物联网开发实战
郭朝斌
小米生态链企业秒秒测 IoT 事业部总监,前诺基亚高级工程师
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物联网开发实战
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02 | 通信技术:设备接入网络的方式有哪些?

你好,我是郭朝斌。
在上一讲的讨论中,我们得到一个结论,物联网是互联网的发展和延伸,是由设备和人作为主体共同组成的互联网。而在设备、人和信息之间搭建联系的物联网,可以分为设备层、网络层和应用层三个层面。
今天这一讲,我们先来看看物联网数据流的第一站,设备层。
物联网设备和单机设备最大的区别在哪儿呢?就在于它们接入了网络,所以这些设备才能将传感器采集的数据(生产信息)上传到云平台,然后根据平台对数据的分析做出反应(消费信息)。
因此,接入网络的技术,也就是通信技术,是你在做物联网设备设计时需要重点关注的。
想一想你的手机,刷票进地铁站会用到 NFC,追剧会用到 Wi-Fi 或者 4G,连无线耳机听音乐会用到蓝牙。正是因为集成了这么多的通信技术,它才可以满足你不同使用场景下的使用需求。
那么在物联网领域,我们有哪些通信技术可以选择呢?手机上使用的这些技术,可以用于其他物联网设备吗?
当然可以。除了刚才提到的这些,智能手机上已经不流行的 2G、3G 网络技术,在某些不需要高速率的物联网场景仍会使用到。另外,物联网行业也有一些自己专有的通信技术,比如LoRaSigFox
当然,设备接入网络不仅可以通过无线通信技术,还可以通过有线通信的方式,比如工厂中广泛应用的 PLC (Power Line Communication,电力载波通信)接入技术。但是,无线通信无疑是物联网应用的主流。
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本文介绍了物联网设备接入网络的方式以及相关的通信技术。物联网设备与普通设备最大的区别在于其接入了网络,因此通信技术成为物联网设备设计中需要重点关注的部分。文章详细介绍了手机上常见的通信技术,如NFC、Wi-Fi、4G和蓝牙,以及物联网领域中的专有通信技术和有线通信方式。重点介绍了无线通信技术的四个重要参数:频段、信道、信道带宽和传输速率,并举例说明了它们在Wi-Fi通信技术中的应用。此外,文章还介绍了几种无线通信技术,包括Wi-Fi、BLE、2G(GPRS)、LTE-Cat1&NB-IoT。通过本文的阅读,读者可以快速了解物联网设备接入网络的方式以及相关的通信技术,为设计和实践提供了重要的参考。文章还提到了2G的退网趋势,以及LTE-Cat1和NB-IoT作为替代选择的优势和适用场景。最后,文章提出了思考题,引发读者对5G技术的特性和应用场景进行思考。

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全部留言(49)

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  • Lee
    Programmable Logic Controller 这是plc真正的缩写解释。而不是电力线载波。电力线载波最普遍应用场景是 电表的数据传输。望修改。

    作者回复: 感谢关注,这里指的就是电力线载波技术哈。 https://en.wikipedia.org/wiki/Power-line_communication 你提到的是 PLC 是工厂中运行控制程序的设备,不是我这里说的那个,我在大学时写过SIEMENS S7-200的控制代码。

    2020-11-11
    5
    12
  • 吴工
    我们的设备在国外有1%的退货原因是因为配网,原因太多了,密码输错,路由器默认工作频段5Ghz,现阶段最好的处理方法: 1.增加蓝牙模组,解决手机WIFI切换问题。缺点会增加成本。同时也有可能失败。 2.接入大厂生态,让设备主动发现。缺点是小厂必须出多个型号进入不同的生态。 现在每天第一件事就是看工单,多少人反馈配网问题,难难难啊。

    作者回复: 嗯,确实是难题,所以才有那么多方案出来

    2020-11-11
    10
  • 每天晒白牙
    老师说的5g的两个特征是 uRLLC 和 mMTC 吗? uRLLC 应用的场景是无人驾驶、远程手术等,所以强调的是极低时延,而且是稳定的时延和速率,这不难理解,如果远程做手术,那肯定不能出现卡顿和忽长忽短的时延。 mMTC 可以支持大规模设备的连接上网,适合智能门锁、烟感传感器、路灯等低速率、低成本、低功耗的物联网设备。

    作者回复: 点赞。那原理有了解吗?

    2020-11-11
    2
    9
  • wendraw
    哈哈,我2018年做的一个基于树莓派的产品也遇到了联网问题,最终的解决方案跟小米的一致。配了一个外置 wifi 天线用来分享热点,然后用户用手机或者其他的连上热点,再在本地网站输入 wifi 的名字跟密码接入自家的 wifi。

    作者回复: ������

    2020-11-12
    8
  • 孙斌
    电磁波真是上帝伟大的“发明”,照亮看得见的世界,也照亮了看不见的世界。

    作者回复: ������

    2020-11-11
    2
    8
  • like_wind
    本课笔记: 通信行业相关术语: 1.频段 (通讯技术可以占用的频率范围,比如wifi可以在2.412GHz-2.484GHz频段下面) 2.信道 (一个频段可以分为多个信道,比如将wifi频段分为10个信道,每个信道就是(2.484-2.412)/10 GHz,信道频段可以有重叠部分,但是不能超过频道的边界) 3.信道带宽 (就是每个信道频段的最大值与最小值之差,其中有效带宽会在减去信道边界带宽) 4.传输速率 (传输数据的速度,受多种因素影响比如说频率,信道带宽等) 物联网通信技术:wifi ,蓝牙(BLE),2G(GPRS)、LTE-Cat1(4G的低速网络)&NB-IoT(5G的组成部分),LoRa等 wifi适合传输速率大功耗大的非移动场景,蓝牙适合低功耗场景,LTE-Cat1适合中等速率的移动场景,NB-IoT适合非移动传输速率小的场景 wifi需要解决配网问题 wifi配网过程: 1.wifi设备(要接入物联网的设备)需要拿到路由器SSID无线名称和密码,并连接到wifi热点 2.设备将自己的信息MAC地址发送给路由器,路由器将信息上传至平台绑定 wifi一键配网存在的问题: 1.有的路由器不支持udp广播,在广播wifi的SSID和密码这一步就失败了 2.设备连接的wifi热点和手机连接的不是一个频段的 3.相同空间内有多个相同的SSID热点名称 wifi配网解决方案,wifi设备热点配网方案 1.设备进入wifi AP模式,把自己当作热点, 2.手机连接到设备,然后用手机将路由器的SSID和密码发送给设备 3.设备将自己的MAC地址等信息反馈给手机,最后完成绑定 BLE 的数据通信主要基于广播包和 GATT 协议 其中连接参数的调节对BLE通信的影响比较大,这些参数包括广播间隔、最大连接间隔、最小连接间隔和连接监听时间等,它们都可以在设备的固件开发中进行调整 比如广播包的发送频率,频率高会增加功耗,用户体验提升扫描流畅度提升,频率低功耗会降低,同事也会降低扫描流畅度

    作者回复: 点赞👍

    2020-12-30
    2
    4
  • Geek_427d0c
    请教,“带宽是 180KHz,上行速率 16.9Kbps,下行速率是 26Kbps,功耗很低。所以它不适合移动环境”,这个原因是啥来着?多年通信毕业生真诚求教

    作者回复: 你是说不适合移动环境的原因吗?NB的移动性能很差,移动过程中切换基站不能做到无缝切换

    2020-12-28
    2
    4
  • 老师,我们的设备就是使用Wi-Fi,用Air kiss方案配网,确实如您所说,一键配网失败率很高,对网络、路由器要求高。现在改为使用ap模式。想请问您一下,目前比较好的配网方式是什么方案,谢谢

    作者回复: 没有银弹,这就是为什么有这么多方案的原因。AP是相对较可行的了,你也可以试着组合几种一起提供。

    2020-11-12
    2
    3
  • sugar
    首先表达一下看到课程内容之后的喜悦!感谢老师,其次 看到了老师的这门课 课表里列出的一些动手diy的项目,想提2个问题,不知能否以加餐/ 什么形式 给予指导,我觉得我提的这两个场景 对喜欢自己鼓捣家用智能设备的极客还是很实用的。 1. 自己定制化一个家电红外遥控转发器,现在家里很多老家电 比如空调,是不支持wifi app控制的,即使有些支持了app控制 往往传统家电厂商写的app都贼难用,如果可以自己定制化一个红外转发装置,通过学现有的一个家电遥控器的控制信号,自己实现用自己的app 蓝牙 wifi 甚至自己的云端server等方式 对陈旧的老家电实现数字化控制~ 2. 自己定制化一个sim卡收短信的接收器 转发到自己的服务器然后可以再做后续的流程比如我自己写个app 收到家里桌子上的一个sim卡接收到的短信。这个诉求为什么有,现在很多商家 动不动就让你留手机号,如果留了自己的 隐私泄漏会接到推销广告电话,如果单独买张新的sim卡专门留这种电话 又得准备一台长期开启的android手机(ios做这事儿比较难)放家里插着线,这样不太环保~ 以上两个case,不知老师是否考虑加餐 指导一下? 或者能否简单说说思路 我是软件方面的全栈,只是对硬件方面想听听老师您的专业意见。 感谢🙏

    作者回复: ������看得出你是一个极客。对于1,你学完动手的一个项目后就可以自己尝试了,红外收发的器件也很容易买到。如果有问题,可以群里交流。对于2,我感觉本质都一样,做出这个设备一样需要长期供电来使用,开发还不如在手机上方便。另外网上已经有类似虚拟号码的服务,你可以查询一下,也许就可以满足你的需求。

    2020-11-11
    6
    3
  • iMARS
    对于非物联网和通信专业的人来说,看的比较吃力..... 还好老师有脑图帮助梳理技术点,希望后续课程可以通过实践加深对关键协议的理解和应用

    作者回复: 加油

    2020-11-11
    3
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