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

随着对物联网的概念、内涵、技术、应用研究的不断深入，在环境、电力、物流、公共安全等领域和行业都涌现出众多物联网应用的典型案例。其中，公共安全领域作为物联网应用的重点领域，具有与其它物联网应用不同的特点和特殊的地位，有必要将公共安全领域的物联网应用（以下简称安全物联网）作为一个独立的概念进行深入研究。
1 、安全物联网的背景及其内涵
当前，中国正处于工业化、城镇化快速发展时期，各种传统的和非传统的、自然的和社会的风险及矛盾交织并存，公共安全和应急管理工作面临的形势更加严峻。主要有以下三个方面的问题：1）自然灾害处于多发频发期，近年来，极端气候事件频发，中强地震呈活跃态势，自然灾害及其衍生、次生灾害的突发性和危害性进一步加重加大；2）安全生产形势严峻，我国安全生产基础薄弱，一些地方和企业责任不落实、监管不到位，生产安全事故总量居高不下，重特大事故时有发生，预防事故发生和实施有效救援的任务繁重而艰巨；3）社会安全面临新的挑战，我国改革发展进入关键阶段，各种利益关系错综复杂，维护社会稳定的任务艰巨。
面对频发的造成大量人员伤亡和财产损失的公共安全事故，亟需构建公共安全监测物联网来感知公共安全隐患，以及解决突发事件发生后各部门之间如何互联互通等问题。
公共安全监测物联网是针对公共安全监测领域覆盖范围广、监测指标多、连续性要求高、所处环境不适合人工监测、感知的信息内容与人民群众的生活密切相关等特点，应用物联网技术尤其是传感器网络技术，构建的一个由感知层、网络层、应用层共同构成的信息系统工程。对公共安全的监测主要包含保障各类生产场景安全的监测、对生产者安全的监测、对特定物品安全的监测、对人员密集场所监控、对重要设备设施监控以及事故应急处理时对场景、人员、物品的信息搜集等。
2 、安全物联网在物联网发展中的地位
公共安全是国家安全和社会稳定的基石。为有效抵御各类人为或自然灾害的威胁，中国将加强公共安全保障措施作为政府工作的重点。公共安全监测物联网为解决我国面临的公共安全问题提供了一种新的思路，符合我国促进科技创新、走创新型国家发展道路的战略要求。
建立完善的公共安全监测物联网将为我国现在面临的桥梁隧道坍塌、危险物泄漏等安全问题提供切实有效的预防机制，全国范围内的公共安全监测物联网的互联更使得重大安全事件得以及时、有力、透明的解决。因此公共安全监测物联网作为与日常生活联系最密切、国家和人民最关注的公共安全领域的物联网应用，应该得到整个社会的重视和优先发展，坚持“政府主导、企业参与、社会支持、群众受益”的方针，通过公共安全监测物联网的发展来带动物联网在技术、应用、产业、标准方面的进步，使整个社会切身感受到公共安全监测物联网带来的公共安全隐患可靠预防和突发事件应急处理的优势，加强人们对物联网价值的认知程度。
3 、安全物联网的体系结构及关键技术
图1描述了公共安全监测物联网的网络架构，它的整体架构与物联网的整体架构相似，由感知层、网络层、应用层三部分组成。但由于公共安全监测物联网应用场景的特殊性，它具有一些其它物联网应用不具备的技术特点，总结如下：
（1） 在感知层，被感知信息的类型多样，实时性要求高，大多数信息的感知（如桥梁建筑物的安全状况，危险物品的监测等）要求精度高且很难通过人工手段检测。由于安全隐患的信息类型不确定性很高，在人员密集场所或高危生产场所应长时间部署大量不同类型的传感器，对感知层的组网策略、能源管理、传输效率、QoS、传感器的编码、地址、频率与电磁干扰等问题提出了更高的要求，这些问题也是公共安全监测物联网能否成熟应用的关键。
（2） 在网络层，由于公共安全监测物联网感知到的信息的涉及国家重点行业以及群众的日常生活，这些信息一旦泄漏或不正当使用都有可能危及国家安全、社会稳定以及人民群众的隐私；因此，公共安全监测物联网的信息内容有必要通过专用网络或者对3G移动网络采取安全防范措施后进行传输，保证信息的安全性、真实性和完整性。（3） 在应用层，针对海量的数据信息和安全隐患可能带来的严重危害，需要建立专有的不同级别的公共安全物联网服务平台。服务平台不仅应具有强大的信息处理及融合能力，还须具有安全隐患的识别以及预警能力，同时当突发公共安全事故时，及时联动相关的职能部门进行应急处理，争取将损失和影响减到最小。另外，将不同级别的公共安全物联网平台互联有利于根据安全事故的危害程度最大限度的调配资源，便于公共安全事件的及时、有效、透明解决。
图1 公共安全监测物联网架构针对公共安全监测物联网体系结构的特点，其涉及到的关键技术主要有：
a 针对公共安全监测领域的专用传感器的研发，包括增加传感器的监测信息类型、提高监测精度、减小体积、抗破坏、增强感知信息的抗干扰能力和保密能力等。
b 大规模传感器节点的自组织网络、协作感知技术、安全接入技术等感知层网络技术。
c 大规模传感器节点的编码、地址、频率分配与电磁干扰等问题。
d 网络层公共安全监测专用网络的结构、通信协议、异构的网络接入技术及网络安全技术等。
e 应用层主要涉及海量信息的智能处理、分析、综合技术以及统一的公共安全监测物联网服务平台的架构等技术。
图2描述了公共安全监测物联网服务平台的总体结构，系统平台将接收到的海量信息处理分析后由相应的服务模块进行处理，服务平台可以根据不同的公共安全监测应用添加不同的服务模块。公共安全事件应急处理部门联动系统负责当突发安全事件发生时及时调动资源进行应急管理，以减少损失和影响。
图2 公共安全监测物联网服务平台的总体结构4 、安全物联网的应用现状
在国内外，公共安全监测物联网已经存在众多应用案例，在公共安全领域发挥了明显的作用，例如：
美国MaterialTechnologies公司开发了一套裂缝诊断传感器系统，已经在宾夕法尼亚州检查了三座桥梁以及马萨诸塞州一座桥梁的裂缝，其传感器能够检测以每分钟几个分子的速度扩大的裂缝，从而提前几年发现可能对安全构成危害的裂缝。此外，早期诊断意味着道路修补人员执行的修补更为经济，因为当裂缝还小的时候，修补起来更加容易。
在韩国，为了保护市民的生命和财产，遏制犯罪、恐怖袭击、火灾，开始在城市内安全隐患区域安装感应系统，为保障市民安全，建立安全的城市做出很多尝试，如图3所示。
图3 公共安全物联网在城市安全方面的应用目前国内全长约266公里的玄武湖隧道是我国最大的城市浅埋明挖湖底隧道，其中湖底段长约166公里。由于地质条件、应力条件、环境影响复杂，隧道很可能受温度、荷载、地下水等因素影响，产生不均匀的沉降、横向开裂、渗水等问题。
南京大学光电传感工程监测中心将特殊的连续分布式光纤“植入”混凝土层中。从施工开始，直至通车运行至今，这些光纤一直对隧道“健康”进行着实时监测。
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物联网卡是由联通、移动、电信三大运营商针对企业集团开发生产而发行的商用性质的卡片，主要面对的企业生产用，运营商基于物联网公共服务网络，面向物联网用户提供的移动通信接入业务。
采用各自物联网专用号段，通过专用网元设备支持包括短信、无线数据及语音等基础通信服务，提供用户自主的通信连接管理和终端管理等智能连接服务。

物联网卡使用注意事项
物联网卡现在不能直接插在手机上当做流量卡使用，这样会有被锁卡的风险。
对于现在的万物互联时代来讲，高速率、高信号的卡种更能满足人们的需求。
不管是以个人或者以企业的名义采购物联网卡，首先是需要代理商提供专业的管理平台，如果没有管理平台，后期代理商出现任何问题，物联网卡能否正常使用都得不到保障。而且对物联网卡的使用情况也是一无所知，许多代理商也是相当不专业的。

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