物聯網如何做到「萬物互聯」？看懂這些你就明白

「物聯網」——這個如今無處不在的辭彙，顧名思義就是將聯網的對象從電腦、手機，擴展到更多過去並未「觸網」的物件——比如說冰箱、洗衣機、空調……甚至於集裝箱、工業生產線、物流交通工具……

試想一下，在未來的某天，當你從自動駕駛車裡悠然走出，回到家門口——房門自動識別戶主身份並開啟，室內的空調、音響立刻啟動並且調整到主人習慣的設定和喜愛的歌單，熱水器開始預熱、百葉窗也根據當前室內的光照強度實時調整……

這些曾經看起來像是科幻小說的劇情，近年來正越來越變為現實——沒錯，在這些智能設備的背後，其實就是「物聯網」發揮著作用。

那麼問題就來了——物聯網物聯網，到底是怎麼「聯網」的呢？它用的是我們平時熟悉的4G、WiFi這些聯網方式么？還是說，物聯網有自己專用的網路和聯網技術呢？別急，看完這篇文章，大家就會明白了~

寬頻廣域物聯網：5G、4G、eSIM

沒錯——對於某些物聯網設備來說，它們需要的是和我們平時手機、電腦上一樣(甚至更大）的聯網帶寬，而對功耗卻不太在意：比如家裡常年插著插頭的智能家電、比如安防監控、智能交通、遠程遙感等等……

MWC2017上海展會上的物聯網專題展台

在這種情況下，物聯網設備當然也可以直接使用基於4G LTE甚至是5G技術的移動寬頻聯網——只不過，和手機上的蜂窩網路稍有不同的是，為了保證物聯網設備的長期穩定在線，運營商一般會給物聯網建設專用網路通道，和常規通信網路獨立運行。

韓國KT展示的5G千兆網路智能家電

同時，在我們手機上，起到賦予「身份（電話號碼）」功能的SIM卡，對於物聯網設備來說卻存在著兩大弊端。一是體積太大，不適合某些微型物聯網設備（比如電子標籤、智能手錶）；二是SIM卡信息固化，需要重新設定用戶、號碼等非常不便。

小米筆記本4G版本，集成來自中國移動的eSIM晶元

因此，就誕生了嵌入式SIM（eSIM）技術，其本質上是一塊超小型的可編程晶元——體積和功耗比最小的SIM卡更小，同時能夠通過網路進行遠程集中管理——無需硬體「燒卡」，大大簡化了GSM網路物聯網設備的註冊和管理方式。

不甘寂寞的WIFi：服務室內高速連接

和蜂窩網路專註遠程、廣域高速互聯互為補充，我們熟悉的WiF網路在物聯網裡也扮演著重要的角色。而且與蜂窩物聯網必須使用專用網路不同，WiFi物聯網設備往往本身就服務於一般家庭，靠的就是普通的家用路由器或無線AP。

比如說，現在非常火熱的家用安防攝像頭，成本低廉，使用方便——而且確實能起到遠程監控家中老人小孩寵物安全的作用。而這類安防攝像頭其實使用的就是最簡單的WiFi網路連接。

當然，在物聯網的大潮面前，WiFi聯盟也不會一味吃老本，他們推出了兩個適應物聯網的WiFi新技術：一是WiFi Aware，另一個就是802.11ad。

WiFi Aware是一種讓WiFi設備之間相互「感知」的技術，有了它，用戶無需手動執行WiFi認證，就能直接與附近的WiFi設備交換信息。

比如說，當你在博物館裡靠近一副名畫，手機上的導覽程序會自動顯示這幅藝術品的相關介紹——此時手機已經和隱藏在畫框附近的無線AP建立了連接。當然，這一技術用在未來的智能倉庫、交通ETC等方面會更能顯出其價值。

而802.11ad，通俗地說，也可以稱之為「無線千兆網」（Wireless Gigabit，WiGig），則是解決未來超高速室內通信的關鍵技術。相比現在的802.11ac，WiGig的最大帶寬能輕易地躍升數倍（4600Mbps，最大可達30Gbps），同時因為使用的是60GHz的新頻段，還可以顯著減少網路干擾。

靠著這些優點，802.11ad可以在未來的智慧家庭中承載起更高帶寬，信息量更大的設備間通信——比如說家庭安防攝像頭理論上在11ad網路下就能做到流暢的4K解析度直播，這在當前是無法想像的。當然，把它用於企業級的智能設備交互，11ad的高帶寬優勢使得它相比11ac網路，能夠多承載好幾倍的在線設備，大幅降低了運營成本。

NB-IoT：佔據主流地位的「窄帶」網路

當然，上面說的都是現有的寬頻網路技術在物聯網時代的延伸。而實際上，因為許多物聯網設備都會採用微型化、低功耗的設計，寬頻網路對於它們來說其實是沒必要又浪費能源的。

因此，看似落後但其實並不「古老」的窄帶網路就註定扛起物聯網的大旗：和4G/5G、WiFi分別對應室外和室內環境一樣，窄帶物聯網也有分為對應廣域和室內環境的兩大技術：NB-IoT（基於蜂窩的窄帶物聯網）/藍牙LE（藍牙低功耗）。

NB-IoT本質上來說，可以視作是專用於物聯網的「簡化版」蜂窩數據網路，因此它在技術上和現有的手機網路（比如GSM、FDMA、LTE）是共通的，只是功耗要低很多很多，而且對網路帶寬的要求非常低，組網成本低廉。

但是，因為是基於成熟的蜂窩網路技術，相比藍牙和Zigbee等近距離通信技術，NB-IoT（特別是基於4G的NB-LTE）具備廣覆蓋、可移動以及大連接數等特性。

而且，NB-LTE的頻段因為很短，它可以通過帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網路共存——有LTE基站的地方，就能簡單快速地部署物聯網NB-LTE窄帶網路。

同時，低功耗（一塊電池可支撐10年運行）、連接多（單個小區能支持10萬連接）、廣覆蓋（有移動網路就有NB-IoT網路）、低運營成本（每個模塊不足5美元）的優點，使得NB-IoT可以輕鬆地運用在大量需要持續監測但無需高速數據通信的行業，如遠程抄表、物流跟蹤、智能停車、智慧農業等。

可以說，名稱上看起來並不高大上的NB-IoT，實際上已經成為物聯網技術發展的絕對主流，並且也是目前最具商業應用潛力的新興技術之一。

藍牙LE/Zigbee：成熟的近距離物聯網方案

說到藍牙，大家肯定不會陌生：雖然藍牙的傳輸速率和傳輸距離都遠不及WiFi，但因為功耗低，成本低，在短距離物聯網方案中也佔據了一定地位。

比如說，負責藍牙技術更迭的藍牙技術聯盟（ Bluetooth SIG）就於近日宣布，藍牙技術將支持物聯網網狀網路（mesh networking）。物聯網網狀網路可以將多個藍牙設備連接，創造大規模的設備網路。藍牙技術聯盟表示，這種「多對多」的連接，可以支持數千設備。在家庭環境中，mesh networking可以用來連接智能家庭設備，並建立覆蓋整個房子的物聯網路。

相比傳統的單點連接，藍牙支持網狀網路之後，可以大幅提升覆蓋面積，變相提升了藍牙連接的傳輸距離，同時不會提高成本：因為只要是支持藍牙4.0的設備，理論上都可以通過升級固件，加入對mesh networking的支持。

而和藍牙相比，Zigbee（紫蜂）的歷史沒有那麼悠久，但卻更具對於物聯網的針對性。Zigbee協議誕生於2004年，它去掉了藍牙當中那些高清媒體之類的功能，專註於感測器數據傳輸、設備交互控制。

Zigbee使用了一種非常有趣的「接力」方式，將每一個低功耗的Zigbee感測器或控制器連接起來，這些感測器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個網路節點傳到另一個節點，所以Zigbee的功耗更小、距離（相對藍牙來說）更遠、成本也更低。

而且，因為從一開始就專註與感測器之間的信息傳遞，Zigbee非常強調實時性：使用Zigbee協議的智能家電，當按下其中一個的開關之後，其他的幾乎是立刻就能相應動作。這是因為Zigbee設備從睡眠轉入工作狀態只需15ms，節點連接進入網路只需30ms，。相比較而言，藍牙需要3～10s、WiFi需要3s以上。

總結：萬物互聯時代就在眼前

好了——以上就是我們今天關於物聯網「如何聯網」的小科普了。當然，龐大的物聯網並不是只有這麼幾個連接技術，其他的比如Enocean、beacon甚至是nfc/RFID其實也被應用在當前的物聯網設備里，只是相比之下沒有那麼主流，或者並非未來的發展方向。

不過，我們也應該看到，物聯網傳輸協議再多，其實也就寥寥數種，而且基本上都是在10年前就已經被外國公司所制定、把持了。雖然到時候中國的企業或許會像今日的手機市場那樣，在終端設備的出貨量上佔據大流，但「基礎技術」依舊握於他人之手。這對於未來物聯網設備的安全性、產品成本會造成怎樣的影響呢？我們目前只能拭目以待。

【本文圖片來自網路】

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！