[嵌入式]物联网IOT需要向着更多交叉领域去野蛮生长

当前的物联网需要网根深层次去突破，需要去打破过去物联网应用思维的边界，朝着更多具有交叉性应用的领域去拓展。随着通信速率的加快，特别是随着5G通信网络的铺开，物联网IOT怎么样从过去的非智能物联网向半智能或者全智能跨越，是物联网从业者或者相关公司所面临的的紧迫挑战。

物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过各种信息传感器、信号射频识别技术、位置识别与定位、动作识别或者感应识别、硬件模组、特定环境指令等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

物联网是一个基于互联网（云计算）、通信网络、场景通信、硬件模组等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

一、物联网大致可以分为以下四层：感知层、网络层、平台层和应用层。

1、感知识别层。

通常是指设备端，即应用端，包括各类感知位置、功耗、计数、动作、生物数据、红外感应等设备。感知层负责物联网信息的收集和获取，是物联网整体架构的基础。在感知层，传感器感知物体本身和周围的信息，因此物体也具备了“说话和发布信息”的能力。

2、网络构建层。

通常是指通信数据传输结构，通过什么网络进行通信指令上传下达，特别是下位机与上位机，上位机与互联网网络的通信链接，以及通信协议标准等。网络层将感知层采集到的信息传递给物联网云平台，还负责将物联网云平台下发的命令传递给应用层，具有链接效应。网络层主要通过物联网、互联网和移动通信网络传输大量信息。

3、平台管理层。

通常是指负责设备状态和功耗管理、业务信息和数据收集、存储、指令分发、设备响应机制等运营操作平台，管理主要解决数据存储、检索、使用和数据安全隐私保护等问题。

4、综合应用层。

将各类设备与人们生活需要链接起来，并产生更能解决实际需要的应用（比如智能电表、水表等自动缴费扣费）。物联网的最终目的是应用在各个场景中，将物体在物联网云平台上传输的信息进行处理后，挖掘出的宝贵信息将应用到智慧物流、智慧医疗、食品安全等实际生活和工作中。

接下来，咱们从物联网本身价值的角度来拆解，怎样将自己的物联网项目做得更加细致。

二、了解物联网IOT的分类

1、根据技术体系进行分类

1）窄带低频物联网NB-IOT技术。其采用授权频谱，可靠性强，时延较低，穿透性较好，覆盖性较高的特点支持该技术成为全球最主流物联网技术。目前国内低频物联网使用最多的技术体系，成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。（主要公司包括高通、沃达丰、德国电信、中国移动、中国联通、Bell等）

2）LORA模组技术。LoRa联盟成立于2015年，由130多个国家参与，在成立不到半年的时间就推出了5美金芯片，具有很大的成本优势，lora在位置跟踪和功耗方面也具有很强的优势。LoRa技术具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性基于LoRaWAN的网络能够提供安全的数据传输距离远的双向通信，并且用最少的网络基础设施覆盖城市区域，LoRa技术在智慧农业、智慧建筑、智慧物流等多种应用场景中都将得到广泛应用。（国内技术模组代表公司：深圳市宏电技术股份有限公司）

3）IEEE 802.15.4国际通用技术。 IEEE 802.15.4 是一种技术标准，它定义了低速率无线个域网 （LR-WPAN）的协议。 它规定了LR-WPAN的物理层和媒体访问控制，并由IEEE 802.15工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。

4）SIGFIX协议技术。技术优于其他技术，芯片尺寸小，能够安装于比较小的设备器件上，其信号覆盖广，能够达到地下两层楼高，但由于该技术未开放，需要技术开发商进行认证并支付高额的授权费用，所以这项技术目前发展并不是很快。

5）NFC（近距离无线通讯技术）。近场通信（Near Field Communication，简称NFC），是一种新兴的技术，使用了NFC技术的设备（例如移动电话）可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别（RFID） 及互连互通技术整合演变而来的，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。

6）eMTC增强机器类通信技术。全称是 LTE enhanced MTO，是基于LTE演进的物联网技术。为了更加适合物与物之间的通信，也为了更低的成本，对LTE协议进行了裁剪和优化。eMTC基于蜂窝网络进行部署，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率,可以支持丰富、创新的物联应用。

7）Bluetooth蓝牙短距离通信技术。蓝牙模块，是一种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离无线通讯，按功能分为蓝牙数据模块和蓝牙语音模块。蓝牙模块是指集成蓝牙功能的芯片基本电路集合，用于无线网络通讯，大致可分为三大类型：数据传输模块、蓝牙音频模块、蓝牙音频+数据二合一模块等等。一般模块具有半成品的属性，是在芯片的基础上进行过加工，以使后续应用更为简单。

8）物联网高频SIM卡通信模组（2G/3G/4G/5G卡）。物联卡是由运营商（中国移动、中国联通、中国电信）提供的5G/4G/3G/2G卡。采用专用号段和独立网元，满足智能硬件和物联网行业对设备联网的管理需求，以及集团公司的移动信息化应用需求，当前可提供中国及海外多地域、多运营商2G/3G/4G/NB-IoT物联网卡和通信模组。移动物联网卡、电信物联网卡、联通物联网卡专业服务商，物联卡基于物联网专网， 采用物联网专属号段 ，通过专用网元设备支持短信、无线数据通信等基础通信服务，并提供通信状态管理和通信鉴权等智能通道服务，默认开通物联网通用APN。

2、根据产业行业进行分类

1）社会公共服务事业物联网。包括市民居民日常生活中所需要的自动计数智能电表，智能水表，智能煤气表，智能热能表，居民灾情报警器等关联的社会公共服务设备网络。

2）智能城市物联网。包括大数据覆盖的智能交通（，智能照明，智能停车，智能井盖，智能垃圾桶等城市公共治理以及管理设备网络。

3）智能楼宇物联网。包括CBD和主要商业区智能空调，智能电梯，智能监控，智能环境，人流量，火警预警等人流量大的地区的智能管控设备网络。

4）智慧医疗物联网。包括医疗器械，可穿戴设备，智能仪表，病人定位，病人监控，医护管理，医疗卫生行为等医疗健康解决方案设备网络。

5）智能家居物联网。包括家庭生活常用电器智能控制，环境管理，智能灯光（光照），健康检测，扫地机器人，智能窗帘等居家生活所需要的智能设备网络。

6）智能制造物联网。 包括智慧车间，自动产线，固定资产跟踪，智慧仓储，智能机器人，智能检测等工业制造与智能制造相关设备网络。

7）智慧农业（畜牧业）物联网。 包括各个地区环境监控，农业生产监控，畜牧养殖监管监控等慢性农业畜牧业关联产业监管监控辅助设备网络。

8）智慧物流物联网 。包括智能揽件，智能分发，物件位置追踪，货物溯源等电子商务关联物流管理设备网络。

9）新型产业物联网。包括更多前沿科技与传统行业交叉构成的新型设备网络。

3、按照通信波长频段进行分类。

物联网通信常用的电磁波波长主要有：米波、厘米波、毫米波。米波主要是30MHz-300MHz，厘米波频段在300MHz-30GHz，毫米波频段在30GHz-300GHz。（这些称呼是行业内约定俗成的名称，频段划分可能略有交叉重叠。）

波长越长、传输距离越长、穿透能力越强，但数据传输速度越慢。

波长越短，传输距离越短、穿透能力越弱，但数据传输速度更快。

1）低频。包含超低频、中低频、低频等多个波段。

2）中频。

3）高频。

不同国家地区和不同通信模组频率可能有交叉重叠，本处不做详细列举。

4、按照设备类型以及形状大小分类。

根据设备类型以及形状进行分类，大概分为：

1）移动终端物联网。包括智能车联网，智能物流网，个人携带设备等。

2）非移动终端物联网。包括智能路灯，智能摄像头，智能电表、智能水表，固定位置设备等。

3）其他终端物联网。包括跨网物联设备等。

5、其他专业化分类。

三、应用场景调研。

任何物联网项目都离不开应用场景，这需要对该项目的应用场景进行专业化考评，以下是物联网应用场景的考评内容，需要着重考虑的几个关键因素：

1、评估各类设备的功耗（能耗）以及相应的供电（电源）方式。

调研目标场景是否方便连接市电（220V电源），如果不方便，将采用什么样供电方式，哪一种供电方式更能符合项目维护和用户体验需要。

2、通信信号覆盖和通信方式。

根据设备所处的环境以及各设备之间的通信交互方式，以及设备要实现的功能，指定符合项目所需要的通信协议，约定各设备之间、设备与平台之间的通信内容或者通信指令。并由此确定对应的通信频次、传输指令、信号、消息，通信组网方式等。并事先对项目设备安装或者使用的场景进行实地调研考察，并测试信号覆盖强度，设备之间通信安全以及确保通信畅通，避免项目部署的时候，设备变成呆机。

3、通信协议（通信网络）。

根据项目业务需要，确定各设备之间、设备与平台之间通信标准协议。制定设备之间怎么样唤醒建立链接，连接方式中设备的主次关系（被动连接，还是主动连接），链接频次，需不需要构建通信中继器，采用什么组网方式进行设备链接，等等。

1）上位机与下位机通信。如果没有进行模组隔离，上位机与下位机大部分是同一台设备的不同部分，下位机（响应控制机制系统，设备状态）与上位机（指令控制机制系统，响应结果）之间指令通信传输。

2）设备与设备之间通信。设备与设备之间，通常采用WIFI、蓝牙、125K、433M或者物联网SIM卡（2G/3G/4G/5G ） 等组网模式进行设备之间通信。

3）设备与网络平台通信传输方式。设备与网络平台之间可以根据设备需要上传或者接收消息指令的频率，选择对应的通信网络，包括消息队列MQTT、2G/3G/4G/5G、局域网（LAN）或者广域网（WAN）等消息、数据、指令传输，并设计好相应的设备与业务管理系统，以及业务扩展通道。