万物互连的物联网连接技术-巨人网络通讯

1、蓝牙5.0

蓝牙5.0技术是由蓝牙技术联盟2016年12月6日正式发布，SIG组织是蓝牙技术的官方组织，它是由全球超过三万家公司加盟的非盈利机构，也是蓝牙商标的所有者。它以制定蓝牙标准、推动该技术的普及和发展为宗旨。

（1）BT5.0

蓝牙技术本身并不是什么新技术，蓝牙技术适用于无需额外无线基础设施的智能手机和平板电脑，可提供短距离、点对点连接，同时本身功耗也很低。各种蓝牙产品也随处可见，举凡移动设备、耳机、车机等各式消费或专业电子设备都能发现蓝牙的踪迹。然而却正是由于蓝牙5.0的发布，才使得蓝牙技术进入物联网行业的视野。这主要是由于蓝牙5.0相比于上一版本，有了以下特性的改变。

2倍传输速度的提升，BT5.0在之前1Mbps的PHY基础之上，增加了一个可选的2Mbps的PHY。4倍通讯距离的提升，在降低带宽提升通讯距离同时保持功耗不变,允许的最大输出功率从之前的10mW提升至100mW。使得蓝牙发射和接受设备之间的理论有效工作距离增至300米。8倍广播数据容量提升，从BLE4.2的31字节提升至255字节，并且可以将原来的3个广播通道扩展到37个广播通道，增加通道选择算法,同时允许无需配对接受信标的数据，比如广告、Beacon、位置信息等。

基于蓝牙5.0的技术，使得蓝牙信号覆盖范围更广，传输速度更快，连接更加稳定可靠。蓝牙5.0还有支持室内定位和导航的功能，结合WIFI可实现精确度小于1米的室内定位，并且蓝牙5.0还针对物联网的应用做了很多底层优化。

然而仅靠以上这些新特性，蓝牙5.0还不能说是物联网技术的完美解决方案，因为它没能很好的解决联网问题，各个蓝牙设备仍然是独立的个体，且无法直接接入因特网。于是在2017年7月19日，蓝牙技术联盟正式推出SIGMesh标准，蓝牙技术开始全面支持Mesh网络。随着SIGMesh标准的发布，可以说是补齐了蓝牙5.0技术在物联网应用上的最后一块短板，利用这项技术，可以实现设备的自组网连接，通过接入节点即可实现跟互联网相连，大大减少组网成本。

（2）Mesh组网示意

Mesh网络可以使蓝牙设备直接或间接传输信息到接受信息所需的设备，这种网络架构相对稳定，整个系统不会由于单个设备的失效而无法顺利运行。由于蓝牙网状网络采用泛洪法从网络中的一个设备传输信息到所有的各个设备，与路由传输方法相比，这种方法需要较少的存储和较低的处理能耗，故而更节能。

2、NB-IOT

2014年5月，在GERAN组“FS_IoT_LC”的研究项目中，主要有3项技术被提出，分别是拓展覆盖GSM技术、NB-CIoT技术和NB-LTE技术。其中NB-CIoT由华为、高通和Neul联合提出，NB-LTE由爱立信、中兴、诺基亚等厂家联合提出。最终，在2015年9月的RAN#69次全会上协商统一为NB-IoT技术。

（1）NB-IOT技术演进

从接入网络技术来看，NB-IoT是在LTE基础上发展起来的，其主要采用了LTE的相关技术，并针对自身特点做了相应的修改。当NB-IoT与LTE并存部署时，下行链路上NB-IoT和LTE可以做到互不影响。NB-IoT可直接部署于已有的GSM或LTE网络中，即可复用现有基站以降低部署成本，实现平滑升级。NB-IoT是可运营的电信网络，这是NB-IoT区别于LoRa、SigFox等技术的关键。

（2）NB-IoT具备四大特点：

一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。

（3）NB-IOT网络部署

因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业、公共监测、企业安防等。NB-IoT的部署方式较为快捷、灵活，也可以部署在3G/4G网络。NB-IoT单扇区支持5万个连接，比现有网络连接数高50倍，目前全球有约500万个物理站点，假设全球有约500万个物理站点，所有站点全部部署NB-IoT，每站点三扇区共计可接入终端数将达4500亿个。

3、RFID

无线射频识别技术RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术广泛应用于各行各业，日常生活中常见的门禁、食品、安防设备、交通系统都有RFID技术的应用。

RFID系统的基本组成包括：①读写器：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；②天线：在标签和读写器间传递射频信号；③标签：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有惟一的电子编码，附着在物体上标识目标对象;

每个标签都有一个全球惟一的ID号码UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改，标签根据其工作方式分为有源标签和无源标签两种。读写器对标签的操作有三类：识别，读取UID；读取，读取用户数据；写入，写入用户数据。

RFID的工作频率分为低频和高频两类，低频系统工作频率通常小于30MHz，典型工作频段为125KHz、225KHz、13.56MHz等。低频电子标签成本较低，标签内保存的数据量较小，读写距离较短，外形多样，读写天线方向性不强;高频系统工作频率通常大于400MHz，典型工作频段为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高频系统标签内保存的数据量较大，读写距离较远，能适应物体高速运动，外形一般为卡状，读写天线及电子标签天线均有较强的方向性，但成本较高。

RFID技术借助无线电原理，读写器可以无接触的跟电子标签进行数据通讯，同时还具备防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、数据可以加密、存储信息更改自如等优点，也可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作方便、快捷。

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