物联网之通信设备选择

说起物联网通信，很多人会想到诸如lora、NB-IOT、5G、WIFI等通信技术，但是在项目具体实施过程中，我们真的很少研究这些东西，在项目逻辑过程中，一般直接进行通信设备选型，能实现业务需求就OK。在项目涉及与具体实施过程中，遇到的一大难点就是通信设备选型问题。

【1】物联网常用通信方式认知

移动互联	NB-IOT/5G
	3G/4G
	GPRS
传统互联	WIFI
	以太网
串行通信	RS232
	RS485/RS422
	USB
近距离无线	无线RFID
	ZigBee
	蓝牙

在设备选型上，我们会关注这些设备的传输距离、速率等重要参数，可以画出这些通信方式的距离与速率的象限图或矩阵图更直观去了解，类似下图

【2】通用设备认知

1）IO模块或控制器设备：

        这种设备一直以来在就存在，尤其在工业领域广泛应用，远程IO模块，通常集采集与控制一体，提供了无源节点的开关量输入采集，继电器输出，高频计数器等功能。以及基于IO模块（有时会结合PLC模块）进一步完善的控制器设备，也具有采集、控制功能。IO模块种类繁多，在采集上有支持模拟量（电流、电压）、数字量（开关）等常见采集，也支持与传感器配合实现其他信息采集。控制输出通常为继电输出，一般一会输出范围规定，部分会通过外接开漏电阻进行调整量程。IO模块或控制器设备在传统的工业自动化领域、电力等有大量应用，也有很多不同的变种。

       在通信模块上，传统做法会提供RS232/RS485/RJ45等通信接口，但目前也有很多IO模块或控制器设备提供了向2G/4G/WIFI/LoRa/NB-IOT等通信模块。

2）电源控制器

     这种设备可以看做IO模块或控制器设备的一种变种，通常用来对普通电路进行供电控制的，在通信模块上常常提供串口(RS232/485)通信为主，当然也有支持WIFI/RJ45等通信方式，但市面上能找到的较少。

     基于种设备类似理念的设计的目前市面上很火的WIFI通信进行控制的排插、充电器等，也是实现继电输出控制，这种设备在智能家装方向物联网市场会有很多应用可以拓展。

     另外对于大功率的强电控制，我们通常采用IO模块、控制器、电源控制器这种设备作为二次设备对大功率固态继电器这种一次设备间接控制实现接入物联网。

3）中继器设备 

     这也是一个很大的泛名，我认为其主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大传输的距离和通信协议转换。在物联网设备接入中，常常会因为各种原因，不得不引入中继器设备。一般来说会类似这种情况，例如：

我们控制器设备通过RS232接入一个LoRa中继器（支持RS232接入），然后推送到另一个LoRa中继器（支持RJ45输出），该中继器支持RJ45接入到网络中得工控设备。

中继器设备有时需要配对使用,例如举例的LoRa中继器、光纤收发器等，也有单个使用的，例如 RS232转WIFI（2G）的RTU设备，是否配对使用就在于其输出端是否能被上层应用直接采用。

4）串口服务器

      我一般把这种设备看做特殊的中继器设备，只是这种设备通常实现多对一的协议转换。由于传统很多电子设备是采用RS232/485对外输出信号的，因此串口服务器在设备异构组网中常常被用到。串口服务器会实现多路串口输入转换一路RJ45输出的。目前不少串口服务器的设备慢慢支持RJ45口的串口接入，但接入原理是一致的只要明确RJ45口那个根数据线对应RS232/485收发接线就好。

      另外有些新的小型串口服务器加入WIFI模块、2G/4G模块，实现无线通信的RTU设备。

5）数据线

      这里说的数据线是指无源的实现协议转换的通信数据线，一般会附带小小的转换芯片。例如：USR转RS232/485数据线，USB转RJ45等。

6）网络设备

     我们常见的交换机、服务网关、4G路由、WIFI路由等这些互联网设备在物联网中一样大显身手，像交换机（二层、三层），服务网关（更强安全防护的交换机）在物联网的边缘端会频频用到，而4G路由则实现边缘端接入云端平台中涉及。

 

【3】 物联网通信设备选择一些述求

      一般来说，通信设备选择当然能满足能耗小、速率高、成本低、长期稳定等是最好不过，但通常这是不大可能的，因此首先由结合项目的具体应用场景，业务要求的主要性能指标是什么，有些主要要求是稳定，有些主要要求是速率。一般明确了主要性能指标，就容易明确通信方式或通信方案，通信设备的选择范围就会被大大缩小。给出以下几点作为参考：

       源数据如何采集，采集设备的输出方式是什么。

       上层应用的接入支持是什么。

        采集端输出与上层应用输入往往就能确定通信设备的选型

        尽量减低数据转换环节，例如采集端输出能直接满足上层应用输入，但传输距离不够，那就延长距离，原则上不要再做额外协议转换。

       尽量数据集中传输，减少布线、设备点为原则，例如上层应用所在的工控机支持多个RS232设备接入，但是有时为了减低布线、箱体布局，会加入串口服务器中转，降低设备硬耦合。

       熟悉通信技术一些常用参数以及限制，熟悉常用通信设备的应用场景，将已经测试应用过的通信设备加入你的备忘录清单中，在项目推动时，可以快速组合出业务需要的通信方案。

【4】设备选择搭配

      一般项目会涉及到不同的通信设备，设备很难来自同一个厂家，因此选型设备过来测试、联调是一个极大问题。如果是全新开始的物联网项目，建议做以点破面，其一：先敲定以哪家厂商设备为主，然后咨询厂商其相关产品使用的方案，从中找到拓展和依赖的产品，这样降低选择范围。其二，敲定主要通信技术，对于少数采集设备转换为主要通信技术输出，这样通行设备也能快速缩减范围。优先从主选厂商产品群里选择，但要做到多家备选（呵呵），最好找他们通行竞品厂商去沟通了解。