转战物联网·基础篇12-了解物联网之物连接相关通信技术（1）

一、物连接架构概览
- 1、通过一张图了解“物连接”
- 2、网关控制器内部功能
二、硬件设备间组网的物理链路形式
- 1、有线组网
- 2、有线接口-串口(RS232)
- 3、有线接口-RS485总线、CAN总线
- 4、有线接口-以太网（RJ45接口）
- 5、无线组网
三、硬件设备间组网的通信技术与通信协议（1）
- 1、Modbus
- 2、KNX
- 3、HART
- 4、ZigBee
- 5、Z-Wave
- 6、LoRa
- 7、Sigfox
- 8、WiFi
- 9、蓝牙（BlueTooth）
- 10、BACnet

一、物连接架构概览

1、通过一张图了解“物连接”

物联网架构上，整体分两个部分，一个是云端架构，一个是硬件设备端架构。物联网，首先要将物体连接起来，这也是硬件端首先要完成的核心任务，这部分我称之为“物连接”。下面用一张图展示一下物连接的架构内容概况：

硬件设备要想连接到一起，然后再连接到InterNet，需要一个核心设备，那就是网关控制器（简称网关）。

2、网关控制器内部功能

网关控制器通常是负责将硬件设备本地的自组网与InterNet网络连接到一起，实现可以相互通信的关键设备，也是一个硬件设备本地网的核心（也有把连接InterNet部分单独拉出去做一个小设备称之为网关的，这里暂且按照上图理解，不影响功能架构的梳理）。

硬件设备组网协议处理，这是硬件与硬件连接的关键部分。如果应用场景中暂时不需要连接到InterNet中，直接在网关控制器这里实现操控的话，那这个部分就是整个系统组网核心中的核心。这个部分负责装载及分离设备间的通讯内容，并且统一标准，使设备可以相互沟通。

组装/解析信令层协议，这是完成硬件设备间实际要交互的具体内容的部分。之所以称之为信令，因为相互发送的既是一些信息数据，也有控制指令，但是都是以字节形式传输的。那么哪个字节代表什么，就如同发电报和收电报，这个要系统开发者自己定义。

连接InterNet的应用层协议处理，这里与硬件设备组网协议处理部分类似，只不过针对的是连接到云端，使用的协议标准不同。为硬件设备与云端服务器通信统一连接的传输标准，使云端与硬件设备端可以相互通信。使用的技术协议以可以在现有InterNet传输并云端可以适配的为准。

InterNet接入，是硬件设备连接云端的最后一道工序，通常使用的是模组，技术深入一点的项目也会使用芯片集成到网关的PCB中。这部分决定了硬件设备以何种途径与InterNet连接，从网关控制器到云端中间途径的网络路径取决于这里使用的是哪种方案。例如是通过手机基站的4G信号还是通过宽带的有线网络等等。

接下来参考上图，我们从终端设备开始说起，初步了解一下物连接的过程及涉及到的内容（各技术细节这里不做描述，请看后续文章或网络搜索了解）。

二、硬件设备间组网的物理链路形式

1、有线组网

有线组网，是指设备与设备之间利用金属导线或光纤等线路媒质传送数据信息的形式。例如我们家庭常见的网线、电话线、楼房中安装的门禁信号线等。常用的有线组网形式采用的通信接口有RS232、RS485总线、CAN总线、USB总线、以太网等。

一般来讲，与无线组网比较，优点：可靠性高，稳定性高；缺点：连接受限于传输线路媒介，通信距离的长短对成本影响相对很大。

2、有线接口-串口(RS232)

目前常用的RS232串口有9针串口（DB9）和25针串口（DB25）及TTL三线串口，近距离时(<12m)可用电缆线直接连接标准RS232端口，较远在考虑转换成RS485进行传输。更远的就要加中继设备了。最为简单且常用的是三线制接法，即地(GND)、数据接收(RXD)和数据发送(TXD)三脚相连。

上图是9芯串口脚位图及常用的串口连接线、USB转串口线、串口转以太网线。

RS232串口，也称标准串口，最常用的一种串行通讯接口。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座（DB25），后来使用简化为9芯D型插座（DB9），现在应用中25芯插头座已很少采用。在现在多数应用中，串口也只使用了RXD、TXD、GND三根线。

我们所说的串口，不仅仅是连接端子和线，还包含电子芯片处理和底层传输的封包协议，这是一个综合概念。

串口最大的优点就是普及率高，至今电脑主板都保留着串口接口（com1、com2）。嵌入式设备中的单片机，串口也是标配的通信接口。现代电脑标配的USB接口，也可以通过转换设备实现USB转串口，提供串口通信。工业设备与上位机（通常指PC电脑）通讯，基本都是预留的串口。但是因抗干扰能力差，所以直接通信记录非常短，要配合其他技术方案拓展通信距离。

3、有线接口-RS485总线、CAN总线

RS485总线，实际是对RS232的扩展，解决串口RS232通信距离太近的问题。是物理链路层的技术改进，软件通信协议还是串口标准的协议。主要是通过电平转换，将串口通信的三根线变成只需要两根线，通过双绞线传输，提高了抗干扰能力，延长了通信距离。通常最高速率在115200bps左右，在使用高性能芯片和线路较短的情况下，可以更高。

但是在硬件设备的串口都要接入专用的芯片才可以，现在RS485的驱动芯片已经非常普及，型号和生产厂家众多，这里就不描述了。各设备都置入RS485芯片后（单片机与RS485芯片还是通过串口通信），就可以用双绞线将所有设备挂接在一起，相当于并联。但是要一字排开的首尾相接的形式，不要使用星型或三角形等其他方式接入总线（这里总线其实可以理解就是指双绞线），否则会使通信距离缩短。

CAN总线，也是对RS232的扩展，同样是解决串口RS232通信距离太近的问题，但是又解决了使用RS485只能基于串口实现一主多从的通讯方式的限制。在CAN总线的控制芯片和驱动芯片中，加入了控制逻辑，不像RS485那样只是电平转换。CAN总线具有自主仲裁机制，不需要串口通信协议层干预，就可以实现多主多从，一旦遇到总线争夺现象，会自动裁判谁先谁后。相比RS485总线来说，更先进了一些，通信反应的及时性更强，被广泛的用户汽车领域。线路良好的情况下，通信速率最高可达1Mbps。

CAN总线通常也是通过双绞线传输。所以近几年应用越来越多，很多单片机也直接集成了CAN总线控制器，例如STM32系列。

4、有线接口-以太网（RJ45接口）

以太网，现在是大家最常见的一种有线组网方式了。宽带下面通过网线方式接入的设备，都是以太网的范畴。以太网其实也是通过双绞线传输的，只不过要同时使用2对或4对，常见的标准接口就是RJ45。

以太网有两类：
第一类是经典以太网，是以太网的原始形式，运行速度从3~10 Mbps不等；
第二类是交换式以太网，使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。是广泛应用的以太网，可运行在100、1000和10000Mbps的高速率，分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。

其实物联网的网关控制器，基本上都是以太网的一个终端设备。

5、无线组网

无线组网是利用无线电通信技术，进行通信的两端之间无需有形的媒介连接。例如我们常用的手机通话是在手机与基站（蜂窝）之间通过无线通信方式建立的无线连接，手机上网的WiFi连接、遥控器与电视机之间的遥控操作等。常用的无线组网使用的频率有433M、915M、2.4G、5G等，还有红外线、可见光方式的无线通信技术。不同的频率，发送数据的速率也不相同，实际要看具体应用的芯片模组。

一般来讲，与有线组网比较，优点：无线组网实施自由灵活，终端设备可以移动，不受空间限制，通信距离的长短对成本影响相对较小；缺点：可靠性受环境空间其他电磁波影响，以及传输空间内的障碍物影响很大，因此可靠性较低，需要在设计上考虑使用有针对性的解决方案。

上图是常见的无线组网用的无线通信模组例图，给大家一个感性的认识。

三、硬件设备间组网的通信技术与通信协议（1）

1、Modbus

Modbus是一种串行通信协议（数据按位依次传输，每位数据占据固定的时间长度），是工业电子设备之间常用的连接方式，已经成为工业领域通信协议的业界标准。是Modicon公司（今施耐德电气 Schneider Electric）为使用PLC通信而于1979年发表。

Modbus协议的物理链路层接口主要有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用主(master) / 从(slave)方式进行通信。多应用于有线组网方式中。Modbus协议有多个分支，主要有RTU、ASCII、TCP三种报文类型。TCP分支是基于以太网TCP/IP的modbus协议：modbusTCP。

工业中使用较多的是RTU，它是紧凑型的，传输量最少，报文以字节（一个八位）为基本单位进行描述，传输层以bit为最小识别单位。之后的很多应用层通信协议，其实都能看到Modbus协议的影子，理解Modbus协议对理解所有的通信协议都有前置基础的作用。具体描述后面再发文章或网络搜索，这里先概括了解。

重点特性：
采用一主(master)多从(slave)方式组网通信，是一对多的形式。一个主设备（主控制器）最多可以控制管理大约247个子设备（从属设备）。

优点：
● 公开发布的标准并免费使用，不需要知识产权授权。
● 支持常用的串口，最低使用普通双绞线即可，易于部署和维护。
● 协议格式简单、紧凑，易于理解。修改比特位和字节没有太多限制，开发容易，使用简单。
● 紧凑型通信传输时间最小化，将抗干扰和对链路稳定性的要求将至最低。

缺点：
● 组网数量有限，限制了单网的规模。
● 只能采用主/从方式通信，采用轮询及类轮询的方式，从设备反应及时性差。
● 如果从设备反应时间超过了主设备的轮询间隔时间，会出现总线通信失败，开发时需要规避。
● 无更高的安全模式，加密需要自己在数据上做处理。

2、KNX

KNX是Konnex的缩写。1999年5月，欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会，提出了KNX协议。该协议提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。

KNX物理传输层支持TP1( 双绞线)、PL110(电力线)、RF(射频) 和Ethernet(以太网)，所有的总线设备连接到 KNX 传输介质上进行信息交换。KNX是基于事件的分布式总线系统，只有设备有事件发生或需要传输信息时才会发送报文到总线上。报文结构最小识别单位是bit，也属于紧凑型。

重点特性：
KNX是全球性的住宅和楼宇控制标准。KNX总线有三种结构：线形、树形、和星形的结构。KNX总线接法是区域总线下面接主干线，主干线下面接总线。在电源供给和设备功耗满足的情况下，一个KNX系统最多允许有15个区域（15条区域总线），每条主干线最多允许连接15条总线，每条总线最多允许连接64台设备。

优点：
● 是被正式批准的住宅和楼宇控制领域的开放式国际标准。于2007年被批准为中国标准GB/Z 20965。
● 不仅仅是通信协议，还是一套完整的解决方案。由物理层、数据链接层、网络层、传输层和应用层组成，会话层和表示层的功能则并入应用层与传输层。
● 具备S-Mode (系统模式)、E-Mode (简单模式)两种配置模式，适应不同场景。
●传输介质多样，包括TP1( 双绞线)、PL110(电力线)、RF(射频) 和Ethernet(以太网)。

缺点：
● 传输速率偏低（双绞线最高到9600bits/s），通信速度慢，不适宜对通信速度要求高的场景。
● 整个系统搭建配置会用到一些工具软件，可能会收费。
● 硬件成本相对较高。

3、HART

HART是可寻址远程传感器高速通道(Highway Addressable Remote Transducer)的开放通信协议。1985年美国ROSEMOUNT公司推出，用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，现已成为全球智能仪表的工业标准。

基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2kbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。

HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品。

它有三类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、都执行的命令；第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现，这类命令包括最常用的的现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令，以便于工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。

重点特性：
传输介质一般是双绞线，距离远时可采用屏蔽双绞线。通信速率为1200bps（波特率）；每个字符由11位组成：1位起始位，8位数据位，1位校验位（奇校验），1位停止位；最多可有两个主设备（第一主设备和第二主设备）。这使得可以利用第二主设备，例如手持通信器，而不会对第一主设备，如控制/监测系统的通信造成干扰。HART协议一般仅在做监测运用的时候才会采用多点连接方式。

优点：
● 现对于模拟线路，可实现双向通信，新类型信息，多变量仪表。
● 不受供应商控制，可以自由定义。
● 多渠道供应，可互操作性强。

缺点：
● 不是标准意义的总线协议，仅适用于模拟线路向数字系统过渡的应用。
● 不能组建复杂网络，不能用于系统整合。

4、ZigBee

Zigbee是一种应用于短距离和低速率下的可自组网的无线通信技术，也称紫蜂。底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。全球通用频段为2.4GHz，具有16个信道，传输速率为250kbps。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

重点特性：
低功耗：在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长；
低速率：ZigBee工作在2.4GHz频段速率为250kbps的速率，满足低速率传输数据的应用需求；
近距离。不增加PA的情况下传输范围一般介于10～100m之间；
短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi 需要3 s（蓝牙和WiFi也都在进步）；
高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网；
高安全。ZigBee提供了三级安全模式，包括安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性；
免执照频段。使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2.4GHz(全球)。
开放协议，可以根据需求修改。但因此会有不同的分支，就不能形成统一的标准，而出现不通厂家设备的兼容问题。

优点：
● ZigBee以其低功耗、高容量、组网容量大、安全性较高。
● 支持Mash网络（无线网格网络）、可自动组网、自我修复网络连接。
● 采用高效的碰撞避免机制，使数据传输更稳定。
● 兼容性强，可以连接家庭中的控制网络，而且不会发生碰撞，能很好地与网络相融合。

缺点：
●操作实施比较复杂，总成本偏高。
●对网外无线电抗干扰性差，因干扰造成通信推迟或失败的阈值偏低。
●占带宽的开销量对信道带宽要求较高，这影响通讯距离和环境适应性。

5、Z-Wave

Z-Wave是由丹麦公司Zensys主导的无线组网系统，Z-wave联盟成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商，它获得了几百家家庭电子公司和品牌的支持，包括华为、三星智能、ADT、August、LG、芯科科技、英格索兰和通用电气。如今市场上有几千种不同的Z-Wave认证产品，这些产品都是为互操作而设计的。

工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6 kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄宽带应用场合。

可以说Z-Wave是为智能家居量身定制的无线网络系统，被许多智能家居设备使用。智能家居需要一个低功耗、随时开机的系统，可以从你家的一端连接到另一端。智能照明、供暖和安全设备，以及智能设备和自动化控制器，现行使用的两个主要标准是Z-Wave和Zigbee。

每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址(HomeID);网络内每个节点的地址(NodeID)，由控制节点(Controller)分配。每个网络最多容纳232个节点(Slave)，包括控制节点在内。控制节点可以有多个，但只有一个主控制节点，即所有网络内节点的分配，都由主控制节点负责，其他控制节点只是转发主控制节点的命令。已入网的普通节点，所有控制节点都可以控制。超出通信距离的节点，可以通过控制器与受控节点之间的其他节点，以路由(Routing)的方式完成控制。

重点特性：
使用Z-Wave技术的所有产品必须经过独立测试和认证才能协同工作。
具备一定安全标准的Z-Wave认证，采用128位AES加密和反入侵技术，包括为了防范黑客和隐私侵犯的先进功能等。
封闭的协议系统，统一的标准，各厂家生产的设备必须遵守标准才能接入（应用场景可能会打破这个限制）。

优点：
● 低功耗、低辐射，在常住人的智能家居上面更适合使用。
● 相比ZigBee具有Mash网络更长的范围，。
● 抗干扰，因工作频段不同，与家用WiFi错开，所以遇到的无线电阻塞现象更少。
● 产品兼容性强，不同厂家生产的产品可以兼容相互组网融合。
● 安全系数高，难破解，目前很多高档小区别墅都采用Z-Wave系统。

缺点：
● 容纳的节点较少（232个），实际上多数厂商只能做到20-30个。
● 自我修复性差，是树状组网结构，一旦树枝上端断掉，下端的所有设备将无法与网关通信。
● 所用的频段在我国是非民用的，所以Z-Wave的智能家居更多的还是用在海外。
● Z-Wave的标准是独立开发的私有无线标准，不像其他无线标准那样开放。

6、LoRa

LoRa是semtech公司创建的低功耗长距离局域网无线标准。LoRa的名字就是远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一。

通常低功耗一般很难覆盖远距离，远距离一般功耗高。LoRa技术是基于线性Chirp扩频调制，延续了移频键控调制的低功耗特性，但大大增加了通信范围。 Chirp扩频调制有长距离传输以及很好的抗干扰性。理想情况下，LoRa的单个网关或者基站可以覆盖整个城市或者几十公里。

实际是一种无线电调制技术，LoRa的应用协议有LoraWAN协议、CLAA协议、Lora私有协议等。

LoRaWAN协议是由LoRa联盟推动的一种低功耗广域网协议，针对低成本、电池供电的传感器进行了优化，包括不同类别的节点，优化了网络延迟和电池寿命。LoRa联盟标准化了LoRaWAN，以确保不同国家的LoRa网络是可以互操作的。
LoRaWAN构建的是一个运营商级的大网，覆盖地区乃至全国的网络。经过几年的发展，目前已建立起了较为完整的生态链：LoRa芯片->模组->传感器->基站或网关->网络服务->应用服务。

CLAA协议是“中国LoRa应用联盟(China Lora Application Alliance的简称，是在LoRa Alliance支持下，由中兴通讯发起，各行业物联网应用创新主体广泛参与、合作共建的技术联盟，旨在共同建立中国LoRa应用合作生态圈，推动LoRa产业链在中国的应用和发展，建设多业务共享、低成本、广覆盖、可运营的LoRa物联网。

LoRa私有协议，就是开发者自己建立的协议标准，在不同应用场景这也有它独特的优势。在面向小范围节点数不多的应用中（或不想兼容特意隔离），使用LoRaWAN网关部署网络成本就显得高了。用一个或几个SX127x做一个小“网关”或“集中器”，无线连接上百个的SX127x，组建一个小的星型网络，通过自己的LoRa私有通信协议，就可以实现一个简单的LoRa私有网络，这也是一种比较灵活方式。

重点特性：
传输距离：城镇可达2-5 Km ，郊区可达15 Km 。
工作频率：包括433、868、915 MHz等，近期也出现了2.4GHz版本。
传输速率：几百到几十Kbps，速率越低传输距离越长。
传输封包：不适用于大数据有效负载（建议不要超过100字节），不适用于持续监控。
组网容量：一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点。
安全性：AES128加密。

优点：
● 低功耗、长距离是LoRa最突出的优点。
● 其接收灵敏度可达到-148dbm，这是很多无电线设备不能达到的，这确保了网络连接可靠性。
● 基于LoRa的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理，系统容量大。
● 基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。

缺点：
● 频谱干扰，随着LoRa设备和网络部署的增多，同类相互之间会出现一定的频谱干扰。
● 技术集中，目前LoRa技术过于集中于semtech。不利于产业的发展。
● 新增设施，LoRa在布设过程中，需要新建信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关等。
● 成本偏高，占用的带宽大，易受大功率电台干扰，抗干扰能力比不上窄带通信。
● 大部分工作在非授权频段，2.4GHz频段的成本更高。
●不适用于大数据有效负载，不适用于持续监控。

7、Sigfox

Sigfox兴起于法国的Sigfox公司以超窄带(UNB，Ultra Narrow Band)技术建设物联网设备专用的无线网络。超窄带技术是以降低速率为代价，获得了通信距离与功耗上的指标优势。Sigfox以全球为营运目标，不断扩展网络基地的蓝图，可提供用户既有的网络布署及云端服务，需要付出额外的月租费，相对LoRa而言，成本较高，但平台方案完整，不须额外再布建网络。

Sigfox与LoRa不同的是，除了是以超窄带技术实现的低功耗、远距离的无线电技术之外，还提供一套标准化的解决方案。

重点特性：
传输距离：城市中约1至3公里，乡村达10公里，理想条件下达100公里。
工作频率：Sub-1GHz频段（欧洲868兆赫、美国902兆赫）。
传输速率：小于300bps。
传输封包：每个数据包只有12字节，每个终端每天最多只能传输140条网络消息。
组网容量：每个基站允许多大100万个物联网（IoT）设备终端。

优点：
● 低功耗、更长距离同样是Sigfox最突出的优点。
● 基于Sigfox基站组网，系统容量巨大。
● 信道带宽窄，只有100Hz，因此信道数大增。

缺点：
● 数据包大小及每天传输次数均有限制。
● Sigfox是由法国同名公司自行开发的专利技术，掌握核心网络的营运和布建，意图以独立营运商的角色，相对封闭。
● 需要运营商提供基站设施才可以通信。

8、WiFi

WiFi是目前最常见的无线通信技术之一，我们的智能手机大部分时间都使用WiFi联网方式上网浏览使用各种网络应用。WiFi是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。Wi-Fi（WiFi）联盟成立于1999年，当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance（WECA）。在2002年10月，正式改名为Wi-Fi Alliance，简称WiFi。Wi-Fi联盟致力解决匹配802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题，并且拥有Wi-Fi这个品牌。

2016年WiFi联盟公布了802.11ah的WiFi标准—WiFi HaLow。HaLow采用900MHz频段，低于当前WiFi的2.4GHz和5GHz频段。更低功耗，同时HaLow的覆盖范围可以达到1公里，信号更强，且不容易被干扰。使得WiFi可以被运用到更多地方如：小尺寸、电池供电的可穿戴设备同时也适用于工业设施内的部署，以及介于两者之间的应用。这些特点使得WiFi更加顺应了物联网的发展。

WiFi 联盟在 2018 年 10 月 4 号公布了最新的网络协议新标准 WiFi 6，它的标准代码为 802.11ax，2019年正式发布启用。这是如今最新的 WiFi 标准，而且此次 WiFi 标准彻底改变了曾经传统的命名方式，它放弃了 802.11 命名的方案，使用了数字的序号（WiFi6）。从此WiFi也有了通俗易懂的版本号：
Wi-Fi 1：802.11a（1999）
Wi-Fi 2：802.11b（1999）
Wi-Fi 3：802.11g（2003）
Wi-Fi 4：802.11n（2009）
Wi-Fi 5：802.11ac（2014）
Wi-Fi 6：802.11ax（2019）

重点特性：
常见的WiFi设备就是无线路由器，类似于是一个短距离的WiFi型号基站。具有更高的速率，WiFi6单台设备支持的最高网速是1201Mbps。其无线电波覆盖范围广，WiFi半径则达100米，适宜单位楼层以及办公室内部运用。

通常WiFi技术使用2.4GHz和5GHz周围频段，但在全球各地的频率分配和操作限制也不完全相同，造成一些混乱现象。

优点：
● 速度不仅快，而且可靠性高。IEEE802.11a可以达到54mbps，WiFi6则最高有9.6Gbps的并发速率。
● 健康安全，IEEE802.11所设定的发射功率不可以超过100毫瓦，实际发射功率大概60～70毫瓦。
● 国际标准，通用性强。“Wi-Fi认证”是向后兼容的。
●十分普及，成本在不断下降。

缺点：
● 通信距离有限，稳定性略差（应用层要针对性优化）。
● 相对其他无线方案，功耗略显偏大。
● 单个AP难以接入大量用户同时使用（分时传输除外）。

9、蓝牙（BlueTooth）

蓝牙技术(BlueTooth)是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。现在蓝牙技术联盟（SIG）来负责维护其技术标准，蓝牙标准最新版本蓝牙5在2016年6月被宣布。蓝牙使用2.4至2.485GHz的ISM频段来进行通信，通信距离从几米到几十米不等。现在的智能手机上通常都有蓝牙功能，可以与蓝牙耳机、音响等实现无线连接。

重点特性：
蓝牙技术的工作频段全球通用，适用于全球范围内用户无界限的使用。蓝牙技术产品使用方便，利用蓝牙设备可以搜索到另外一个蓝牙技术产品，迅速建立起两个设备之间的联系，在控制软件的作用下，可以自动传输数据。

蓝牙技术的安全性和抗干扰能力强，由于蓝牙技术具有跳频的功能，有效避免了ISM频带遇到干扰源。蓝牙技术的兼容性较好，目前，蓝牙技术已经能够发展成为独立于操作系统的一项技术，实现了各种操作系统中良好的兼容性能。

传输距离较短：现阶段，蓝牙技术的主要工作范围在10米左右，经过增加射频功率后的蓝牙技术可以在100米的范围进行工作。另外，在蓝牙技术连接过程中还可以有效的降低该技术与其他电子产品之间的干扰，从而保证蓝牙技术可以正常运行。蓝牙技术不仅有较高对传播质量与效率，同时还具有较高的传播安全性特点。

通过调频扩频技术进行传播：蓝牙技术在实际应用期间，可以原有的频点进行划分、转化，如果采用一些跳频速度较快的蓝牙技术，那么整个蓝牙系统中的主单元都会通过自动跳频的形式进行转换，从而将其以随机的进行跳频。

优点：
● 国际通用标准，使用IEEE802.11协议。
● 实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据通信和语音通信。
● 低功率，便于电池供电设备工作。
● 可以同时管理数据和声音的传输。
● 声音传输低延时。
●十分普及，低成本而且在不断下降。

缺点：
● 传输距离有限，只适合近距离应用。
● 不同设备间协议不兼容。
● 需要本地数据记录,以确保数据不间断可用。

10、BACnet

BACnet是用于智能建筑的通信协议，是国际标准化组织（ISO）、美国国家标准协会（ANSI）及美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）定义的通信协议。BACnet针对智能建筑及控制系统的应用所设计的通信协议。一般楼宇自控设备从功能上讲分为两部分：一部分专门处理设备的控制功能；另一部分专门处理设备的数据通信功能。而BACnet就是要建立一种统一的数据通信标准，使得设备可以互操作。BACnet协议只是规定了设备之间通信的规则，并不涉及实现细节。

重点特性：
是美国现行的国家标准和ISO国际标准。
BACnet协议采用面向对象的技术，因此具有可扩展性和可复用性。
ASHRAE的BACnet委员会提出了一种新的描述自动控制系统功能性的方法，称为“互操作域（Interoperability Areas）”，其中规定了5个互操作域，分别是：数据共享、报警和事件管理、时序安排、趋势记录、设备与网络管理。

优点：
● 独立于任何制造商，不需要专门芯片，不属于某个公司专有，对该标准的开发和使用没有任何权费的限制。
● BACnet中用实例来标识同一种对象，也就意味着同种对象所代表的基本功能单元在BACnet 楼宇自控系统中可以复用并且可以被寻址。每一种对象的实例范围都是0-4194303，可以使BACnet构成超大的系统。BACnet 用属性来描述对象的状态。对象拥有的属性越多，对象表现出的性能越强。对象的属性在网络上是互相可以识别和访问的。
● BACnet定义了一些服务来对对象的属性值进行操作，而不是直接对对象进行操作，这样就可以把通信和控制分离开来，BACnet 协议只规定和通信有关的行为，而不去规定具体的楼宇控制行为，没有定义控制的实现方式，允许各个厂商保留自己的独特性，没有扼杀各个厂商的创造力。
● BACnet 体系对IP网络也有很好的支持。BACnet 可以无缝的扩展到IP网络上。用IP帧接收和发送 BACnet 报文。
● 楼控产品可以由不同厂商的产品组成，利于市场竞争；可由众多的供应商提供服务和维护，降低运营费用；具有很好的可扩展性，利于后期的系统扩容，提供灵活组网方式。

缺点：
● 通信数据量略大（相对与数据透传），对硬件要求略高。
● 实施相对复杂，成本略高。
● 国内应用尚少，公开实践资料不足。

本节完，待续…

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