物联网如何做到“万物互联”？看懂这些你就明白 - 智能家居

“物联网”——这个如今无处不在的词汇，顾名思义就是将联网的对象从电脑、手机，扩展到更多过去并未“触网”的物件——比如说冰箱、洗衣机、空调……甚至于集装箱、工业生产线、物流交通工具……

试想一下，在未来的某天，当你从自动驾驶车里悠然走出，回到家门口——房门自动识别户主身份并开启，室内的空调、音响立刻启动并且调整到主人习惯的设定和喜爱的歌单，热水器开始预热、百叶窗也根据当前室内的光照强度实时调整……

这些曾经看起来像是科幻小说的剧情，近年来正越来越变为现实——没错，在这些智能设备的背后，其实就是“物联网”发挥着作用。

那么问题就来了——物联网物联网，到底是怎么“联网”的呢？它用的是我们平时熟悉的4G、WiFi这些联网方式么？还是说，物联网有自己专用的网络和联网技术呢？别急，看完这篇文章，大家就会明白了~

没错——对于某些物联网设备来说，它们需要的是和我们平时手机、电脑上一样(甚至更大）的联网带宽，而对功耗却不太在意：比如家里常年插着插头的智能家电、比如安防监控、智能交通、远程遥感等等……

在这种情况下，物联网设备当然也可以直接使用基于4G LTE甚至是5G技术的移动宽带联网——只不过，和手机上的蜂窝网络稍有不同的是，为了保证物联网设备的长期稳定在线，运营商一般会给物联网建设专用网络通道，和常规通信网络独立运行。

同时，在我们手机上，起到赋予“身份（电话号码）”功能的SIM卡，对于物联网设备来说却存在着两大弊端。一是体积太大，不适合某些微型物联网设备（比如电子标签、智能手表）；二是SIM卡信息固化，需要重新设定用户、号码等非常不便。

因此，就诞生了嵌入式SIM（eSIM）技术，其本质上是一块超小型的可编程芯片——体积和功耗比最小的SIM卡更小，同时能够通过网络进行远程集中管理——无需硬件“烧卡”，大大简化了GSM网络物联网设备的注册和管理方式。

和蜂窝网络专注远程、广域高速互联互为补充，我们熟悉的WiF网络在物联网里也扮演着重要的角色。而且与蜂窝物联网必须使用专用网络不同，WiFi物联网设备往往本身就服务于一般家庭，靠的就是普通的家用路由器或无线AP。

比如说，现在非常火热的家用安防摄像头，成本低廉，使用方便——而且确实能起到远程监控家中老人小孩宠物安全的作用。而这类安防摄像头其实使用的就是最简单的WiFi网络连接。

当然，在物联网的大潮面前，WiFi联盟也不会一味吃老本，他们推出了两个适应物联网的WiFi新技术：一是WiFi Aware，另一个就是802.11ad。

WiFi Aware是一种让WiFi设备之间相互“感知”的技术，有了它，用户无需手动执行WiFi认证，就能直接与附近的WiFi设备交换信息。

比如说，当你在博物馆里靠近一副名画，手机上的导览程序会自动显示这幅艺术品的相关介绍——此时手机已经和隐藏在画框附近的无线AP建立了连接。当然，这一技术用在未来的智能仓库、交通ETC等方面会更能显出其价值。

而802.11ad，通俗地说，也可以称之为“无线千兆网”（Wireless Gigabit，WiGig），则是解决未来超高速室内通信的关键技术。相比现在的802.11ac，WiGig的最大带宽能轻易地跃升数倍（4600Mbps，最大可达30Gbps），同时因为使用的是60GHz的新频段，还可以显著减少网络干扰。

靠着这些优点，802.11ad可以在未来的智慧家庭中承载起更高带宽，信息量更大的设备间通信——比如说家庭安防摄像头理论上在11ad网络下就能做到流畅的4K分辨率直播，这在当前是无法想象的。当然，把它用于企业级的智能设备交互，11ad的高带宽优势使得它相比11ac网络，能够多承载好几倍的在线设备，大幅降低了运营成本。

当然，上面说的都是现有的宽带网络技术在物联网时代的延伸。而实际上，因为许多物联网设备都会采用微型化、低功耗的设计，宽带网络对于它们来说其实是没必要又浪费能源的。

因此，看似落后但其实并不“古老”的窄带网络就注定扛起物联网的大旗：和4G/5G、WiFi分别对应室外和室内环境一样，窄带物联网也有分为对应广域和室内环境的两大技术：NB-IoT（基于蜂窝的窄带物联网）/蓝牙LE（蓝牙低功耗）。

NB-IoT本质上来说，可以视作是专用于物联网的“简化版”蜂窝数据网络，因此它在技术上和现有的手机网络（比如GSM、FDMA、LTE）是共通的，只是功耗要低很多很多，而且对网络带宽的要求非常低，组网成本低廉。

但是，因为是基于成熟的蜂窝网络技术，相比蓝牙和Zigbee等近距离通信技术，NB-IoT（特别是基于4G的NB-LTE）具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性。

而且，NB-LTE的频段因为很短，它可以通过带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存——有LTE基站的地方，就能简单快速地部署物联网NB-LTE窄带网络。

同时，低功耗（一块电池可支撑10年运行）、连接多（单个小区能支持10万连接）、广覆盖（有移动网络就有NB-IoT网络）、低运营成本（每个模块不足5美元）的优点，使得NB-IoT可以轻松地运用在大量需要持续监测但无需高速数据通信的行业，如远程抄表、物流跟踪、智能停车、智慧农业等。

可以说，名称上看起来并不高大上的NB-IoT，实际上已经成为物联网技术发展的绝对主流，并且也是目前最具商业应用潜力的新兴技术之一。

说到蓝牙，大家肯定不会陌生：虽然蓝牙的传输速率和传输距离都远不及WiFi，但因为功耗低，成本低，在短距离物联网方案中也占据了一定地位。

比如说，负责蓝牙技术更迭的蓝牙技术联盟（ Bluetooth SIG）就于近日宣布，蓝牙技术将支持物联网网状网络（mesh networking）。物联网网状网络可以将多个蓝牙设备连接，创造大规模的设备网络。蓝牙技术联盟表示，这种“多对多”的连接，可以支持数千设备。在家庭环境中，mesh networking可以用来连接智能家庭设备，并建立覆盖整个房子的物联网络。

相比传统的单点连接，蓝牙支持网状网络之后，可以大幅提升覆盖面积，变相提升了蓝牙连接的传输距离，同时不会提高成本：因为只要是支持蓝牙4.0的设备，理论上都可以通过升级固件，加入对mesh networking的支持。

而和蓝牙相比，Zigbee（紫蜂）的历史没有那么悠久，但却更具对于物联网的针对性。Zigbee协议诞生于2004年，它去掉了蓝牙当中那些高清媒体之类的功能，专注于传感器数据传输、设备交互控制。

Zigbee使用了一种非常有趣的“接力”方式，将每一个低功耗的Zigbee传感器或控制器连接起来，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以Zigbee的功耗更小、距离（相对蓝牙来说）更远、成本也更低。

而且，因为从一开始就专注与传感器之间的信息传递，Zigbee非常强调实时性：使用Zigbee协议的智能家电，当按下其中一个的开关之后，其他的几乎是立刻就能相应动作。这是因为Zigbee设备从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，。相比较而言，蓝牙需要3～10s、WiFi需要3s以上。

好了——以上就是我们今天关于物联网“如何联网”的小科普了。当然，庞大的物联网并不是只有这么几个连接技术，其他的比如Enocean、beacon甚至是nfc/RFID其实也被应用在当前的物联网设备里，只是相比之下没有那么主流，或者并非未来的发展方向。

不过，我们也应该看到，物联网传输协议再多，其实也就寥寥数种，而且基本上都是在10年前就已经被外国公司所制定、把持了。虽然到时候中国的企业或许会像今日的手机市场那样，在终端设备的出货量上占据大流，但“基础技术”依旧握于他人之手。这对于未来物联网设备的安全性、产品成本会造成怎样的影响呢？我们目前只能拭目以待。