。通过将在超低消耗的同时搭载输出电压切换（VSET）功能的降压DC/DC用于此用途，可进一步改善电池的耐久性。如果使用输出电压切换功能，即使使用电流相同也能降低工作电压，可大大降低功耗。一般来说，MCU因内置的RF、模数和高速运算等，所以在工作时需要较高的电源电压，但可在Sleep时以最小电压工作。例如，Sleep时通过将VOUT从30V降至18V，可减少MCU的功耗，大幅改善电池的耐久性。降圧DC/DCXC9276: Iq = 200nA, 输出电压切换功能XCL210: 线圈一体型 Iq = 05μA (无输出电压切换功能)如果要廉价配置解决方案，稳压器适合。
此外在可充电的应用程序中，即使是效率低下的稳压器，有时也会被判断没有问题而使用。稳压器XC6504: Iq = 06μA, 无需输出电容
关于RF/Sensor专用降压DC/DC及LDO
RF和传感器也因电池电压高而需要降压DC/DC和稳压器。
仅在需要MCU时，设CE=“H”，工作降压DC/DC，向RF和传感器供应电压使之工作。停止时，不仅会停止RF和传感器的功能，也会停止降压DC/DC的工作，可使电池长时间使用。要抑制工作时的纹波，使其噪声频率恒定，PWM固定型适合。如果有轻载的工作状态，则使用PWM/PFM转换（自动切换工作模式）型。如果要使用稳压器，高纹波抑制/低噪声且像RF一样的消耗电流变化陡峭的负载瞬态响应出色的高速LDO最适合。此外，传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下，会有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。稳压器XC6233: 高速XC6215: 低消耗
关于RESET IC
使用超低消耗电压检测器可监视电池电压。MCU的电源电压与检测的电池电压不同，因此要使用N沟开漏型，通过电阻上拉到MCU的电源电压，并将信号传递给MCU。如果想降低检测后的上拉电阻消耗电流，将监测（VSEN）引脚从电源（VIN）引脚中分离，并使用CMOS输出型。通过从MCU的电源电压获得电源，可使用CMOS输出型。电压检测器XC6136 N型: Iq～100nA (N型 : N沟开漏输出)XC6135 C型: Iq～100nA，传感引脚分离型 (C型 : CMOS输出)关于Push Button重启控制器
关于作为死机对策而附加的Push Button重启控制器。
Push Button重启控制器XC6190Li-ion/Polymer的IoT设备一般不能拆卸电池，所以需要在死机等设备异常时进行复位并使之重新启动的功能。本例中有两个MCU控制用按钮，Push Button重启控制器与其共同使用。死机时，同时持续按下两个开关，规定的时间过去后，RSTB下降到“L”，可复位MCU。RSTB为N沟开漏输出，因此将上拉到MCU的电源电压。这里是向MCU发送了RESETB信号，另外也有例如控制驱动MCU电源的降压DC/DC的CE，通过长按RESET关闭DC/DC来强制重新启动的方法。如上所述，通过配置最合适功能的IC，可实现简单而工业设备所需的低噪声、长寿命的高性能IoT设备。
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一篇文章看懂什么是NB-IoT和物联网 NB-IOT是一种物联网实现技术 同zigbee及wifi一样 属于物联网的重要分支 NB-IOT是基于基于蜂窝的窄带物联网，它拥有低功耗的特点 跟zigbee一样 但是传输速率要大于zigbee 而wifi则消耗较大的功耗 但是传输速率比它们都要大
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支援低功耗装置在广域网的蜂窝资料连线，也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支援待机时间长、对网路连线要求较高装置的高效连线。据说NB-IoT装置电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝资料连线覆盖。
都是远距离无线传输，只是各自的应用领域不同而已。
LoRa比较适合区域网，自己管理资料，自己架设基站进行资料处理，比如一个农场、一个蔬菜基地等。
NB-IoT较适合广域网部署，应用领域比较适合广泛部署，一个特征应用比如共享单车就比较适合NB而不适合LoRa，比较像是3/4G跟WiFi的关系。
LoRa：基站需要自己管理，可以类比为自己家里WIFI路由器，手机连结WIFI上网
NB-IoT：基站运营商已经给你建好，要传输付钱即可，资料走运营商网路，可以类比为目前的手机3/4G上网
LoRa、SigFox因为出现的时间较早，且较基于授权频谱的LPWA技术更为成熟，也可以规模商用，能够满足当时部分使用者的需要，因此获得了运营商的选择。在市场上，基于非授权频谱的LPWA技术，主要是LoRa、SigFox为主。
随着技术的进步和发展，到了2016年，NB-IoT和eMTC这两项技术出现了，并且这两项技术都采用统一的3GPP标准来扩充套件物联网。这项技术具有行业标准的属性，是开放的，并且采用的技术方向是向5G进行逐步演进，标准会不断的提升和演进。
一篇文章看懂什么是工业40 这篇接地气的文章告诉你——什么叫工业40 导读：工业40到底是个啥，本来答应给他单独讲一遍，后来一想，不如整理下材料和思路，一块分享给大家，所以今天就跟大家谈谈这个神秘的工业40吧。
早年从事过工业自动化行业，后来为了赚点讲课费做零花。
工业40第一重天：智慧生产
之前我们说过，生产装置和管理资讯系统也各自连线起来，并且装置和资讯系统之间也连线起来了。你有没有觉得还缺点什么？没错，就是生产的原材料和生产装置还没有连线起来。
这个时候，我们就需要一个东西，叫做RFID，射频识别技术。估计你听不懂，简单来说，这玩意儿就相当于一个二维码，可以自带一些资讯，他比二维码牛叉的地方，在于他可以无线通讯。
我还是来描述一个场景，百事可乐的生产车间里，生产线上连续过来了三个瓶子，每个瓶子都自带一个二维码，里面记录著这是为张三、李四和王二麻子定制的可乐。
第一个瓶子走到灌装处时，通过二维码的无线通讯告诉中控室的控制器，说张三喜欢甜一点的，多放糖，然后控制器就告诉灌装机器手，“加二斤白糖！”（张三真倒霉……）。
第二个瓶子过来，说李四是糖尿病，不要糖，控制器就告诉机器手，“这货不要糖！”
第三个瓶子过来，说王二麻子要的是芬达，控制就告诉灌可乐的机械手“你歇会”，再告诉灌芬达的机械手，“你上！”
看到了，多品种、小批量、定制生产，每一灌可乐从你在网上下单的那一刻起，他就是为你定制的，他所有的特性，都是符合你的喜好的。
这就是智慧生产。
工业40第二重天：智慧产品
生产的过程智慧化了，那么作为成品的工业产品，也同样可以智慧化，这个不难理解，你们看到的什么智慧手环、智慧脚踏车、智慧跑鞋等等智慧硬体都是这个思路。就是把产品作为一个数据采集端，不断的采集使用者的资料并上传到云端去，方便使用者进行管理。
德美工业40和工业网际网路的核心分歧之一，就是先干智慧工厂，还是先搞智慧产品。德国希望前者，美国希望后者。至于中国，我们就搞加，还是加这个东西好，正加反加都行。
工业40第三重天：生产服务化
刚才说了，智慧产品会不断地采集使用者的资料和状态，并上传给厂商，这个就使一种新的商业模式成为可能，向服务收费。我好多年前在西门子的时候，西门子就提出来向服务收费，当时我觉得这是德国佬拍脑袋想出来的傻×决定，但是现在我才明白这是若干年前就已经开始为工业40的生产服务化布局了。你对西门子的印象是什么？冰箱？你个糊涂蛋，西门子这些年已经悄然并购了多家著名软体公司，成为仅次于SAP的欧洲第二大软体公司了。
这个服务是什么呢？比如西门子生产一台高铁的牵引电机，以往就是直接卖一台电机而已，现在这台电机在执行过程中，会不断的把资料传回给西门子的工厂，这样西门子就知道你的电机现在的执行状况，以及什么时候需要检修了。高铁厂商以往是怎么做的？一刀切，定一个时间，到时间了不管该不该修都去修一下，更我们汽车保养没什么差别。现在西门子可以告诉你什么时候需要修什么时候需要养护，你要想知道，对不起，给钱。
再举个例子，智慧产品实现后，每一辆汽车都会不断地采集周边的资料，来决定自己的行驶路线，整个运输系统会完全服务化，任何人都不需要再买车，有一天也许自己开车会成为严重的违法行为，因为装置是智慧的，而人确是不可控的。
在这个阶段，所有的生产厂商都会向服务商转型。
工业40第四重天：云工厂
当工厂的两化融合进一步深入的时候，另一种新的商业模式就有要孕育而生了，这就是云工厂。
工厂里的装置现在也是智慧的了，他们也在不断地采集自己的资料上传到工业网际网路上，此时我们就可以看到，哪些工厂的哪些生产线正在满负荷运转，哪些是有空闲的。那么这些存在空闲的工厂，就可以出卖自己的生产能力，为其他需要的人去进行生产。
网际网路行业为什么发展的这么快，就是因为创业者只需要专注于产品和模式创新，不需要自己去买一个伺服器，而是直接租用云端的服务就行了。而目前工业的创业者，还是要不断地纠结于找OEM代工还是自建工厂中，这个极大地限制了工业领域的创新。当云工厂实现的时候，我预言中国的工业领域将出现一个比网际网路大百倍以上的创新和创业浪潮，那个时候这个社会的一切都将被深刻的改变。
工业40第五重天：跨界打击
网际网路行业天天说降维打击传统行业，什么谷歌小米阿里巴巴乐视，可是我告诉你，当工业40进入第五重天时，工业企业的跨界打击将比这些网际网路企业猛烈百倍。这个过程将从根本上撼动现代经济学和管理学的根基，重塑整个商业社会。
举个例子，一个生产手表的厂商，这个表每天贴着你的身体，采集你身体的各项资料，这些资料对于手表厂商也许没啥用，但是对于保险公司就是个金库，这个时候，手表厂商摇身一变，就能成为最好的保险公司。
当自动化和资讯化深度融合的时候，跨界竞争将成为一种常态，所有的商业模式都将被重塑。
工业40大圆满：黑客帝国
整个工业40过程，就是自动化和资讯化不断融合的过程，也是用软体重新定义世界的过程。
在未来，多元宇宙将在虚拟世界成为现实，一个现实的世界将对应无数个虚拟世界。改变现实世界，虚拟世界会改变；改变虚拟世界，现实世界也会改变。一切都在基于资料被精确的控制当中，人类的大部分体力劳动和脑力劳动都将被机器和人工智慧所取代，所有当下的经济学原理都将不再试用，还将有可能引发道德伦理问题。但是我相信有一些东西是不会变的，人类的爱、责任、勇敢，对未来和自由的向往，以及永无止境的奋斗。生生不息！
好吧，现在大谈黑客帝国似乎有些遥远，那就谈谈科理咨询的2016年德国汉诺威工业展与工业40标杆学习之旅吧！科理咨询带着学员都学到了什么呢？请关注随后的系列报道。
nbiot和emtc应该是比较相似，因为都基于LTE技术
而其他非LTE系列的物联网就根本不同了
NB-IoT是narrowbandinterofthings,即窄带物联网技术，是LPWA技术的一种。LTECategoryM2也被称为Narrow-BandIoT（NB-IoT）没有Cat-NB的说法
物联网《NB-IoT已经来了，LTE-V还会远吗 1、实现无人驾驶，单车智慧+汽车联网，两手都要硬
当前市场忽视了通讯网路对于无人驾驶的关键作用。之前大家讨论的更多的是单车智慧，而要实现最终的无人驾驶，必需单车智慧和汽车联网相辅相成，特斯拉事故已经说明，仅仅单车智慧是不够的。实现汽车联网的通讯网路必须具备低时延、大频宽的效能，实现车与车、车与路之间的通讯，而目前包括 NB-IoT、4G 等网路均不符合要求，必须要有专用的车联网通讯标准。
2、抢夺车联网标准，中国推出 LTE-V
中国是世界第一大的汽车市场，同时中国通讯产业又具备全球竞争力，出于通讯安全的考虑，中国工信部正在积极推动自主化的车联网标准。华为、大唐等主导的车联网标准 LTE-V 预计在 2016 下半年和 2017 上半年分步冻结，2018 年商用推广，抢在美国强制推广之前（DSRC）。同时，我国 8 月份将释出“智慧网联汽车发展技术路线图”，我们判断，LTE-V 将是其中的重要内容之一。
历史悠久：贵州茅台酒独产于中国的贵州省遵义县仁怀镇，是与苏格兰威士忌、法国科涅克白兰地齐名的三大蒸馏名酒之一，是大曲酱香型白酒的鼻祖。
品质优越：被尊为“国酒”。他具有色清透明、醇香馥郁、入口柔绵、清冽甘爽、回香持久的特点，人们把茅台酒独有的香味称为“茅香”，是我国酱香型风格最完美的典型。
一张图看懂什么是物联网
物联网是网际网路的延伸，可以说是网际网路的一种应用。物联网通过各种感知装置，如射频识别、感测器、红外等，将资讯传送到接收器，再通过网际网路传送，通过高层应用进行资讯处理，达到“感知”的目的。
一篇文章弄懂什么是虹膜识别 美国智库 Acuity Market Intelligence
曾发表过一份《生物识别的未来》报告，报告显示，虹膜识别技术将在未来10—15年迅速普及，并占全球生物特征识别16%的市场份额，虹膜识别产品总产值也将达到35亿美元。毕竟无需赘言，在智慧手机之外，未来整个IOT产业的崛起理论上都可被视作虹膜技术普及的基石——你知道，当万物互联时代来临，资料安全牵一发而动全身，人们都在企盼一种与机器更安全的互动方式。
拜好莱坞所赐，如下场景早已被视作未来理所当然的一部分：某Boss级人物神色淡定或慌张地进入实验室等神秘部门，他只需要“看一眼”萤幕即可来去自如。事实上，虹膜识别并不是一个初生事物，基于虹膜扫描识别身份的理论认知可追溯到上世纪30年代，并于90年代逐渐实现商业化落地，如今也已应用在诸如金融， ，机场和军方等现实中貌似类似“神秘部门”的地方。但如你所知，人类历史的底层驱动力永远都是技术以及让技术大范围扩散的商业，遵循着与计算机，网际网路，智慧手机等颠覆性技术的相似步伐，如今虹膜识别也正在从特定领域推广至普通消费人群之中。最直观的例子当然来自三星刚释出的Galaxy
Note7，这是虹膜识别技术第一次被添置在真正意义上的主流旗舰智慧手机之上。
在不少人看来，考虑到三星之于手机产业链的掌控力和号召力，与去年富士通ARROWS NX F-04G以及微软Lumia
950XL等小众机型对虹膜识别的仓促不同(譬如识别时间过长)，三星的入局有望起到某种带动之力——据报道，三星的加入甚至让与虹膜识别相关的企业股票也一度飘红。技术的成熟当然是另一方面。古往今来，人类一直对“精准识别身份”心向往之——而有理由相信，愈到未来，安全地告知机器“我是谁”这件事就愈加重要。
而在这件事上，至少看起来，虹膜识别可以做到更多。
你的唯一
大体而言，在所有常规生物特征识别(包括指纹，人脸，虹膜，声音，掌纹等)当中，由于虹膜自身的精准性，防伪性，唯一性，稳定性，主流学界通常认为虹膜是比指纹或者面部识别更“高阶”的识别方式，要知道，相比于指纹08%，人脸2%左右的误识率，虹膜识别低至百万分之一的误识率看起来几乎没有任何蛊惑性。
那到底何为虹膜人眼结构由巩膜，虹膜和瞳孔三部分构成，虹膜即是位于其他二者之间的圆环状部分，属于眼球中层，负责自动调节瞳孔大小，从而适应不同光照环境。而交叉错杂的细丝，斑点和条纹等细微之物构成虹膜大量独一无二的资讯特征，也因此具备了某种与生俱来的不可复制性(顺便一提，虹膜的唯一性同样存在于同卵双胞胎身上，后者DNA资讯重合度非常之高)，其复杂度远超如今在智慧手机普及的指纹识别，有研究表明，虹膜识别准确性是指纹识别的1万倍。
可想而知，细小的动态特性让伪造虹膜变得几乎不太可能，至少目前，无论照片，假眼，乃至在隐形眼镜上列印(对了，当眼球剥离人体，虹膜也会随瞳孔放大从而失去活性)，都几乎没办法欺骗机器对于主人虹膜的信赖。
而极强的稳定性是虹膜用于生物识别的另一利器。任何人在胎儿发育阶段形成之后，虹膜即终生保持不变，且几乎不会受到外部环境的干扰——在眼睑的庇护下，它不易受到外伤侵袭，更重要的是，目前看来，诸如红眼病，白内障，青光眼，沙眼结膜炎，近视眼手术这些常见的眼部侵扰都无法影响虹膜自身纹理。这意味着，虹膜不会出现指纹解锁时易磨损，灵敏度低，蜕皮或者潮溼而致使手机无法识别的困扰。
另外，最后想说，相较于指纹，虹膜中远距离的非接触式采集无疑要卫生许多。
怎么用
很好理解，虹膜识别技术能将虹膜资讯特征转为密码储存。
在具体的实现路径上，拿Note7来说，在前置镜头同侧增加了IR
LED与虹膜摄像头，在识别过程之中，前置摄像头辅助虹膜摄像头确定持机者的大体轮廓，再经由IR
LED发射红外光源(虹膜识别无法用最常见的彩色可见光感测器，要用独立的红外感测器，以保证能为暗光下使用)，虹膜摄像头通过光源扫描持机者虹膜资讯，然后将虹膜资讯转为编码，与已知密码进行比对，以最终决定是否解锁。通常来说，相比录入指纹时的繁琐，初次录入虹膜要迅捷许多，大概只需要几秒钟;而当用户试图用虹膜解锁手机时，根据视讯演示，虽不比指纹，但仍谈得上灵敏。
而直觉便知，虹膜识别的应用场景可被延伸至萤幕解锁之外，譬如Note7提出的一种场景方案是新增了一个“安全资料夹”，通过虹膜解锁存放一些包括应用，照片，便签在内的私人资料或资讯(你知道，每个人都有一些“不可告人”的小秘密)，让其独立于其他手机资料之外，唯有虹膜可以开启，算是上了份双保险。
在我看来，这一功能也在很大程度上回应了业界对于虹膜识别普及性的担忧——事实上，至少在现阶段，作为科技急先锋的虹膜识别与已然成熟的指纹识别并非取代关系，而更接近于不同场景中的互补或进阶，Note7的安全资料夹即是如此，你大可将其视作指纹之后的第二道安全防护，里出入神秘部门也得布防重重关卡不是
嗯，在告知机器“我是谁”这件事上，人类经历了各种密码，数字证书，硬体KEY(譬如U盾)等多种方式，有理由相信，身份识别的下一幕很大程度上将由虹膜等生物特征识别完成。其实追溯人机互动历史，一个清晰的脉络是：主流计算装置的每次形态改变，必然伴随着人机互动难度下降，而随着虹膜等识别技术的完善，人类与机器之间的“信任关系”势必将迈向一个新篇章。
未来由现实铺就，而“未来已经来临”。在科技领域，未来十年将会令过去的十年黯然失色，但愿这其中会有生物识别技术很大的功劳。
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。
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