正如我們上次提到的，大多數物聯網節點都是傳感器、計算和連接的組合，后兩者起著非常重要的作用。下次我們將重點介紹物聯網的計算部分。

從有線轉向無線是實現物聯網的先決條件。盡管自包含式無線通信在技術時間尺度方面已經存在了很長時間，但需要取得重大進展，以使其更小，更便宜，更節能，足以用于物聯網應用。

天線尺寸與所用無線電波的波長直接相關 - 波長越短，天線越小。這就是為什么大多數物聯網通信使用幾個GHz左右的頻率的原因。隨著基于毫米波的技術即將到來，我們將看到更小的天線。固定的物聯網節點可以通過使用數百MHz的頻率來交換范圍的大小。

由于硅縮放和RF前端的進步，每一代新一代接收器都變得更加敏感。直接結果是，傳輸現在可以使用非常低的功率水平。降低無線電功率水平的另一個重要技術進步是基于數據包的通信。通過以突發數據包的形式發送數據，系統能夠在突發之間“休眠”。爆發時間越短，消耗的功率就越少。為了能夠在有限帶寬的較短時間內發送所需信息，我們開發了正交幅度調制（QAM）和差分正交相移鍵控（DQPSK）等調制技術來提高頻譜效率。

拼圖的最后一塊是標準化。無線通信跨越一系列頻率、調制技術和數據包結構。移動電話的激增，除了啟動蜂窩網絡外，還幫助藍牙點對點無線電技術不斷發展。藍牙還使設備擺脫了以前使用的紅外技術的清晰視線限制。此后，藍牙及其低功耗（LE）變體在短距離，中低比特率通信技術方面保持領先地位，即使在競爭技術浪潮中也是如此?；ヂ摼W時代和擺脫那些不太好看的LAN電纜的需求催生了WiFi。對于智能裝置的城市級通信，遠程通信也在增加，盡管使用低比特率技術。

電器、工業設備、車輛和建筑物的安全性、安全性和效率要求正在推動對更多信息和更好選項的需求，以連接和管理高級傳感器，從而構建更智能的世界。在未來幾年內，各種網絡將使數萬億臺無線設備相互連接。

重要的是要記住，即使通過連接的物聯網設備正在以顯著的速度增長，它們仍處于起步階段。這意味著，隨著新應用的出現，將需要在速度、功耗、范圍和容量方面提供顯著的改進。該領域的潛在商機繼續推動工程的極限。工程師面臨的設計挑戰是從廣泛的可用選擇中選擇適當的通信協議，如經典藍牙、Wi-Fi、ZigBee、低功耗藍牙（智能藍牙）、近場通信 （NFC） 和許多專有協議。在尋找要使用的正確協議時，關鍵考慮因素是找到最能滿足應用程序對高吞吐量、低功耗、尺寸、無縫互操作性、安全通信、易于開發和易用性的需求的協議。

設計人員總是樂于編寫自己的自定義專有協議，以實現特定產品的最佳功耗和效率。但是，在當今世界，期望您的產品需要通過標準協議與生態系統中的其他設備進行通信是輕而易舉的。因此，互操作性可以說是設計無線鏈路時最重要的要求，為使用標準協議提供了令人信服的論據。

讓我們根據您的應用需求探索各種無線協議以及何時使用它們。

無線網絡：WiFi是無線協議的流行選擇，通常提供非常高的數據吞吐量，中遠程和復雜的安全選項。通常，WiFi的非常高的數據速率使其成為需要互聯網接入的應用程序的首選協議。然而，WiFi的代價是功耗較高，因此對于電池供電的應用來說，它不是一個很好的選擇。其主要應用包括筆記本電腦、臺式計算機和服務器。

WiFi的最大優勢是支持現有的標準分組交換LAN協議。畢竟，它實際上是以太網電纜的無線版本（正如我們前面提到的，這很丑陋！當您擁有WiFi時，互聯網并不遙遠 - 只需連接到人口稠密地區周圍可用的眾多Wi-Fi“熱點”之一即可。下面提到的無線技術使用簡單的數據包結構，這些結構需要額外的“自定義”應用程序才能理解它們，并將“Internet”放在“物聯網”中。

之字形：ZigBee提供低功耗，輕堆棧和良好的市場思維份額。但是，ZigBee并未廣泛用于PC和智能手機等消費類設備，從而限制了設備可以連接的節點。ZigBee的最佳替代方案是藍牙經典，它是作為一種在短距離內交換數據的方式而開發的。ZigBee 的主要應用包括工業自動化、家庭自動化和智能計量。

藍牙經典：藍牙是個人局域網 （PAN） 的傳統標準，通過音頻流傳輸到手機耳機而廣受歡迎。與WiFi相比，藍牙經典協議提供了更好的電源效率。但是，對于極低功耗，低功耗藍牙是一種更具吸引力的替代方案。主要應用包括移動電話、計算機鼠標、鍵盤以及辦公和工業自動化設備。

藍牙低功耗 （藍牙）：BLE，也稱為藍牙智能，針對通信狀態或控制信息（即有限數據）的短距離低功耗無線應用進行了優化。該協議最適合電池供電應用，如可穿戴設備、智能家居、智能手表、手機和其他便攜式設備。

遠距離（洛拉）： LoRa提供了一個遠程，低功耗的無線平臺。LoRa物聯網節點通常體積龐大，需要相對較大的外部天線。這些因素通常不是限制，因為這些節點通常連接到大型設備，建筑物或車輛。典型應用包括智能城市、智能家居和建筑、智能農業、智能計量、智能供應鏈和物流等。

我們有許多高效且復雜的無線電通信技術可用于物聯網應用。但是，如果連接到物聯網節點的集成計算元素不夠強大來處理其吞吐量和/或軟件/固件不夠簡單，無法“隱藏”其固有的復雜性，則物聯網節點將無法按要求執行。我們將在本系列的后續部分中探討這些問題。

審核編輯：郭婷