4G模块，wifi模块是什么，工作原理是什么

4G模块，也被叫作4G通信模块或4G DTU模块，他是物联网行业具有4G通信功能的一种产品，通过4G模块，我们可以实现工业设备数据通过无线4G网络传输到远端控制中心，并从控制中心通过4G模块远程对工业设备进行数据通信。从而实现工业设备通过无线4G网络的集中管理集中监控。通过4G模块可大大的减少运营人工成本。

4G模块的工作原理

近年来物联网行业飞速发展，通过各种物联网模块来代替人力，应用到了各行各业。那么4G模块的工作原理是怎样的呢，我们就来分析4G模块塔石怎么工作的。4G模块是基于4G网络来进行通信的，4G模块是指支持TD-LTE和FDD-LTE等LTE网络制式的统称。具有通信速度快、网络频谱宽、通信灵活等特点。4G模块在硬件上将射频、基带集成在一块PCB小板上，完成无线接收、发射、基带信号处理功能。软件上通过4GLTE网络传输，对下位机modbus数据进行传输到服务器端，支持心跳包，注册包功能。并可支持软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。

WiFi模块又名串口Wi-Fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE80211bgn协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分。

串口WiFi模块的工作原理

串口WiFi模块的工作原理大致如下： 网络发送–TCP数据 => 模块 =>串口数据–单片机接收，反向也是一样的，模块作为一个数据传输的通道。

三、串口WiFi模块在智能插座上的应用

串口wifi模块数据传输速率比较低，一般在几K/S，所以这种传输速率不适合传输和视频等大文件，倒是非常适合传输小数据量的数据，比如开关通断信号、控制信号等。比如将串口WiFi模块应用在传统插座上，再结合手机app就能做成智能WiFi插座。见下图。

智能WiFi插座支持远程WiFi *** 控以及定时开关等功能，可实现在异地对家里各种家用电器的控制，比如控制空调、电饭煲、热水器等的开启和关闭， *** 作方便省心。同时，还可以在此基础上开发更多的功能，比如定时延时，usb充电，网络远控，电量统计，节能省电……

物联网是一个超级产业，涉及领域非常多，其中又有很多细分技术，而且应用碎片化。2020年，工信部发出了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，意在推动移动物联网的规模化发展，将物联网碎片化的应用“串”起来。2020年，我国窄带物联网NB-IoT基站数和5G基站数均超过了70万个，移动物联网连接数超过了108亿。2021年，物联网发展将有哪些主要趋势？

NB-IoT仍在爬坡

目前我国NB-IoT的连接数已经超过了12亿，应用创新不断深化，水表、气表等领域应用已经达到了千万级，智慧停车、智慧路灯、智慧物流等百万级的应用领域正在不断涌现。

数据显示，目前中国电信的NB-IoT用户近8000万，NB-IoT连接数全球第一，NB市场占有率行业第一。同时，中国电信还部署了全球物联网领域首个异地多活NB-IoT设备服务平台，可提供亿级以上物联网设备服务，确保端到端业务流程安全。

凭借广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点，NB-IoT已经成为蜂窝物联网领域的主流技术。市场研究机构CounterpointIoT的最新研究数据显示，全球移动物联网连接数将在2025年突破50亿大关，其中NB-IoT的贡献比将接近一半。

2021年，由于NB-IoT的规模应用，芯片的生产成本会进一步下降，即使考虑到近期芯片、元器件缺货，NB-IoT模组整体价格下降的趋势不会改变。随着城市管理智能化的深入，NB-IoT的商业部署只会进一步加快，这将带动提高NB-IoT基站的使用率和新基站的部署。但期望NB-IoT能够在越过1亿连接数后，产生“滚雪球”的产业效应，只是一种乐观估计，主要原因是NB-IoT的应用场景、接入平台还比较分散，从梅特卡夫定律看，NB-IoT目前处于连接数的积累阶段，发展拐点还没有到来。

同时，NB-IoT也面临一些挑战，业内人士认为这些挑战体现在NB-IoT功耗、网络覆盖、商业模式三个方面。

NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前在移动物联网上，普遍采用的还是2G模块，NB-IoT的功耗比2G略好，但在中等频率和高频率实时使用时并没有非常明显的优势，而NB-IoT深度待机模式的功耗和2G掉电模式相差不多。所以以目前NB-IoT模块的实际功耗看，十年的超长待机时间是无法实现的，因此在低功耗一项上，NB-IoT优势并没有预计的大，所以采用NB-IoT的动力不够强。在网络覆盖上，NB-IoT相对于2G/3G/4G网络，其覆盖范围和网络质量还需提高，这也会影响用户的使用信心。在商业模式上，即使运营商开启高频服务功能，每年NB-IoT资费可以提升到35~40元，虽然提升了物联网业务的ARPU值（每用户平均收入），但对于运营商的直接收入贡献还非常有限。

LoRa发力室内场景

目前，在全球范围内已超过1亿个LoRa终端接入节点，中国作为最大的物联网应用市场，占了近半的LoRa节点部署数量，在一些能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业得到应用。目前，LoRa技术也正在发力于室内场景应用，这将会成为LoRa最值得期待的市场。

LoRa最早于国外起步，在欧、美等国获得应用，但是应用相对分散。相比国外，国内起步较晚，LoRaWAN 协议的标准化落地情况比较差，但是发展速度快、应用丰富、规模大。作为和NB-IoT相似的技术，LoRa的问题与挑战主要是缺少政策及运营商的大力支持，但因为LoRa有其适用的场景，连接数一直在增长。

LoRa的问题是严重碎片化，这不仅制约LoRa产业的发展，也制约着LoRa企业的发展，且目前的产品丰富度无法满足碎片化应用需求，而且国内已有应用领域的市场增量有限，需要寻找新的应用领域拓展市场。目前电力和家居行业转向通过LoRa技术来解决问题。

从LoRa产业链看，相比于其他多数的无线通信技术，LoRa技术除了技术层面上的优势以外，丰富 健康 的产业链生态也是其优势之一，目前已形成了一个从LoRa芯片、模组、网关、终端、平台、系统集成商到解决方案提供商以及互联网企业、电信运营商等共同参与的格局。

哪些领域机会更多

疫情暴发以来，非接触式的远距离测温仪、巡逻无人机、防疫机器人等物联网产品在疫情防控和复工复产中，得到了广泛运用，2021年，这些应用会进一步升级，并将向在医疗保健中发挥作用发展。Forrester的研究预测，物联网会通过可穿戴设备和传感器实现主动的医疗保健参与，这将是2021年物联网应用的一大趋势。

Forrester认为，消费者将在2021年获得更多种类的无线连接。不仅有5G和移动物联网设备，蓝牙、Zigbee和近场通信（NFC）都在解决类似的物联网使用案例。Forrester的报告指出。诸如可穿戴设备和传感器之类的互动和主动参与将激增，它们可以检测患者在家中的 健康 状况。COVID-19之后的医疗保健将以数字医疗经验为主导，并将提高虚拟医疗的有效性。在家中监视的便利性将激发消费者对数字 健康 设备的赞赏和兴趣，因为他们可以对自己的 健康 有更深入的了解。数字医疗设备的价格将变得对消费者更加友好。

由于新冠肺炎疫情，迫使许多患者留在家里或延误了必要的护理，这使慢性病得不到控制，可预防的病得不到重视。医疗机构可以利用接入物联网的医疗设备增进对患者 健康 的了解，跟踪个性化医疗的结果。

另一方面，智能办公的利用率也会大大增长，Forrester期望至少80％的公司为未来的办公室制定全面的战略，其中包括IoT应用程序以增强员工安全性并提高资源效率，例如智能照明、电源、能源、环境监控和基于传感器的空间利用率等。高流量区域的活动监视对于优先进行站点清洁，管理拥挤区域以及修改办公室布局以实现 社会 疏远非常必要。

物联网的发展前景很不错，具体如下：
1更安全的保护措施。在新技术出现之初，它的技术力量几乎都集中在创新上，导致监管水平低下，这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降，企业在物联网设备上的应用也越来越普遍，这种创新和应用一旦普及，各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛，从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用，到私人智能家居、个人、智能汽车等应用，无论是降低成本，还是提高中国居民的生活质量，都将是中国居民生活质量的巨大提升。

是连接设备单片机和互联网服务器的东西, 帮助两者通信,也称为数据透传。

因为物联网世界，如果物与物之间想要沟通交流，需要一种东西帮助它们实现对信号的发送和接收，这就是通信模块了。

通信模块使得各类物联网终端设备具备联网信息传输能力，是各类智能终端得以接入物联网的信息入口。

它是连接物联网感知层和网络层的关键环节，所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通信模块汇聚至网络层，进而通过云端管理平台对设备进行远程管控，同时经过数据分析，带来管理效率的提升。

通信模块所呈现的样子就是，芯片加上芯片所需的外围电路组成的集合。

nb-iot是在终端设备里安装模组（模组由芯片和外围电路组成），安装了NB的模组就直接连接上运营商的基站了，运营商目前收费标准差异很大，他根据客户使用终端的数量来定价，卖给水表公司的收费，十年才几十元，模组的SIM跟手机SIM卡一样。

低频:
特性：1． 工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz,TI的工作频率为1342KHz。该频段的波长大约为2500m2． 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。3． 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。4．低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用寿命。5．虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。6．相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。7．感应器的价格相对与其他频段来说要贵。
主要应用：1． 畜牧业的管理系统。2． 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用。3． 马拉松赛跑系统的应用。4． 自动停车场收费和车辆管理系统。5． 自动加油系统的应用。6． 酒店门锁系统的应用。7． 门禁和安全管理系统。
高频:
特性：1． 工作频率为1356MHz，该频率的波长大概为22m。2． 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。标签需要离开金属4mm以上距离，其抗金属效果在几个频段中较为优良。3． 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。4． 感应器一般以电子标签的形式。5． 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。7． 可以把某些数据信息写入标签中。8． 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。主要应用：1．图书管理系统的应用2．瓦斯钢瓶的管理应用3．服装生产线和物流系统的管理和应用4．三表预收费系统5．酒店门锁的管理和应用6．大型会议人员通道系统7．固定资产的管理系统8．医药物流系统的管理和应用9．智能货架的管理10．珠宝盘点管理。
超高频:
特性：1． 在该频段，全球的定义不是很相同－欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz，北美定义的频段为902到905MHz之间，在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。2． 该频段功率输出没有统一的定义（美国定义为4W，欧洲定义为500mW，可能欧洲限制会上升到2W EIRP。3． 超高频频段的电波不能通过许多材料，特别是金属，液体，灰尘，雾等悬浮颗粒物质，可以说环境对超高频段的影响是很大的。4． 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。5． 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。6． 有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。主要应用：1． 供应链上的管理和应用2． 生产线自动化的管理和应用3． 航空包裹的管理和应用4．集装箱的管理和应用5． 铁路包裹的管理和应用6． 后勤管理系统的应用。
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第一，频段。LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，在应用时不需要额外付费，NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的，是需要收费的。
第二，电池供电寿命。LoRa模块在处理干扰、网络重迭、可伸缩性等方面具有独特的特性，但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量。NB-IoT出于对服务质量的考虑，不能提供类似LoRa一样的电池寿命。
第三，设备成本。对终端节点来说，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了，并且还会有升级版本陆续出来。
第四，网络覆盖和部署时间表。NB-IoT标准在2016年公布，除网络部署之外，相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了，产品也处于“蓄势待发”的状态，同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。

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