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什么是物联网网络？

要启动成功的物联网项目，设备/传感器与物联网平台之间应该有可靠的连接（物联网网络）。但如何选择最适合您的项目的网络技术呢？因此，让我们首先定义什么是物联网网络。

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物联网网络是具有嵌入传感器、智能设备的物理互连对象的网络，无需人工干预即可与其他设备和系统连接并交换数据。

第二个需要注意的是了解您的业务需求和应用目标，然后您可以根据以下标准继续选择无线网络类型和物联网协议技术：

• 覆盖范围

• 能量消耗

• 物体的密度

• 数据的数量和性质

• 成本

• 安全

• 设备环境等

考虑到上述标准必须成为您的解决方案的决定因素，您需要关注您的特定用例。让我们探讨无线网络的主要类型，以帮助您评估每种类型，以便做出决策并选择最佳的技术堆栈。

在本视频中，我们将简要探讨什么是物联网网络，并涵盖最广泛的物联网网络，以帮助您为下一个项目选择最合适的选项。

物联网网络如何运作？

从本质上讲，物联网网络通过在设备、传感器和系统之间建立连接来发挥作用，以促进数据交换、执行分析并生成可行的见解。让我们更详细地了解主要组件。

物联网传感器。传感器构成了任何物联网系统的基础。它们在物联网网络中用于在特定位置或从特定来源收集数据。物联网传感器通常体积小、经济高效、高度可配置，并且能够监控各种变量。例如，它们可以测量湿度水平、跟踪地理位置、记录温度波动、检测运动、监控电气状况、跟踪压缩机活动等等。

物联网连接。传感器收集的数据传输到云端或边缘计算设备进行处理。连接的选择取决于系统的具体目标。当低延迟和快速响应时间至关重要时，边缘计算可能是首选，因为它缩短了传感器和服务器之间的距离。在各种无线连接选项中，WiFi 和蜂窝网络是最受欢迎的选择。下面我们将探索所有可用的选项。

物联网处理。一旦数据到达云端或边缘服务器，就会通过专门的软件进行分析，然后进行存储。数据分析通常在人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 算法的帮助下进行。这些算法有助于识别异常情况和偏离正常模式的情况，从而触发操作或警报。

物联网接口。IoT 接口可以是后端接口，通过它可以控制整个 IoT 网络。管理员建立规定监控和自动化流程的条件规则。通过定义这些规则，他们确保物联网网络根据预定义的参数运行，从而实现高效的管理和控制。

四种类型的物联网无线网络

 

1. 蜂窝网络：LTE-M 与 NB-IoT

LTE-M和NB-IoT都属于低功耗广域网（LPWAN），都可以在4G频段运行。这些开放标准均由 3GPP（第三代合作伙伴计划）推出，旨在实现可靠、安全、低功耗操作，但它们在频率、范围、安全性、成本和功耗方面有所不同。尽管如此，它们被认为是最流行的物联网解决方案之一，因为它们可以覆盖大面积。

作为移动消费市场的可靠解决方案，它们一直在不断发展，提供可靠的高带宽物联网连接。到2026年，NB-IoT和LTE-M将覆盖36亿个LPWA网络连接中的60%以上。

LTE-M

LTE-M 也称为 Cat-M1，是一种无线电技术标准，允许重复使用 LTE 已安装基础，并针对更高带宽和移动连接（包括网络语音）进行了优化。与NB-IoT相比，它需要更多的带宽和更高的成本，但它支持海量的连接密度和较低的设备功耗。

另一方面，LTE-M 标准比 NB-IoT 更昂贵，因为它需要网关。

LTE-M 用例：资产跟踪、可穿戴设备、医疗、POS 和家庭安全应用。

窄带物联网

NB-IoT，也称为Cat-NB1，是一种窄带物联网协议，需要较低的成本和电池功耗，但它不使用传统的LTE物理层，而是使用已经建立的移动网络。与LTE-M相比，它不完全支持移动性，但也支持海量连接。它还提供比 LTE-M 更好的室内和地下覆盖。

NB-IoT 更便宜，因为其设备电池寿命更长，并且不需要网关（传感器数据直接发送到主服务器）。

NB-IoT 使用案例：资产管理、车队管理（物流）、智能计量、联网农业和智能喷洒以及智慧城市应用。

2. LAN/PAN：WiFi 与 BLE

局域网和个域网（LAN/PAN）具有成本效益，但数据传输由于当地环境而受到限制。WiFi 和蓝牙属于这一类别，通常用于物联网连接解决方案。

蓝牙

凭借低能耗和低功耗，支持蓝牙的设备与其他电子设备结合可将数据传输到云端。是的，你可以看到它们广泛应用于医疗和健身追踪器、智能家居设备中，其数据传输到智能手机。

使用 BLE 设备的完美用例是零售行业。它们用于通过智能手机上有针对性的信标触发内容（发送给地理邻近的客户的店内导航、特别优惠、折扣、活动等）来提高店内客户的体验和购买决策。

蓝牙用例：健身追踪、信标、家庭自动化设备。

无线上网

由于其在覆盖范围、可扩展性和高功耗方面的限制，该技术对于电池供电的物联网传感器的大型网络来说不太可行。WiFi 是指在本地或分布式环境中运行的应用程序，其中多个接入点连接到电源插座。WiFi网络可应用于：

• 智能家居小工具

• 数字签名

• 监控摄像头

Wifi 使用案例： 智能建筑、医疗和健身跟踪、店内信标。

3.低功耗广域网

低功耗广域网 (LPWAN)是一组新的无线协议，可以真正连接所有类型的物联网传感器，并促进专门为支持广泛的物联网项目而构建的众多应用程序。这些网络可以被设备用来在低功耗的小型廉价电池的帮助下在大范围内进行通信。与蜂窝网络相比，LPWAN 是一种经济高效的长期解决方案。

LPWAN 似乎是最好的网络之一；然而，由于每个网络都有其优点和缺点，LPWAN 的缺点在于它可以在单个实例中发送的数据量较小，因此它非常适合没有高带宽的用例。

考虑到不同的用途，LPWAN 分为授权（NB-IoT、LTE-M）和非授权（LoRa、Sigfox）类型。授权 LPWAN 的主要挑战是功耗；服务质量和可扩展性是实施非授权技术时的主要问题。

Sigfox 的功能介于 Wi-Fi 和蜂窝网络之间。由于 Sigfox 使用 ISM 频段（工业、科学和医疗），因此不需要获得许可证。

使用 UNB 技术（超窄带），Sigfox 的主要重点是以极低的能耗管理低数据传输速度，此外该网络能够与 30-50 公里范围内的数百万个电池供电设备进行通信。

Sigfox 使用案例：智能建筑和城市：水监控、占用利用率监控、远程资产监控。

LoRaWAN专为大规模公共网络而设计，覆盖范围可达15公里。凭借其扩展范围功能，LoRaWAN 是支持数百万台设备的嘈杂工业环境的绝佳解决方案。 LoRaWAN 的低功耗非常适合电池供电的物联网设备，支持它们长达 10 年。

LoRaWAN 使用案例：远程资产状态监控和跟踪（温度、振动、压力）、智能城市、智能照明。

 

4. 网状协议

由于短距离容量，Mesh 协议是数据传输距离较近的中程物联网项目的绝佳解决方案。在Mesh网络中，传感器节点之间的通信以分布式方式进行以到达出口，这与数据传输到中央集线器的方式相反。

网状协议是适用于建筑内和街道使用的强大且流行的解决方案，例如智能建筑自动化（智能照明、HVAC 操作、安全和能源控制等）、街道照明。

紫蜂

Zigbee 是物联网应用中最知名的网状协议之一。与 LPWAN 相比，Zigbee 因其连接配置而提供更大的数据传输，但功耗效率却低得多。借助 Zigbee 的低成本和低功耗解决方案，应用程序可以使用廉价电池管理十年。

Zigbee 网络的互连性允许每个设备连接到信号，并通过网状网络将其传递到其他设备。由于 Zigbee 设备能够增加通信路径，从而促进与不同供应商的互操作性和无缝连接，因此消除了单点信号故障的风险。

该协议的另一个显着特征在于它可以在世界各地未经许可的情况下使用。

Zigbee 用例：自动抄表、储罐监控、智能 HVAC 控制、医疗设备管理和照明管理。打造“即插即用”智慧城市照明解决方案。

案例分析

射频识别

RFID协议（射频识别）主要用于资产跟踪行业。通过物联网设备中嵌入的无线微芯片，收发器发送和接收无线电波，以便在无视距的小区域内传输少量数据。作为接入点，RFID 阅读器可以接收消息并向收发器发送消息。

借助 RFID 芯片，零售商可以改善采购计划、优化运输物流并获得整个供应链生态系统的端到端数据可见性。

RFID 使用案例：车队和资产跟踪、自动结账、药物监控、供应链管理、仓库管理、电子护照、人体植入、安全访问控制和支付。

 

如何选择最合适的物联网网络？

用例的形式在为您的 IoT 应用程序选择合适的 IoT 网络时起着决定性作用。那么，让我们来看看最重要的标准：

• 能量消耗。如果您正在寻找一种使用寿命长且无需为设备供电的解决方案，那么蓝牙和 LPWAN 是适合这种情况的网络。不推荐使用Wi-Fi等高功耗技术。

• 覆盖区域。需要覆盖的区域的大小定义了物联网项目要应用的协议类型。LoRA 仅限于国界，而 Sigfox 网络可在 60 个国家/地区使用。

• 数据量。如果您需要传输少量数据，可以使用短距离 BLE 或用于长距离数据传输的 LPWAN 等解决方案。对于大数据量，我们推荐 Wi-Fi 和 GSM 网络。

• 设备的密度。正确的物联网协议的选择取决于地理邻近性的需要是否需要分散。如果物体之间需要紧密连接，WiFi将是一个不错的选择；如果距离较近，建议使用 LPWAN 和 GSM 网络。

 

市场上有多种可用的物联网网络选项。完美的统一连接解决方案将支持低功耗以及长距离传输大量数据的能力，确保高安全性和低成本。

然而，没有一种一刀切的解决方案能够对所有智能企业保持经济上的可行性。

每个用例都定义了物联网网络选择的标准：带宽、范围、功耗。因此，了解您的用例的具体情况并确定物联网项目在每个开发阶段的要求将有助于推动决策，为您的项目选择最适合的物联网网络协议。