物联网通信协议解析之一：物理层、数据链路层协议

通信对物联网来说十分常用且关键，而通信协议尤其重要，是双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。其中，物理层、数据链路层协议包括：

一、远距离蜂窝通信

（一）2G/3G/4G通信协议

分别指第二、三、四代移动通信系统协议。

（二）NB-IoT（Narrow Band Internet of Things, 窄带物联网）

构建于蜂窝网络，具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT网络带来的场景应用包括：智能停车、智能消防、智能水务、智能路灯、共享单车和智能家电等。

（三）5G

第五代移动通信技术，性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。应用场景：AR/VR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、超高清/全景直播、个人AI辅助、智慧城市。
二、远距离非蜂窝通信

（一）WiFi

WiFi协议最大的优势是可以直接接入互联网。相对于ZigBee，采用Wifi协议的智能家居方案省去了额外的网关，相对于蓝牙协议，省去了对手机等移动终端的依赖。商用WiFi在城市公共交通、商场等公共场所的覆盖，将商用WiFi的场景应用潜力表露无疑。

（二）ZigBee

ZigBee是一种低速短距离传输的无线通信协议，主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee技术的先天性优势，使得它在物联网行业逐渐成为一个主流技术，在工业、农业、智能 家居等领域得到大规模的应用。

（三）LoRa（Long Range，远距离）

LoRa是一种调制技术，提供更远的通信距离。作为一种窄带无线技术，LoRa 是使用到达时间差来实现地理定位的。LoRa 定位的应用场景：智慧城市和交通监控、计量和物流、农业定位监控。

三、近距离通信

（一）RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）

其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛，典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。完整的RFID系统由读写器(Reader)、电子标签(Tag)和数据管理系统三部分组成。

（二）NFC（Near Field Communication，近场通信技术）

在非接触式射频识别(RFID)技术的基础上，结合无线互连技术研发而成，为各种电子产品提供安全快捷的通信方式。应用场景：门禁、考勤、访客、会议签到、巡更等领域。NFC具有人机交互、机器间交互等功能。

（三）Bluetooth（蓝牙技术）

一种无线数据和语音通信开放的全球规范，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。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。

四、有线通信

（一）USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）

USB是一个外部总线标准，应用在PC领域的接口技术，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

（二）串口通信协议

串口通信协议是指规定了数据包的内容（起始位、主体数据、校验位及停止位），双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范。在串口通信中，常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485。大多数计算机(不包括笔记本)都包含两个RS-232串口。串口通信也是仪表仪器设备常用的通信协议。

（三）以太网

一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

（四）MBus（symphonic mbus，远程抄表系统）

MBus是欧洲标准的2线的二总线，主要用于消耗测量仪器诸如热表和水表系列。

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