1. 摘要

本文作為一個(gè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感興趣的愛好者的一些收集信息，包括物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，協(xié)議及應(yīng)用入門，涉及NB-IOT，LoRa，MQTT，NFC,RF-ID,5G等技術(shù)，并持續(xù)更新中(截止2020.01.31)。
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2. 內(nèi)容

2.1 物聯(lián)網(wǎng)定義，類型

物聯(lián)網(wǎng)（ IoT ,Internet of things ）即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖

從應(yīng)用的角度出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可分解為物聯(lián)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、云端、用戶終端。
物聯(lián)設(shè)備可分為兩類，一種因其支持TCP/IP，可以直接接入物聯(lián)網(wǎng)，如wifi、GPRS/3G/4G等，一種則需要網(wǎng)關(guān)（實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換），如zigbee，藍(lán)牙等。
實(shí)際上，對(duì)于一些場(chǎng)景，比如終端設(shè)備通過藍(lán)牙通信的話，則手機(jī)本身就相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)。筆者的項(xiàng)目中，設(shè)備與手機(jī)之間通過藍(lán)牙通信，終端數(shù)據(jù)通過手機(jī)的wifi或者3G/4G模塊與云端通信。因此只需專注于云端服務(wù)的開發(fā)上。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層定義和介紹

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議架構(gòu)圖

2.3.1 應(yīng)用層協(xié)議

2.3.1.1 MQTT - 息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport），是ISO 標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC PRF 20922)下基于發(fā)布/訂閱范式的消息協(xié)議。它工作在 TCP/IP協(xié)議族上，是為硬件性能低下的遠(yuǎn)程設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)狀況糟糕的情況下而設(shè)計(jì)的發(fā)布/訂閱型消息協(xié)議。
主流的MQTT是基于TCP連接進(jìn)行數(shù)據(jù)推送的，但是同樣有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。

MQTT通信架構(gòu)圖

實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議需要客戶端和服務(wù)器端通訊完成，在通訊過程中，MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（Publish）、代理（Broker）（服務(wù)器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務(wù)器，消息發(fā)布者可以同時(shí)是訂閱者。
MQTT傳輸?shù)南⒎譃椋褐黝}（Topic）和負(fù)載（payload）兩部分：
（1）Topic，可以理解為消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）后，就會(huì)收到該主題的消息內(nèi)容（payload）；
（2）payload，可以理解為消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的內(nèi)容。

參考文章

(1) MQTT 入門介紹 https://www.runoob.com/w3cnote/mqtt-intro.html
(2) MQTT協(xié)議服務(wù)端：https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/servers
(3) MQTT協(xié)議類庫：https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/libraries
(4) MQTT協(xié)議官網(wǎng)：http://mqtt.org/

2.3.1.2 CoAP協(xié)議 - 受限應(yīng)用協(xié)議

CoAP（Constrained Application Protocol，受限應(yīng)用協(xié)議）是一種在物聯(lián)網(wǎng)世界的類web協(xié)議，它的詳細(xì)規(guī)范定義在 RFC 7252。COAP名字顧名思義，使用在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的ram，rom都通常非常小，運(yùn)行TCP和HTTP是不可以接受的。

以下是CoAP協(xié)議的功能：
?它是非常有效的RESTful協(xié)議。
?易于代理到HTTP /從HTTP代理。
?它是開放的IETF標(biāo)準(zhǔn)
?它是嵌入式Web傳輸協(xié)議（coap：//）
?它使用異步事務(wù)模型。
?UDP與可靠性和多播支持綁定。
?使用GET，POST，PUT和DELETE方法。
?支持URI。
?它使用小而簡(jiǎn)單的4字節(jié)標(biāo)頭。
?支持綁定到UDP，SMS和TCP。
?使用基于DTLS的PSK，RPK和證書安全性。
?使用MIME類型和HTTP響應(yīng)代碼的子集。
?使用內(nèi)置的發(fā)現(xiàn)機(jī)制。

CoAP架構(gòu)

如圖所示，它將普通HTTP客戶端擴(kuò)展到具有資源約束的客戶端 這些客戶端稱為CoAP客戶端。代理設(shè)備基于HTTP協(xié)議彌合了傳統(tǒng)環(huán)境與典型互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境之間的差距。同一服務(wù)器負(fù)責(zé)HTTP和CoAP協(xié)議消息。

參考

（1）CoAP 協(xié)議全面分析：https://www.cnblogs.com/LJWJL/p/9674712.html
（2）物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議Coap協(xié)議介紹 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1609055547851599818

2.3.1.3 HTTP與HTTPs

這是一種B/S通信模式。瀏覽器通過http協(xié)議的url向服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，服務(wù)器將url對(duì)應(yīng)的html內(nèi)容回傳給瀏覽器。至于具體如何請(qǐng)求，解析以及回傳，包括https涉及的加密等，參見文章【深度知識(shí)】HTTPS協(xié)議原理和流程分析。
回到之前的應(yīng)用上，基于HTTP協(xié)議，云端只需使用相應(yīng)技術(shù)設(shè)計(jì)前端網(wǎng)頁。手機(jī)需要模擬HTTP協(xié)議向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，一般情況下，請(qǐng)求格式為xml或者json。云端接受請(qǐng)求后，使用Http協(xié)議的servlet進(jìn)行響應(yīng)，返回xml或json格式的消息。

從上面的描述中看出，這種通信方式的缺點(diǎn)也就是它的工作方式：請(qǐng)求——響應(yīng)。云端不會(huì)主動(dòng)向客戶端推送消息，是一種單向通信方式。

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域往往需要雙向通信，需要云端主動(dòng)向終端發(fā)送消息，這里的終端既可以指手機(jī)等人機(jī)接口，也可以指云控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或具有自動(dòng)控制功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2.3.1.4 WEBSOCKET協(xié)議

websocket 協(xié)議在 2008 年誕生，2011年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在所有瀏覽器都已經(jīng)支持了。Websocket 的最大特點(diǎn)是，服務(wù)器可以主動(dòng)向客戶端推送消息，客戶端也可以主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送消息，是真正的雙向平等對(duì)話。

HTTP 和 Websocket信令交互圖

WEBSOCKET的特點(diǎn)包括：
（1）建立在 TCP 協(xié)議之上，服務(wù)器端的實(shí)現(xiàn)比較容易。
（2）與 HTTP 協(xié)議有著良好的兼容性。默認(rèn)端口也是80和443，并且握手階段采用 HTTP 協(xié)議，因此握手時(shí)不容易屏蔽，能通過各種 HTTP 代理服務(wù)器。
（3）數(shù)據(jù)格式比較輕量，性能開銷小，通信高效。
（4）可以發(fā)送文本，也可以發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
（5）沒有同源限制，客戶端可以與任意服務(wù)器通信。
（6）協(xié)議標(biāo)識(shí)符是ws（如果加密，則為wss），服務(wù)器網(wǎng)址就是 URL。

參考

(1) WebSocket 教程：http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/websocket.html

2.3.2 物理層/數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

2.3.2.1 NB-IoT - 窄帶物聯(lián)網(wǎng)

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。

（1）NB-IoT的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

NB-IoT具備廣覆蓋、大容量、低功耗、低成本的特點(diǎn)：
一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力;
二是具備支撐連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);
三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年;
四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過5美元。

NB-IOT整體架構(gòu)

（2）NB-IoT支持的3種部署

NB-IoT支持在頻段內(nèi)(In-Band)、保護(hù)頻段(Guard Band)以及獨(dú)立(Stand-alone)共三種部署方式。
<1> 獨(dú)立部署（Stand alone operation）簡(jiǎn)稱ST
不依賴LTE，與LTE可以完全解耦，適合用于重耕GSM頻段，GSM的信道帶寬為200KHz，這剛好為NB-IoT 180KHz帶寬辟出空間，且兩邊還有10KHz的保護(hù)間隔。

<2> 保護(hù)帶部署（Guard band operation）簡(jiǎn)稱GB
不占LTE資源，利用LTE邊緣保護(hù)頻帶中未使用的180KHz帶寬的資源塊

<3> 帶內(nèi)部署（In-band operation）簡(jiǎn)稱IB
占用LTE的1個(gè)PRB資源，可與LTE同PCI，也可與LTE不同PCI，一般來說如果采用的是IB方式，傾向于設(shè)置為與LTE同PCI，它利用LTE載波中間的任何資源塊。

三種部署方式對(duì)比

參考

（1）2019年，NB-IoT這盤棋如何下？
http://news.rfidworld.com.cn/2019_02/ccf6042bf09eb871.html

（3）NB-IoT到底有多好？分析NB-IoT在智能鎖、定位器領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)！
http://www.yidianzixun.com/article/0Il9xT2E
【說明】
<1>實(shí)時(shí)傳輸，NB-IoT小勝（智能鎖）
-智能鎖功耗，用NB比用GSM小了2/3，且基站推送信息比服務(wù)器推送信息更穩(wěn)定。
<2>低延遲傳輸，NB-IoT大勝（定位器）
定位器功耗，使用NB比GSM，小了近90%。
<3>高延遲傳輸，NB和GSM打平手（遠(yuǎn)程抄表）
基數(shù)非常低，都是0.01mA以下，可以認(rèn)為對(duì)實(shí)際使用影響不大。

(4) NB-IOT和傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)差異巨大
http://www.iotworld.com.cn/html/News/201802/ffe529a1c4f8dd99.shtml

(5)NB-IoT的DRX、eDRX、PSM三個(gè)模式怎么用？通俗解釋，看完就懂！
https://blog.csdn.net/lightrour/article/details/97246046
【說明】DRX 英文全稱 Discontinuous Reception 非連續(xù)接收，DRX待機(jī)功耗1mA左右
eDRX 英文全稱 Extended idle-mode DRX cycle,擴(kuò)展不連續(xù)接受。網(wǎng)絡(luò)先開一會(huì)、再停一會(huì)。 開的時(shí)候能收到數(shù)據(jù)，停的時(shí)候收不到數(shù)據(jù)。停的時(shí)間從幾十秒到幾個(gè)小時(shí)，可以配置。（eDRX 5分鐘間隔的待機(jī)功耗在0.2mA左右）
PSM 英文全稱 Power Saving Mode,相當(dāng)于把eDRX開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的頻率放的更低，低至幾天打開一次網(wǎng)絡(luò)。

（6）NB-IoT那么強(qiáng)勢(shì)，LoRa還能繼續(xù)下去么？燚智能廣域物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃
https://www.chinafix.com/article-29859-1.html
【說明】LoRa需要自建基站，用于無運(yùn)營(yíng)商基站的地方最合適。
最適合LoRa的：智慧畜牧養(yǎng)殖、牛羊位置監(jiān)控、偏遠(yuǎn)農(nóng)場(chǎng)林場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、考古勘探等戶外人員管理等。
不合適LoRa的：大范圍移動(dòng)的如共享單車、汽車定位追蹤、物流監(jiān)控等。

2.3.2.2 LoRa - 遠(yuǎn)距離傳輸

LoRa（Long Range ）是semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)，它最大特點(diǎn)就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。LoRa聯(lián)盟于2015年上半年由思科（Cisco）、IBM和升特（Semtech）等多家廠商共同發(fā)起創(chuàng)立
LoRaWAN是為L(zhǎng)oRa遠(yuǎn)距離通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一套通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，LoRa是LoRaWan的一個(gè)子集，LoRa僅僅包括物理層定義，LoRaWan還包括了鏈路層。
傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)2-5 Km ， 郊區(qū)可達(dá)15 Km 。
工作頻率：ISM 頻段 包括433、868、915 MH等。
標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.15.4g。
調(diào)制方式：基于擴(kuò)頻技術(shù)，線性調(diào)制擴(kuò)頻（CSS）的一個(gè)變種，具有前向糾錯(cuò)（FEC）能力，semtech公司私有專利技術(shù)。
容量：一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)。
電池壽命：長(zhǎng)達(dá)10年。
安全：AES128加密。
傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長(zhǎng)，這很像一個(gè)人挑東西，挑的多走不太遠(yuǎn)，少了可以走遠(yuǎn)。

參考

2.3.2.3 BlueTooth - 藍(lán)牙

BlueTooth藍(lán)牙技術(shù)是愛立信公司發(fā)布，是一種無線數(shù)據(jù)和語音通信開放的全球規(guī)范,支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)，能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。

參考

2.3.2.4 RF-ID - 射頻識(shí)別

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是電磁理論，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。常稱為感應(yīng)式電子芯片或感應(yīng)卡、非接觸式卡、電子標(biāo)簽、電子條碼等。識(shí)別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。

RFID系統(tǒng)構(gòu)成

最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等這三部分組成構(gòu)成。
（1） 電子標(biāo)簽（Tag）：電子標(biāo)簽包含電子芯片和天線，天線在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)，電子芯片用來存儲(chǔ)物體的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。
電子標(biāo)簽按供電方式分為無源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽和半有源電子標(biāo)簽三種：
　無源電子標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池，其工作能量均需閱讀器發(fā)射的電磁場(chǎng)來提供，重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、成本低，可制成各種卡片，是目前最流行的電子標(biāo)簽形式。其識(shí)別距離比有源系統(tǒng)要小，一般為幾米到十幾米，而且需要較大的閱讀器發(fā)射功率。
　有源電子標(biāo)簽：通過標(biāo)簽內(nèi)部的電池來供電，不需要閱讀器提供能量來啟動(dòng)，標(biāo)簽可主動(dòng)發(fā)射電磁信號(hào)，識(shí)別距離較長(zhǎng)，通?？蛇_(dá)幾十米甚至上百米，缺點(diǎn)是成本高壽命有限，而且不易做成薄卡。
　半有源電子標(biāo)簽：內(nèi)有電池，但電池只對(duì)標(biāo)簽內(nèi)部電路供電，并不主動(dòng)發(fā)射信號(hào)，其能量傳遞方式與無源系統(tǒng)類似，因此其工作壽命比一般有源系統(tǒng)標(biāo)簽要長(zhǎng)許多。
（2） 讀寫器（Reader）：利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽的設(shè)備，讀寫器接收電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，并將其傳送給外部主機(jī)。

（3） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（Computer）：讀寫器通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸和通信的功能。

系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理;主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

RFID的工作頻率

目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式。
　　一、低頻 （從125KHz到134KHz）
　　特性：
　　1. 工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從120KHz到134KHz，TI德州儀器的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長(zhǎng)大約為2500m.
　　2. 除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。
　　3. 工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。
　　4．低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式價(jià)格太貴，但是有10年以上的使用壽命。
　　5．雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域。
　　6．相對(duì)于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。
　　7．感應(yīng)器的價(jià)格相對(duì)與其他頻段來說要貴。

　　二、高頻（工作頻率為13.56MHz）
　　特性：
　　1. 工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長(zhǎng)大概為22m。
　　2. 除了金屬材料外，該頻率的波長(zhǎng)可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會(huì)降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開金屬一段距離。
　　3. 該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒有特殊的限制。
　　4. 感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。
　　5. 雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域。
　　6. 該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。
　　7. 可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。
　　8. 數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)格不是很貴。

　　三、超高頻（工作頻率為860MHz到960MHz之間）
　　特性：
　　1． 在該頻段，全球的定義不是很相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本定義的頻段為950到956之間。該頻段的波長(zhǎng)大概為30cm左右。
　　2． 目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義（美國(guó)定義為4W，歐洲定義為500mW）。 可能歐洲限制會(huì)上升到2W EIRP（有效全向輻射功率）。
　　3． 超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物質(zhì)。相對(duì)于高頻的電子標(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。
　　4． 電子標(biāo)簽的天線一般是長(zhǎng)條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用的需求。
　　5． 該頻段有很好的讀取距離，但是對(duì)讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。
　　6． 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。
　　有源RFID技術(shù)（2.45GHz、5.8G）
　　有源RFID具備低發(fā)射功率、通信距離長(zhǎng)、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點(diǎn)，與無源RFID相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)非常明顯。被廣泛地應(yīng)用到公路收費(fèi)、港口貨運(yùn)管理等應(yīng)用中。

參考

（1）RFID的工作原理和RFID的工作頻率http://www.elecfans.com/tongxin/rf/20170515516347.html
（2）一文了解NFC技術(shù)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用
http://www.elecfans.com/news/wangluo/20161228464963.html

2.3.2.5 NFC - 近場(chǎng)通信

NFC（Near Field Communication）近場(chǎng)通信，又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。這個(gè)技術(shù)由免接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來，并向下兼容RFID。NFC通過在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的功能，利用移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、電子票務(wù)、門禁、移動(dòng)身份識(shí)別、防偽等應(yīng)用。

NFC技術(shù)的起源卻要從2003年說起。當(dāng)時(shí)的飛利浦和索尼兩家公司計(jì)劃基于非接觸式卡技術(shù)發(fā)展一種與之 兼容的無線通訊技術(shù)，是一種可兼容當(dāng)前 ISO14443 非接觸式卡協(xié)議的無線通訊技術(shù)。
NFC Forum在全球擁有數(shù)百個(gè)成員，包括：NOKIA、SONY、　Philips、LG、摩托羅拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中 中國(guó)成員有魅族、步步高、vivo、OPPO、小米、中國(guó)移動(dòng)、華為、中興、上海同耀和臺(tái)灣正隆等公司。

NFC原理及特點(diǎn)

與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞。NFC通過設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。該模式和紅外線差不多，可用于數(shù)據(jù)交換，只是傳輸距離較短，傳輸創(chuàng)建速度較快，傳輸速度也快些，并且功耗低。

NFC與藍(lán)牙的功能非常相像，都是短程通信技術(shù)，而且都被集成到移動(dòng)電話。但NFC不需要復(fù)雜的設(shè)置程序。因此，NFC也可以簡(jiǎn)化 版的藍(lán)牙功能。但其速度卻不如藍(lán)牙。NFC的最大數(shù)據(jù)傳輸量 424 kbit/s 遠(yuǎn)小于 Bluetooth V2.1 （2.1 Mbit/s）。

NFC與RFID的區(qū)別

首先，NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無線連接技術(shù)，其傳輸范圍比 RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。
其次，NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為得到越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。再次，NFC還是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信。與無線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式。
最后，RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

NFC、紅外和藍(lán)牙同為非接觸傳輸方式，它們具有各自不同的技術(shù)特征，可以用于各種不同的目的，其技術(shù)本身沒有優(yōu)劣差別。

NFC和RFID的價(jià)格

參考

（1）NFC-近場(chǎng)通信
https://baike.baidu.com/item/%E8%BF%91%E5%9C%BA%E9%80%9A%E4%BF%A1/9741433?fromtitle=nfc&fromid=5684&fr=aladdin

2.3.2.6 ZigBee

ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議，底層是采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問層與物理層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)上拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠、安全。傳輸范圍一般介于10～100m之間，ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，2.4G頻段，提供20～250kbps的速率。
ZigBee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)(鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿)、消費(fèi)類電子設(shè)備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制(照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(hù)(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備)等。

參考

2.3.2.7 GSM - 全球移動(dòng)通信系統(tǒng)

全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications) ，縮寫為GSM，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。它的空中接口采用時(shí)分多址技術(shù)，GSM被看作是第二代 (2G)移動(dòng)電話系統(tǒng)，目前也用于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通信。

參考

2.3.2.8 LTE - 長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)

LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計(jì)劃）組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，LTE系統(tǒng)引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多輸入多輸出）等關(guān)鍵技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率（20M帶寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps。
LTE技術(shù)主要存在TDD和FDD兩種主流模式，兩種模式各具特色。其中，F(xiàn)DD-LTE在國(guó)際中應(yīng)用廣泛，而TD-LTE在我國(guó)較為常見。LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)）項(xiàng)目是3G 的演進(jìn)，是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過渡，是3.9G的全 球標(biāo)準(zhǔn)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用 OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在 20MHz頻譜帶寬下提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s 的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū) 容量和降低系統(tǒng)延遲。

參考

2.3.2.9 5G - 第五代移動(dòng)通信技術(shù)

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（英語：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡(jiǎn)稱5G或5G技術(shù)）是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，也是即4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)之后的延伸。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。Release-15中的5G規(guī)范的第一階段是為了適應(yīng)早期的商業(yè)部署。Release-16的第二階段將于2020年4月完成。ITU IMT-2020規(guī)范要求速度高達(dá)20 Gbit/s，可以實(shí)現(xiàn)寬信道帶寬和大容量MIMO。
網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：
峰值速率需要達(dá)到Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸。
空中接口時(shí)延水平需要在1ms左右，滿足自動(dòng)駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等實(shí)時(shí)應(yīng)用。
超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信。
頻譜效率要比LTE提升10倍以上。
連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s。
流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。
系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點(diǎn)，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動(dòng)調(diào)整。

2.3.2.10 NB-IOT、LoRa、Zigbee、WIFI、藍(lán)牙組網(wǎng)對(duì)比

3. 參考

（1）【匯總】物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)！物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)入門，看這篇文章就夠了！
http://www.lxweimin.com/p/32f0c51a6fc6

（2）物聯(lián)網(wǎng)常見通信協(xié)議與通訊協(xié)議梳理【上】- 通訊協(xié)議
https://zhuanlan.zhihu.com/p/27988243

（3）物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)之系統(tǒng)架構(gòu)
http://www.drzhang3.com/index.php/archives/5/
【評(píng)價(jià)】介紹架構(gòu)和協(xié)議

（4）不是工程師也能輕松看懂、零基礎(chǔ)看懂LoRa物聯(lián)網(wǎng)、SRRC、CTA、CCC
https://www.pig66.com/2019/145_0327/17776956.html

（5）十大物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)比分析
http://www.four-faith.com/2019/industry_1112/1019.html