物联网基础知识介绍及常见的几种无线通讯方式和应用

一、物联网定义

物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算(牛计算）的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

二、物联网的特征

一是全面感知,即利用RFID,传感器,二维码等随时随地获取物体的信息;

二是可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;

三是智能处理,利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。

三、常用的无线通信方式比较

常用的无线通信方式有WIFI、蓝牙、LORA、NB-IOT、ZIGBEE、蜂窝信号等。

类型	频段	简介
WIFI	2.4G 5G	局域网通信，功耗高，传输速度快，设备连接能力强
蓝牙	2.4G	设备间通信，低功耗蓝牙功耗很低，传输速度较慢，设备连接能力弱，一般主机最多连接7个从机
ZIGBEE	2.4G	短距离通信，超低功耗，传输速率较低，只适合做简单的数据传输
LORA	1G	长距离传输，功耗较低且可调节，需要自己部署网络
NB-IOT	授权频段(1G以下)	长距离传输，运营商运行，通信服务质量较好，费用较高
2G、4G等蜂窝通信	根据具体而定	长距离传输，可移动通信，费用较高

对于智能家居领域使用最多的莫过于WIFI与蓝牙了，WIFI分为STA与AP模式，AP模式可以理解为路由器，STA可以理解为连接路由器的设备。对于工程师应用开发主要为OSI的应用层，常用协议为MQTT，HTTP等，这两个协议底层都是基于TCP的。对于MQTT的详解可以参考MQTT讲解。智能家居中一般使用低功耗BLE蓝牙，模式有广播模式、从机模式、主机模式以及观察者模式。

模式	简介
广播模式	向周围发送广播包，不可被连接
从机模式	向周围发送广播包，等待被扫描连接
主机模式	扫描周围的从机设备，并可与之连接
观察者模式	扫描周围的广播包，但是不能要求与之连接，蓝牙网关常用这个模式

四、常用的无线通信应用开发

如果想要验证以上多种通讯方式的应用场景，以及想要快速的搭建物联网应用原型验证方案的可行性。可以用专业的物联网开发板进行开发验证，之前在网站上了解到一款新出来的物联网开发板shineblink core，可以快速的对各种物联网应用开发，只需要很少的代码就能搭建好方案原型，屡试不爽。下面是官网上支持的通讯方式截图，基本涵盖了物联网中的绝大多数应用场景。

更夸张的是看一下代码量。如蓝牙和手机的通信代码：

--配置低功耗蓝牙以默认参数工作，设备名称为"MyBle002"
--该设备名称就是手机扫描蓝牙设备时列表中所呈现的名称。
LIB_NrfBleDefaultConfig("MyBle002")
--开始大循环
while(GC(1) == true)
do
    LIB_DelayMs(200)
    
    send_tab = {
     0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
    --将send_tab数组内的10个元素发给手机
    LIB_NrfBleSend(send_tab)
    
    --查询是否收到手机发来蓝牙数据，如果收到就print打印出来
    recv_flag, recv_tab = LIB_NrfBleRecv()
    if recv_flag == 1 then
        --打印接收到的数据
        for k,v in ipairs(recv_tab) do
            print(k,v)
        end
    end
end

对，就这么少。简直可怕！！！！

五、物联网体系结构

目前，物联网还没有一个被广泛认同的体系结构，但是，我们可以根据物联网对信息感知、传输、处理的过程将其划分为三层结构，即感知层、网络层和应用层。

感知层：主要用于对物理世界中的各类物理量、标识、音频、视频等数据的采集与感知。数据采集主要涉及传感器、RFID、二维码等技术。

网络层：主要用于实现更广泛、更快速的网络互连，从而把感知到的数据信息可靠、安全地进行传送。目前能够用于物联网的通信网络主要有互联网、无线通信网、卫星通信网与有线电视网。

应用层：主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享和互通。应用服务子层包括智能交通、智能家居、智能物流、智能医疗、智能电力、数字环保、数字农业、数字林业等领域。