什么是物聯(lián)網通信，它包含哪些通信技術

（文章來源：人人都是產品經理）
通信對物聯(lián)網來說十分常用且關鍵，無論是近距離無線傳輸技術還是移動通信技術，都影響著物聯(lián)網的發(fā)展。隨著時代進步和發(fā)展，社會逐步進入互聯(lián)網+，各類傳感器采集數(shù)據越來越豐富，大數(shù)據應用隨之而來，人們考慮把各類設備直接納入互聯(lián)網以方便數(shù)據采集、管理以及分析計算。簡而言之，物聯(lián)網智能化已經不再局限于小型設備、小網絡階段，而是進入到完整的智能工業(yè)化領域，智能物聯(lián)網化在大數(shù)據、云計算、虛擬現(xiàn)實上步入成熟，并納入互聯(lián)網+整個大生態(tài)環(huán)境。

物聯(lián)網的概念是在1999年提出的，簡單而言，物聯(lián)網就是“物物相連的互聯(lián)網”，其核心就是將所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來, 實現(xiàn)智能化識別和管理。物聯(lián)網是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網相互銜接的一個新技術。連接方式可以分成有線連接和無線連接，我們這里講的連接，其目的都是要進行通信，因此也就分別使用有線通信技術和無線通信技術。

有很多的場合人和物只需要跟附近的通信終端通信，例如在家里，辦公室，工廠等等。這個場景一般局域網或者wifi就可以。但是也存在長距離的應用場景，例如兩個城市之間的網絡要連接起來，在高速上的車輛或乘客，甚至是海洋上的漁船。通常我們把通信距離在100m以內的通信稱之為短距離通信，而通信距離超過1000m的稱之為長距離通信?，F(xiàn)實中有很多種通信技術可以滿足各種不同的通信需求，但是還沒有哪一種通信技術可以滿足所有的通信需求。

通信技術主要是強調信息從信源到目的地的傳輸過程所使用的技術，還有一個問題是各種通信技術之間如何能協(xié)同工作呢？為此，國際標準化組織提出了開放系統(tǒng)互連參考模型OSI，也就是網絡分成了物理層、數(shù)據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。也就是這個偉大的標準最終形成了互聯(lián)網，以及無所不連的物聯(lián)網。以太網（Ethernet）是一種局域網通信技術， IEEE組織的IEEE 802.3標準制定了以太網的技術標準，它規(guī)定了包括物理層的連線、電子信號和介質訪問層協(xié)議的內容。

以太網使用雙絞線作為傳輸媒介，在沒有中繼的情況下，最遠可以覆蓋200米的范圍。最普及的以太網類型數(shù)據傳輸速率為100Mb/s，更新的標準則支持1KMb/s和10KMb/s的速率。串口（Serial port）是一種非常通用的用于設備之間通信的接口，也廣泛用于設備以及儀器儀表之間的通信。常見的串口有RS-232（使用 25 針或 9 針連接器）和工業(yè)電腦應用的半雙工RS-485與全雙工RS-422。

和同前面幾種通信技術不一樣，通常認為Modbus只是使用串行方式進行通信的應用層協(xié)議標準，它并不包含電氣方面的規(guī)范。Modbus最初是Modicon于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表的，后來衍生出Modbus RTU，Modbus ASCII和Modbus TCP三種模式，前兩種所用的物理接口是上面介紹的串口，后一種使用Ethernet接口。Wi-Fi是一種無線局域網通信技術，全稱Wireless-Fidelity，無線保真，通信距離通常在幾十米。

Wi-Fi的缺點是通信距離有限，穩(wěn)定性差，功耗較大，組網能力差。藍牙（BlueTooth）是一種設備之間進行無線通信的技術，曾經標準化為IEEE 802.15.1，現(xiàn)在藍牙技術聯(lián)盟（SIG）來負責維護其技術標準，藍牙標準最新版本藍牙5在2016年6月被宣布。藍牙使用短波特高頻（UHF）無線電波，經由2.4至2.485GHz的ISM頻段來進行通信，通信距離從幾米到幾百米不等。

Bultooth Smart技術的藍牙設備之間可以直接“對話”。但是藍牙的缺點主要是其各個版本不兼容，安全性差（4.0以后得到改進），組網能力差，以及在2.4GHz頻率上的電波干擾問題等等。ZigBee被標準化為IEEE 802.15.4，工作頻段有三個：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最后一個頻段世界范圍內通用，16個信道，并且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。

三個頻段傳輸速率分別為20kbps，40kbps以及250kbps。但是實際中ZigBee遠沒有像Wi-Fi或者藍牙那樣得到廣泛的應用，這是由于它復雜，成本高，抗干擾性差，ZigBee協(xié)議沒有開源，以及和IP協(xié)議不的對接比較復雜等等又限制了它在實際中的應用。LoRa來源于Long Range這個單詞，是一種長距離通信的通信技術。LoRa技術基于線性Chirp擴頻調制，延續(xù)了移頻鍵控調制的低功耗特性，但是大大增加了通信范圍。

LoRa技術應用典型場景包括：超長電池壽命（幾年），節(jié)點之間長距離通信，低速率（如每小時只要傳遞幾次數(shù)據）。和NB-IoT技術一樣，也可以犧牲低功耗指標來提高速率。GPRS是通用分組無線電服務（General Packet Radio Service）的縮寫，GPRS是終端和通信基站之間的一種遠程通信技術。最后，由于移動通信終端的普及，其成本已經大大降低，因此在物聯(lián)網中采用GPRS通信技術，其硬件成本相比Wi-Fi或者ZigBee都有較大的優(yōu)勢。

但是GPRS終端在通信時要使用電信運營商的基礎設施，因此需要繳納一定的費用，即數(shù)據流量費，這個服務費用限制了大量設備連接到網絡。GPRS的速率較低，是另外一個問題。 GPRS通信質量受信號強弱影響較大，無信號覆蓋或者較弱的地方通信效果很差，可能影響業(yè)務的完成。NFC，Near-field communication，中文常翻譯為近場通信。NFC是一種短距高頻的無線電技術，屬于RFID技術的一種，工作頻率在13.56MHz，有效工作距離在20cm以內。其傳輸速度有106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s三種。通過卡、讀卡器以及點對點三種業(yè)務模式進行數(shù)據讀取與交換。

但是NFC沒有其他無線通信那種無線信號被竊聽的風險，但是其NFC卡過于簡單以及被動式響應的設計也是不安全的因素。見到報道的風險例如：即NFC銀行卡內的交易信息，很容易被其他讀卡器，甚至智能手機讀取。我們將物聯(lián)網協(xié)議分為兩類，一類是傳輸協(xié)議，另一類是通信協(xié)議。 傳輸協(xié)議通常負責子網中設備之間的聯(lián)網和通信。我們之前已經為每個人做過一門科學，并且對文章進行了詳細介紹。 通信協(xié)議主要是運行在傳統(tǒng)Internet TCP / IP協(xié)議上的設備通信協(xié)議，并負責通過Internet在設備之間進行數(shù)據交換和通信。

HTTP協(xié)議是典型的CS通訊模式，由客戶端主動發(fā)起連接，向服務器請求XML或JSON數(shù)據。該協(xié)議最早是為了適用web瀏覽器的上網瀏覽場景和設計的，目前在PC、手機、pad等終端上都應用廣泛，但并不適用于物聯(lián)網場景。REST （RepresentationalState Transfer），表征狀態(tài)轉換，是基于HTTP協(xié)議開發(fā)的一種通信風格，目前還不是標準。

適用范圍：REST/HTTP主要為了簡化互聯(lián)網中的系統(tǒng)架構，快速實現(xiàn)客戶端和服務器之間交互的松耦合，降低了客戶端和服務器之間的交互延遲。因此適合在物聯(lián)網的應用層面，通過REST開放物聯(lián)網中資源，實現(xiàn)服務被其他應用所調用。CoAP （ConstrainedApplication Protocol），受限應用協(xié)議，應用于無線傳感網中協(xié)議。適用范圍：CoAP是簡化了HTTP協(xié)議的RESTful API，CoAP是6LowPAN協(xié)議棧中的應用層協(xié)議，它適用于在資源受限的通信的IP網絡。

MQTT （MessageQueuing Telemetry Transport ），消息隊列遙測傳輸，由IBM開發(fā)的即時通訊協(xié)議，相比來說比較適合物聯(lián)網場景的通訊協(xié)議。MQTT協(xié)議采用發(fā)布/訂閱模式，所有的物聯(lián)網終端都通過TCP連接到云端，云端通過主題的方式管理各個設備關注的通訊內容，負責將設備與設備之間消息的轉發(fā)。DDS（DataDistribution Service for Real-Time Systems），面向實時系統(tǒng)的數(shù)據分布服務，這是大名鼎鼎的OMG組織提出的協(xié)議，其權威性應該能證明該協(xié)議的未來應用前景。

AMQP（AdvancedMessage Queuing Protocol），先進消息隊列協(xié)議，這是OASIS組織提出的，該組織曾提出OSLC（OpenSource Lifecyle）標準，用于業(yè)務系統(tǒng)例如PLM，ERP，MES等進行數(shù)據交換。適用范圍：最早應用于金融系統(tǒng)之間的交易消息傳遞，在物聯(lián)網應用中，主要適用于移動手持設備與后臺數(shù)據中心的通信和分析。XMPP（ExtensibleMessaging and Presence Protocol）可擴展通訊和表示協(xié)議，XMPP的前身是Jabber，一個開源形式組織產生的網絡即時通信協(xié)議。XMPP目前被IETF國際標準組織完成了標準化工作。

即時通信的應用程序，還能用在網絡管理、內容供稿、協(xié)同工具、檔案共享、游戲、遠端系統(tǒng)監(jiān)控等。JMS （JavaMessage Service），JAVA消息服務，這是JAVA平臺中著名的消息隊列協(xié)議。Java消息服務（JavaMessage Service）應用程序接口，是一個Java平臺中關于面向消息中間件（MOM）的API，用于在兩個應用程序之間，或分布式系統(tǒng)中發(fā)送消息，進行異步通信。Java消息服務是一個與具體平臺無關的API，絕大多數(shù)MOM提供商都對JMS提供支持。
（責任編輯：fqj）