如果是电脑，笔记本怎么做？连接网线到路由器上，或者搜索下附近有没有能上的Wifi，然后可能会输入一个密码，就可以上网了。手机上网则更为简单，启动sim卡的数据服务就可以上网啦，而数据服务常常默认就是开的，如此还问手机上网方法似乎有点落伍了。

不过这个问题对于终端连接到物联网就完全是另外一回事了。终端完全可能是没有sim卡的，也就没什么数据服务，加了sim不是还要给运营商交费么？终端也完全可能没有网口的，那么粗一根线，好看么！终端也不一定能让你设置wifi密码，在哪安置屏幕和键盘呢？

这么看起来互联网的连接方式对于物联网终端就不一定合适，这也没有关系，因为根据终端的类型的不同，还有其他很多中方法可以连接进网络，下面就详细扒一扒。

有线连接和无线连接

连接方式可以分成有线连接和无线连接，我们这里讲的连接，其目的都是要进行通信，因此也就分别使用有线通信技术和无线通信技术。

有线通信，是指利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的技术。有线通讯已经非常普及，在自己家里墙壁上找找，就不难找到电话口，网口，有线电视口。

无线通信是利用电磁波信号在空间中直接传播而进行信息交换的通信技术，进行通信的两端之间无需有形的媒介连接。常见的无线通信方式有有蜂窝（手机）无线连接，wifi连接，还有一些倍感神秘的方式，如可见光通信和量子通信方式等等。

一般来讲，有线连接可靠性高，稳定性高，缺点是连接受限于传输媒介。无线连接自由灵活，终端可以移动没有空间限制，但是可靠性受传输空间里的其他电磁波，以及对电磁波有影响的其他障碍物的影响很大，因此可靠性较低。

短距离通信和长距离通信

有很多的场合人和物只需要跟附近的通信终端通信，例如在家里，办公室，工厂等等。但是也存在长距离的应用场景，例如两个城市之间的网络要连接起来，在高速上的车辆或乘客，甚至是海洋上的渔船。通常我们把通信距离在100m以内的通信称之为短距离通信，而通信距离超过1000m的称之为长距离通信。

现实中有很多种通信技术可以满足各种不同的通信需求，但是还没有哪一种通信技术可以满足所有的通信需求，如果还考虑成本，功耗，效率等因素的话。把数据传输到更远的距离以及传输更多的数据常常意味着更高的能耗和更高的成本。因而短距离通信和长距离通信在技术实现，功耗，成本等各个方面均不同，是将物连接进网络时候需要考虑的因素之一。

通信技术和通信协议

通信技术主要是强调信息从信源到目的地的传输过程所使用的技术，还有一个问题是各种通信技术之间如何能协同工作呢？为此，国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型OSI，也就是网络分成了物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。也就是这个伟大的标准最终形成了互联网，以及无所不连的物联网。

在上述各层之间进行数据交换的规则和约定就是通信协议。遵守OSI标准的通信协议能够做到上层协议与下层协议的实现无关，因此能最大限度的复用下层协议。

本文提到的通信技术在通信硬件上就有不同的特性，以支持有线/无线，长距/短剧，节能/高速等特性。但同时也使得其在物理层向上的若干层都需要使用自己的通信协议。所以通信技术的名称也往往是一些通信协议的名称，并且通信技术和通信协议的含义也广为混淆。如下图所示：

有线通信：以太网

以太网（Ethernet）是一种局域网通信技术， IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网使用双绞线作为传输媒介，在没有中继的情况下，最远可以覆盖200米的范围。最普及的以太网类型数据传输速率为100Mb/s，更新的标准则支持1KMb/s和10KMb/s的速率。

以太网技术的最大优点是它是目前应用最普遍的局域网技术，已经逐步取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET等。现在我们熟悉的互联网就是指所有这些大大小小的局域网连接在一起以后，形成的覆盖全球的网络。按本书“物联网”也有出生日期一节的观点，物联网是连接的物超过人口以后的互联网，因而实际中，任何连接到物联网的物总是连接到一个以太网的终端上的。

有线通信：串口通信技术

串口（Serial port）是一种非常通用的用于设备之间通信的接口，也广泛用于设备以及仪器仪表之间的通信。常见的串口有RS-232（使用 25 针或 9 针连接器）和工业电脑应用的半双工RS-485与全双工RS-422。详细信息请参考这里。

串口通信使用串行方式进行通信，即串口按位（bit）发送和接收字节序列，典型地，串口用于ASCII码字符的传输。串口通信使用3根线完成：地线，发送和接收。串口通信可以在使用发送线发送数据的同时用接受线接收数据，它很简单并且能够实现较远距离的通信，其通信长度可达1200米。

优点
串口通信的最大有点就是普及率高，串口至今PC电脑还是标配，通常为了方便连接打印机，大部分的工业设备都有串口，那些没有串口的设备，在其开发时，常见方法也是通过串口连接到进行开发的电脑上的，因此串口是设备进行通信的最简单最容易的方法。

另外值得一提的是，如果不考虑连接串口的线缆，串口通信的成本非常低。

缺点
串口通信的组网能力差，虽然通常情况比无线稳定，但是在工业环境中，也容易受到线缆所处环境的电磁影响出现通信不稳定，甚至串口烧坏的情况。串口的通信速度以太网比起来还是有很大差距，一般来讲，只适合低速率和小数据量的通信。

有线通信：Modbus

同前面几种通信技术不一样，通常认为Modbus只是使用串行方式进行通信的应用层协议标准，它并不包含电气方面的规范。Modbus最初是Modicon于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表的，后来衍生出Modbus RTU，Modbus ASCII和Modbus TCP三种模式，前两种所用的物理接口是上面介绍的串口，后一种使用Ethernet接口。

随着PLC在工业领域的广泛应用，Modbus也成为工业领域最受欢迎的通信协议，它采用主/从（Master/Slave）方式通信，即一对多的方式连接，一个主控制器最多可以支持247个从属控制器。

优点
Modbus的主要优点有：
- 标准化、开放，免费使用，无许可证费，无需知识产权授权。
- 支持多种电气接口，如串口和Ethernet接口等，支持多种传输介质，如双绞线、光纤、无线等。
- Modbus协议的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。易开发，易用。

缺点
Modbus主要存在以下问题：
- 组网能力差，只有主从方式通信
- 网络规模有限，从属控制器数量限制了网络规模
- 安全性差，无认证、无权限管理，明文传输使得它在非受控环境下是非常有风险的

无线短距通信：Wi-Fi

Wi-Fi是一种无线局域网通信技术，全称Wireless-Fidelity，无线保真，IEEE组织的IEEE 802.11标准制定了以太网的技术标准。Wi-Fi终端指使用高频无线电信号发送和接收数据，使用以太网通信协议，通信距离通常在几十米。

Wi-Fi联盟成立于1999年，当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance（WECA）。在2002年10月，正式改名为Wi-Fi Alliance。Wi-Fi联盟致力解决匹配802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题，并且拥有Wi-Fi这个品牌。

2016年WiFi联盟最新公布的802.11ah WiFi标准—WiFi HaLow，使得WiFi可以被运用到更多地方如：小尺寸、电池供电的可穿戴设备同时也适用于工业设施内的部署，以及介于两者之间的应用。HaLow采用900MHz频段，低于当前WiFi的2.4GHz和5GHz频段。更低功耗，同时HaLow的覆盖范围可以达到1公里，信号更强，且不容易被干扰。这些特点使得WiFi更加顺应了物联网时代的发展。

优点
Wi-Fi的优点是局域网部署无需使用电线，降低部署和扩充的成本。由于Wi-Fi模块的价位持续下跌，使得它已成为企业和家庭的普遍的基础设施。另外，根据Wi-Fi联盟指定，“Wi-Fi认证”是向后兼容的。它指定一套全球统一标准：不同于移动电话，任何Wi-Fi标准设备将在世界上任何地方正确运行。

缺点
Wi-Fi的缺点是通信距离有限，稳定性差，功耗较大，组网能力差，其安全性也遭到不少人的批评。通常WiFi技术使用2.4GHz和5GHz周围频段，但在全球各地的频率分配和操作限制也不完全相同，造成一些混乱现象。

无线短距通信：蓝牙

蓝牙（BlueTooth）是一种设备之间进行无线通信的技术，曾经标准化为IEEE 802.15.1，现在蓝牙技术联盟（SIG）来负责维护其技术标准，蓝牙标准最新版本蓝牙5在2016年6月被宣布。蓝牙使用短波特高频（UHF）无线电波，经由2.4至2.485GHz的ISM频段来进行通信，通信距离从几米到几百米不等。

优点
2010年推出的蓝牙4.0，2013年推出的蓝牙4.1，以及2014年推出的蓝牙4.2为适应物联网发展推出很多优秀的特性：
- 提出了“低功耗蓝牙”、“传统蓝牙”和“高速蓝牙”三种模式
- “低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗，覆盖范围增强，最大范围可超过100米
- 支持复杂网络：针对一对一连接最优化，并支持星形拓扑的一对多连接等
- 智能连接：增加设置设备间连接频率的支持
- 提高安全性：使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证
- Ipv6网络支持
- Bultooth Smart技术的蓝牙设备之间可以直接“对话”

等等。

缺点
蓝牙的缺点主要是其各个版本不兼容，安全性差（4.0以后得到改进），组网能力差，以及在2.4GHz频率上的电波干扰问题等等。

无线短距通信：ZigBee

Wi-Fi是一种低速低功耗，短距，自组网的无线局域网通信技术，于2003年被正式提出，为了弥补蓝牙通信协议的高复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等缺陷。名称取自于蜜蜂，蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

ZigBee被标准化为IEEE 802.15.4，工作频段有三个：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最后一个频段世界范围内通用，16个信道，并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。三个频段传输速率分别为20kbps，40kbps以及250kbps。

优点
ZigBee以其低功耗、低成本，低速率、高容量、支持Mash网络、支持大量网络节点以及有较高安全等优点一度被认为的物联网最有前景的通信技术。

缺点
如今，实际中ZigBee远没有像Wi-Fi或者蓝牙那样得到广泛的应用，这是由于它复杂，成本高，抗干扰性差，ZigBee协议没有开源，以及和IP协议不的对接比较复杂等等又限制了它在实际中的应用。

无线短距通信：LoRa

LoRa来源于Long Range这个单词，是一种长距离通信的通信技术。LoRa技术基于线性Chirp扩频调制，延续了移频键控调制的低功耗特性，但是大大增加了通信范围。 Chirp扩频调制有长距离传输以及很好的抗干扰性，已经在军事和航天通信方面应用多年。极端情况下，LoRa的单个网关或者基站可以覆盖整个城市或者几十公里。技术方面的介绍可以参考官网：http://www.lora-alliance.org/What-Is-LoRa/Technology

LoRa联盟
LoRa联盟由IBM发起并主导，见官网：http://www.lora-alliance.org/，LoRa联盟里比较大一点的公司有Cisco, IBM, Semtech等等，更多的LoRa联盟成员，请看下面这个链接：
http://www.lora-alliance.org/The-Alliance/Member-List

LoRa的应用场景
LoRa技术应用典型场景包括：超长电池寿命（几年），节点之间长距离通信，低速率（如每小时只要传递几次数据）。和NB-IoT技术一样，也可以牺牲低功耗指标来提高速率。

无线远距通信GPRS

GPRS是通用分组无线电服务（General Packet Radio Service）的缩写，GPRS是终端和通信基站之间的一种远程通信技术。

无线电服务最早采用模拟通信技术，被成为第一代移动通信技术，后来采用数字通信技术，称为第二代移动通信技术，其中全球移动通讯系统（Global System for Mobile Communications），即GSM的应用最广泛最为成功。GSM主要是为了传输话音设计的，话音在传输时，独占一个频道。

GPRS可说是GSM的延续，它以封包方式来传输数据，不独占频道，因此可以较好利用GSM上空闲的频道资源。GPRS的传输速率可达到56~114Kbps。用户使用该项数据业务，可以连接到电信运营商的通信基站，进而连接到互联网，获取互联网信息。GPRS由欧洲电信标准委员会（ETSI）推出，后来移交给第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project）即3GPP负责。

优点
由于GSM的网络信号覆盖范围很广，实际上可以使用GPRS业务的地域也很广，这是GPRS技术的主要优点。
其次，GPRS终端可以在信号覆盖范围内自由地漫游，开发商无需在开发任何其他通信设备（由运营商负责），用户使用方便。
最后，由于移动通信终端的普及，其成本已经大大降低，因此在物联网中采用GPRS通信技术，其硬件成本相比Wi-Fi或者ZigBee都有较大的优势。

缺点
GPRS终端在通信时要使用电信运营商的基础设施，因此需要缴纳一定的费用，即数据流量费，这个服务费用限制了大量设备连接到网络。
GPRS的速率较低，是另外一个问题。
GPRS通信质量受信号强弱影响较大，无信号覆盖或者较弱的地方通信效果很差，可能影响业务的完成。

无线近距通信：NFC

NFC，Near-field communication，中文常翻译为近场通信。NFC是一种短距高频的无线电技术，属于RFID技术的一种，工作频率在13.56MHz，有效工作距离在20cm以内。其传输速度有106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s三种。通过卡、读卡器以及点对点三种业务模式进行数据读取与交换。

NFC最早是于2002年由飞利浦半导体、诺基亚和索尼共同研发。2004年，NFC论坛成立，致力于近场通信技术的标准化和推广。

优点
- NFC通信距离非常短，但因此通信保密性好。
- NFC卡无功耗，读卡器功耗也较低，可以适用于很多无功耗，或者低功耗的应用场景中。
- NFC方案的成本较低，尤其是NFC卡成本非常低，特别适合覆盖大量非智能物体。

NFC通信技术目前在移动支付和消费类电子等方面有广泛的应用。例如很多手机都已经支持NFC应用，公交卡这类的小额支付系统都是使用的NFC技术。

缺点
NFC没有其他无线通信那种无线信号被窃听的风险，但是其NFC卡过于简单以及被动式响应的设计也是不安全的因素。见到报道的风险例如：即NFC银行卡内的交易信息，很容易被其他读卡器，甚至智能手机读取。

另外，如通信距离短，通信速率低，也是它的缺点，这限制了NFC只适合特定的某些物联网应用。

未完待续

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