大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點都是傳感器、計算和連接的組合，后兩者起著非常重要的作用。下次我們將專注于物聯(lián)網(wǎng)的計算部分。

從有線轉(zhuǎn)向無線是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的先決條件。盡管就技術(shù)時間尺度而言，獨立的無線通信已經(jīng)存在了很長時間，但需要取得重大進(jìn)展，以使其更小、更便宜、更節(jié)能，足以滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

天線尺寸與所用無線電波的波長直接相關(guān)——波長越短，天線越小。這就是為什么大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信使用幾GHz量級的頻率的原因。隨著基于毫米波的技術(shù)即將出現(xiàn)，我們將看到更小的天線。固定物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點可以通過使用數(shù)百 MHz 的頻率來交換范圍的大小。

由于硅縮放和射頻前端的進(jìn)步，每一代新一代接收器都變得更加敏感。作為直接結(jié)果，變速器現(xiàn)在可以使用非常低的功率水平。降低無線電功率水平的另一個重要技術(shù)進(jìn)步是基于分組的通信。通過以數(shù)據(jù)包突發(fā)方式發(fā)送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠在突發(fā)之間“休眠”。突發(fā)時間越短，消耗的功率越少。為了能夠在有限的帶寬下在更短的時間內(nèi)發(fā)送所需的信息，開發(fā)了正交幅度調(diào)制（QAM）和差分正交相移鍵控（DQPSK）等調(diào)制技術(shù)來提高頻譜效率。

拼圖的最后一塊是標(biāo)準(zhǔn)化。無線通信跨越一系列頻率、調(diào)制技術(shù)和數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。手機的普及，除了啟動蜂窩網(wǎng)絡(luò)之外，還幫助藍(lán)牙點對點無線電技術(shù)的發(fā)展。藍(lán)牙還將設(shè)備從以前使用的紅外技術(shù)的清晰視距限制中解放出來。此后，藍(lán)牙及其低功耗 （LE） 變體在短距離、低中比特率通信技術(shù)方面一直保持領(lǐng)先地位，即使在競爭技術(shù)的浪潮中也是如此。互聯(lián)網(wǎng)時代和擺脫那些不太好看的LAN電纜的需求催生了WiFi。智能裝置的城市級通信的遠(yuǎn)程通信也在增加，盡管使用低比特率技術(shù)。

電器、工業(yè)設(shè)備、車輛和建筑物的安全、安保和效率要求推動了對更多信息和更好選擇的需求，以連接和管理先進(jìn)的傳感器，以構(gòu)建更智能的世界。在未來幾年內(nèi)，各種網(wǎng)絡(luò)將使數(shù)萬億無線設(shè)備相互連接。

重要的是要記住，即使通過連接的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在以顯著的速度增長，它們?nèi)蕴幱谄鸩诫A段。這意味著隨著新應(yīng)用的出現(xiàn)，將需要在速度、功耗、范圍和容量方面提供顯著改進(jìn)。該領(lǐng)域的潛在商機繼續(xù)推動工程的極限。工程師面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)是從廣泛的可用選擇中選擇合適的通信協(xié)議，如藍(lán)牙經(jīng)典、Wi-Fi、ZigBee、低功耗藍(lán)牙（藍(lán)牙智能）、近場通信 （NFC） 和許多專有協(xié)議。找到要使用的正確協(xié)議的關(guān)鍵考慮因素是找到最能滿足應(yīng)用程序?qū)Ω咄掏铝俊⒌凸?、尺寸、無縫互操作性、安全通信、易于開發(fā)和易用性需求的協(xié)議。

設(shè)計人員總是樂于編寫自己的自定義專有協(xié)議，以實現(xiàn)特定產(chǎn)品的最佳功耗和效率。但是，在當(dāng)今世界，期望您的產(chǎn)品需要通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與生態(tài)系統(tǒng)中的其他設(shè)備進(jìn)行通信是不費吹灰之力的。因此，互操作性可以說是設(shè)計無線鏈路時最重要的要求，為使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議提供了令人信服的論據(jù)。

讓我們根據(jù)您的應(yīng)用需求探索各種無線協(xié)議以及何時使用它們。

無線上網(wǎng)：WiFi是無線協(xié)議的流行選擇，通常提供非常高的數(shù)據(jù)吞吐量，中遠(yuǎn)程和復(fù)雜的安全選項。通常，WiFi的非常高的數(shù)據(jù)速率使其成為需要互聯(lián)網(wǎng)訪問的應(yīng)用的首選協(xié)議。然而，WiFi的代價是功耗更高，使其成為電池供電應(yīng)用的絕佳選擇。其主要應(yīng)用包括筆記本電腦、臺式計算機和服務(wù)器。

WiFi的最大優(yōu)勢是支持現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)分組交換LAN協(xié)議。畢竟，它實際上是以太網(wǎng)電纜的無線版本（正如我們前面提到的，它很丑！當(dāng)您擁有WiFi時，互聯(lián)網(wǎng)并不遙遠(yuǎn) - 只需連接到人口稠密地區(qū)周圍可用的眾多Wi-Fi“熱點”之一即可。下面提到的無線技術(shù)使用簡單的分組結(jié)構(gòu)，需要額外的“自定義”應(yīng)用程序才能理解它們，并將“互聯(lián)網(wǎng)”放入“物聯(lián)網(wǎng)”。

ZigBee：ZigBee提供低功耗，輕量級堆棧和良好的市場占有率。但是，ZigBee并未廣泛用于PC和智能手機等消費類設(shè)備，從而限制了設(shè)備可以連接的節(jié)點。ZigBee的最佳替代品是Bluetooth Classic，它是作為一種在短距離內(nèi)交換數(shù)據(jù)的方式而開發(fā)的。ZigBee的主要應(yīng)用包括工業(yè)自動化、家庭自動化和智能計量。

藍(lán)牙經(jīng)典：藍(lán)牙是個人局域網(wǎng) （PAN） 的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，通過音頻流傳輸?shù)绞謾C耳機而流行。與WiFi相比，藍(lán)牙經(jīng)典協(xié)議提供了更好的電源效率。然而，對于極低的功耗，低功耗藍(lán)牙是一種更具吸引力的選擇。主要應(yīng)用包括移動電話、電腦鼠標(biāo)、鍵盤以及辦公和工業(yè)自動化設(shè)備。

低功耗藍(lán)牙：BLE，也稱為智能藍(lán)牙，針對傳輸狀態(tài)或控制信息（即有限數(shù)據(jù)）的短距離低功耗無線應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。該協(xié)議最適合電池供電的應(yīng)用，如可穿戴設(shè)備、智能家居、智能手表、移動電話和其他便攜式設(shè)備。

長距離 （LoRa）：LoRa 提供遠(yuǎn)距離， 低功耗無線平臺.LoRa 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點通常體積龐大，需要相對較大的外部天線。這些因素通常不是一個限制，因為這些節(jié)點通常連接到大型設(shè)備、建筑物或車輛上。典型應(yīng)用包括智能城市、智能家居和建筑、智能農(nóng)業(yè)、智能計量、智能供應(yīng)鏈和物流等。

我們有許多高效且復(fù)雜的無線電通信技術(shù)可用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。但是，如果連接到物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的集成計算元素不夠強大，無法處理其吞吐量和/或軟件/固件不夠簡單，無法“隱藏”其固有的復(fù)雜性，則物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點將無法按要求執(zhí)行。我們將在本系列的后續(xù)部分中探討這些問題。

審核編輯：郭婷