IoT无线通讯技术

Wi-Fi最大的优点是连接快速持久稳定，它是解决IoT设备端连接的首选方案，唯一需要考虑的是智能设备对于Wi-Fi的覆盖范围的依赖导致智能设备的活动范围比较小，缺点是不适合随身携带或户外场景

1、3765C考勤机是一款典型的通过Wi-Fi与云平台连接通讯设备，但是手机与其连接借助的是Bluetooth通讯

蓝牙最大的优点是不依赖于外部网络，便携，低功耗，只要有手机和相应的智能设备，就能够保持稳定的连接，走到哪连到哪，所以大部分运动的智能设备和户外使用的设备都会优先考虑Bluetooth。它的主要不足有:
1不能直接连接云端
2传输速度比较慢，只能用于数据量较小的传输
3组网能力比较弱(距离近(大概10米)、蓝牙的组网一个central只能连接7个外设)

13650签到机采用的蓝牙通讯：校验设备、设置各种参数，签到机的发现采用的Beacon协议（而Beacon协议也是蓝牙协议的扩展）：智能手环与手机之间的通讯是蓝牙通讯

Wi-Fi的不足是智能设备移动范围小，蓝牙的短板是设备不能直接连云端和组网能力弱。而WWAN既可以移动，也可以随时联网，看上去好像完全弥补了Wi-Fi和Bluetooth的不足，实际上它也两个主要的短板
1在使用的过程中可能会产生比较高的费用
2网络状况不稳定，常常遇到无网或弱网的环境

智能设备车载Wi-Fi

前面介绍了主流的三种无线技术占到了所有IoT使用场景的95% ，剩下的是一些特殊场景用到的无线技术选型

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
例如在全屋智能场景中，家中已存在大量IoT设备，如果使用Wi-Fi方案，每个设备配网会非常麻烦，并且Wi-Fi每次做移动，修改密码，智能设备都要一一作出调整。如果使用蓝牙方案，以目前BLE42标准，蓝牙的组网一个central连接7个外设，但是蓝牙的组网能力弱也满足不了需求，所以在全屋智能场景中，经常会使用ZigBee+Wi-Fi的二合一网关。ZigBee和蓝牙一样都是近距离低功耗的通讯技术，但他对比蓝牙有个最大的优势就是强大的组网能力，在全屋智能场景中，IoT设备多达十几个，蓝牙的配网模式满足不了需求，所以一般会使用搭配ZigBee和Wi-Fi的二合一网关，通过ZigBee连接IoT设备，通过Wi-Fi将数据同步到云端

智能家居场景

智能家居的通信一般使用Wi-Fi，蓝牙，Zigbee。而我们的手机，平板可以通过蓝牙和Wi-Fi接入进行数传通信。电脑可以通过Wi-Fi
此方案中，蓝牙和Wifi都可以作为设备的接入点，即使身边没有专业的Zigbee控制器，也可以通过蓝牙，Wifi这些常用的设备接入，最终通过串口控制另一个可接入模块和Zigbee的主设备

例如飞行器的使用场景，飞行器一般都在没有Wi-Fi的环境使用，所以Wi-Fi不满足，飞行器常常有较远的飞行距离，所以Bluetooth和ZigBee不满足，另外飞行器常常在海边、山上等GPRS无线信号或者弱网的环境使用，所以WWAN也不合适，从上述来看单一的无线通讯模块都不能很好的解决飞行器的通讯需求，所以飞行器需要用的是多种无线模块的组合使用，通过Bluetooth让遥控器和手机连接，通过Sub1GHZ处理长距离时飞行器和遥控器之间的通讯，通过其他波长处理中距离或短距离飞行中的数据通信，这种组合技能满足手机 *** 控，又能在中距离有高质量的图像数据，在远距离还能继续控制

NB-IoT，Narrow BandInternet of Things，窄带物联网，是一种专为“万物互联”打造的蜂窝网络连接技术，万物互联网络的一个重要分支。顾名思义，NB-IoT 所占用的带宽很窄，只需约 180KHz，而且使用License 频段，可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存，并且能够直接部署在GSM、UMTS 或 LTE 网络，即2/3/4G的网络上，实现现有网络的复用，降低部署成本，实现平滑升级
移动网络作为全球覆盖范围最大的网络，其接入能力可谓得天独厚，基于蜂窝网络的 NB-IoT 连接技术的前景更加被看好，已经逐渐作为开启万物互联时代的钥匙，而被商用到物联网行业中

2014年，华为与沃达丰共同提出 NB-M2M

2015年5月，华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案，即上行采用 FDMA 多址方式，下行采用 OFDM 多址方式，命名为 NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）

2015年8月10日，在 GERAN SI阶段最后一次会议，爱立信联合几家公司提出了 NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念

2015年9月，3GPP在2015年9月的 RAN 全会达成一致，NB-CIoT 和 NB-LTE 两个技术方案进行融合形成了 NB-IoT WID。NB-CIoT 演进到了 NB-IoT（Narrow Band IoT），确立 NB-IoT 为窄带蜂窝物联网的唯一标准

2016年4月，伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立 NB-IoT 开放实验室

2016年4月，NB-IoT 物理层标准在 3GPP R13 冻结

2016年6月，NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结

2017年一季度，根据《国家新一代信息技术产业规划》，把 NB-IoT 网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一

2017年4月1日，海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议，共同研发基于新一代 NB-loT 技术的物联网智慧生活方案

2017年4月25日，全球移动通信设备供应商协会发布数据，目前全球仅有4张 NB-IoT 商用网络。但同时又指出，至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张 NB-IoT 网络

2017年5月，软银与爱立信合作，将在日本全面部署 Cat－M1 和 NB－IoT 网络，以期率先在日本国内推出商用蜂窝物联网业务

2017年5月，中国联通上海宣布5月底完成上海市 NB-IoT 商用部署。上海联通在2016年上半年，建设了全球首个 pre NB-IoT 大规模连续覆盖区域—上海国际旅游度假区，并携手华为共同发布 NB-IoT 技术的智能停车解决方案

2017年5月，华为 NB-IoT 芯片 Boudica 120在6月底大规模发货

从2018年开始全面推进国家范围内的 NB-IoT 商用部署。其实在我们生活当中已经推行了很长一段时间了。试用商反馈也是一片良好，垂直使用场景也是数不胜数

NB-IoT目前的应用

综上所述，NB-IoT 就像一个可以保障 5G 大范围完美落地的安全气垫。建设基于 NB-IoT 技术的物联网垂直行业应用将趋于更加简单，分工更加明晰。在 5G 大家庭里，它是一个温润如水的大哥。有山的背膀和水的包容力。是 5G 家里稳定又踏实的“经济适用男”。是家里第一个冲向前线的人，并且为了实现家庭的大目标尽可能完善自己。飞速发展的 5G 时代里，它是勇攀高峰的保险绳

对前面无线通讯技术的做个总结,优缺点以及适用于哪些领域一目了然

对于未来的Bluetooth50以及NB-IoT都是需要我们密切关注的技术，Bluetooth50相比42，在组网和传输距离上有了很大的提升，连接范围扩大了4倍，速度提高了2倍，无连接数据广播能力提高了8倍，Bluetooth50对于ZigBee的冲击影响可想而知
而NB-IoT目前的提出就是针对IoT的使用场景，其中最大的特色是覆盖面广，价格便宜。NB-IoT现在联盟的力量很强大，大部分芯片商，通讯商，电信运营商都参与其中，都在积极的推进NB-IoT的公共网络建设，未来潜力非常值得关注

IoT技术选型及模型设计的思考

什么是NB-IoT

物联网其实到目前为止也没有一个精确的定义，一般来说，我们认为物联网是传统的互联网向物理世界的一个延伸。通过连接物理世界，使得网络能够更好的为人类服务。物联网能够广泛用在生产和生活的各个方面，产生了如智慧家庭、智慧城市、智慧农业、智慧医疗、智慧环境等一系列相关的应用场景。
涉及的主要技术包括以下几种：
1、传感器网络技术
传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成，用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。
作为物联网感知和获取数据信息的重要手段，传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。
无线传感器网络主要由三大部分组成，包括节点、传感网络和用户这3部分。其中，节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围，整个范围按照一定要求能够满足监测的范围；传感网络是最主要的部分，它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集，然后对这些节点信息进行一定的分析计算，将分析后的结果汇总到一个基站，最后通过卫星通信传输到指定的用户端，从而实现无线传感的要求。
构成传感器节点的单元分别为：数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。
（1） 数据采集单元，通常都是采集监测区域内的信息并加以转换，比如温湿度、光照度等；
（2） 数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主；
（3） 数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等；能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积，会选择微型电池的构成形式。
2、RFID技术
射频识别（Radio Frequency Identification， RFID），是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术，通过无线射频来对电子标签进行读写，以达到自动识别目标以及信息交换目的。
RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成，其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号，当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时，就会利用感应电流所获得的能量（无源RFID），或者主动发送无线电信号（有源RFID）将标签芯片内所存储的产品信息发送出去，读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后，再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。
RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成。一般由阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理。
（1）标签：标签由耦合元件及芯片组成，每个电子标签都具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID（用户身份z明），其在制作标签芯片时存放在ROM中，无法修改，其对物联网的发展有着很重要的影响。
（2）阅读器：阅读器是读取或写入标签信息的设备，可设计为手持式或固定式等多种工作方式。对标签进行识别、读取和写入 *** 作，一般情况下会将收集到的数据信息传送到后台系统，由后台系统处理数据信息。
（3）天线：天线是用来在标签和阅读器之间传递射频信号。射频电路中的天线是联系阅读器和电子标签的桥梁，阅读器发送的射频信号能量，通过天线以电磁波的形式辐射到空间，当电子标签的天线进入该空间时，接收电磁波能量，但只能接收其很小的一部分。
3、嵌入式系统技术
嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的，能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术，使得传统的机电产品智能化，并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能，用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。
由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等，使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。嵌入式系统的核心由一个或多个微处理器或微控制器组成，这些微处理器或微控制器经过预编程以执行一些任务。嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的。嵌入式系统需要与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。用先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的知识集成系统。
从应用角度可分为通用型嵌入式 *** 作系统和专用型嵌入式 *** 作系统。常见的通用型嵌入式 *** 作系统有Linux、VxWorks、Windows >

物联网的关键技术有低功耗广域网（LPWAN）、蜂窝移动（3G/4G/5G）、Zigbee和其他网状协议等。

一、低功耗广域网（LPWAN）

低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务，旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。

低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器，促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此，低功耗广域网只能以低速率发送小块数据，因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。

此外，同样，并非所有低功耗广域网都是一样的。如今，存在许可低功耗广域网技术（NB-IoT、LTE-M）和未经许可低功耗广域网技术（例如MIOTY、LoRa、Sigfox等）。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。

二、蜂窝移动（3G/4G/5G）

蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固，提供了可靠的宽带通信，并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是，它们会带来非常高的运营成本和电力需求。

虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用，但它们却非常适合特定的使用情形，例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外，像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统（ADAS）以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。

具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实（VR）的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输，以及一些对时间敏感的工业自动化应用。

三、Zigbee和其他网状协议

Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术（IEEE 802154），通常部署在网状拓扑中，以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比，zigbee提供了更高的数据速率，但同时由于网格配置而降低了能耗效率。

由于它们的物理距离短（《100m），Zigbee和类似的网状协议（例如Z-Wave、Thread等）最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常，Zigbee是WI-FI的完美补充，适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。

物联网（IoT，Internet of Things）是未来信息技术发展的重要组成部分，其主要特点是将物品通过通信技术与网络连接，从而实现人机互连，物物互连的智能化网络。协议3GPP R13针对此类物联网业务的特点，基于LTE进行演进，设计了专门用于物联网的eMTC（Enhanced Machine Type Communication）技术。eMTC的特点是 广覆盖（相对于LTE 15dB的覆盖增强）、低成本、低功耗、支持海量连接 。

eMTC适用于穿戴市场的儿童跟踪、健康监测、行车卫士、智能物流、智能电梯、电子广告牌等业务。eMTC的优势体现在以下几点：

eMTC UE支持的最大带宽是14MHz，也就是对应最大6RB的带宽，最大上行/下行TBS都是1000，天线数为1，最大上行发射功率为20dBm（可选）。

由于eMTC UE的基带和射频带宽为14MHz，3GPP定义了不重叠的6个PRB为一个窄带（Narrowband，简称NB），将系统带宽划分为若干个NB，eMTC UE的调度受NB限制，不能跨NB调度。

为了兼顾eMTC UE的覆盖深度和容量性能，3GPP协议引入了覆盖增强等级（Coverage Enhancement，简称CE）。空闲态划分了4个不同的覆盖等级（CE Level0~3），空闲态eMTC UE可以根据实际测量的RSRP来选取不同的覆盖等级。对于连接态，则划分了CE Mode A和CE Mode B两个覆盖模式，空闲态的覆盖等级和连接态的覆盖模式之间有对应的映射关系，通过不同的覆盖等级的差异化管理可以大大节省开销。

所谓重复传输技术，是指在连续子帧的相同资源块中调度相同的数据，在接收端可以通过HARQ合并获得合并技术，可以减少重传次数，提升边缘覆盖性能。eMTC主要就是通过重复传输来提升覆盖的。

总的来说，NB-IoT对终端的基带处理做了大量简化，因此成本更低；eMTC在数据速率和移动性上与NB-IoT相比更有优势，二者适用于不同的应用场景。

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