近距離精確化

　　通過7大物聯網近距離無線通信技術一文的介紹，我們發現目前物聯網組網中最容易混淆和忽略的一點是，需要對“近距離精確化”，即我們要把距離作為組網的一個基礎因素。

　　iBeacon為距離定位了3個段：貼近（Immediate）、1m以內（Near）、1m以上（Far）。我們從物聯網終端設備的使用場景，定義如下的距離段，并將相應技術劃歸這個距離段中。就單充距離通信來說，具有長距離的通信技術當然可以用于短距離場景，短距離的可以通過增加功率增加通信距離，但是我們本段希望在不同距離通信下對通信的其他能力也提出相應的指標，這樣可以更加精確化地定義近距離通信適用于哪種物聯網終端設備和場景下。

	Distance-1	Distance-2	Distance-3	Distance-4
距離	0～10cm	0.1～1m	1m～10m	10m～100m
傳輸速度	200 kbit/s～500 kbit/s	1 Mbit/s ～10 Mbit/s	>10 Mbit/s	100 kbit/s～500 kbit/s
建立通信速度	快	慢	慢	慢
抗干擾	強	弱	弱	強
安全性	強	弱	弱	強
功耗	小	大	大	小
終端設備對通信模塊大小要求	小	小	大	大
通信技術	NFC	IrDA、 BT、 iBeacon	Wi-Fi	RFID、 ZigBee

　　接下來從物聯網應用開發的場景來對各個精確距離的物聯網終端設備要求進行分析。

　　Distance-1：在0～10cm距離內的通信來說，應用的場景多為快速安全的數據交互、認證。這個特性要求通信的建網速度要快，數據量不能太大，安全性和抗干擾強，這類物聯網終端設備多為移動便攜式設備，因此要求通信模塊的體積要小，功耗小，壽命周期長。這類場景有：移動支付、快速身份認證、終端快速識別、任務觸發。NFC是應用于此類場景中比較好的無線通信技術。

　　Distance-2：在0.1～1m的距離范圍內，通常的場景是一個工作區域的數據交互和命令控制。例如藍牙耳機、藍牙控制、聲控、紅外控制、數據同步。數據量要求會比較大，因此傳輸速度要高。在物聯網場景中，這種距離的組網通常是有通信能力強的可移動物聯網設備與固定的弱通信能力的物聯網終端設備之間的數據交互。移動的物聯網終端設備通常為收集數據，計算數據為主，固定設備以采集數據，并在移動終端與其建立通信后將數據一次傳輸到移動終端上。通常采集功能的終端設備數量和種類比較多，同時為了保證終端設備的狀態和管理，移動通信模塊大小要小，功耗低。但是就組網能力來說，藍牙技術和紅外技術都不是多對多的組網技術，因此其技術在Distance-1距離段的物聯網組網中非常受限，這點需要通信技術本身在這個方面的增強，或者增加組網能力強，傳輸距離長的組網技術作為補充。例如在智能家居中，門鎖、窗、廚房報警、空調、燈控、加濕器藍牙秤等這些設備很容易嵌入體積和功耗很小的藍牙通信模塊，就單個設備對手機之間通信來說是非常好的解決方案，但是藍牙傳輸距離短，不可能一個手機裝多個應用來控制這些設備，那么我們就需要門窗、廚房報警、空調、燈控、加濕器、藍牙秤這些設備之間能夠自動通過藍牙技術自動組網，或者一個房間的所有藍牙設備自動組網，只要手機與一個設備建立連接就可以與所有設備進行通信和控制。

　　Distance-3：在1～10m的范圍內通信應該是最容易部署物聯網終端設備，1～10m之間可以在一個比較封閉的空間，因此這個距離的通信技術最適合室內物聯網部署，此外網絡數據流量和傳輸速度都可以非常快。Wi-Fi技術是在這一距離通信中的傳輸技術，但是目前商用化的Wi-Fi技術都以廣播方式為主，在物聯網組網中顯然需要經常用到Wi-Fi的路由技術。

　　Distance4：10～100m的范圍內的通信通常在室外進行物聯網的部署。室外部署終端設備會出現供電問題抗干擾問題以及通信安全問題，因此在這個距離選擇通信協議時要充分考慮這3個方面的原因。

　　至于超過100m距離的通信，我們建議采用終端設備之間的組網來完成。

　　通過對近距離的精確化以及近距離無線通信技術的參數總結，我們不難看出，目前物聯網組網中的一個問題是每個通信技術都要為適應物聯網的組網要求進行改進，尤其在終端設備之間的組網能力上。

　　網絡拓撲

　　物聯網中最常用的網絡拓撲結構應該是各個終端設備之間協作組網方式。協作組網指設備之間是協助方式進行通信，也只有這種方式才能擴充局域物聯網的范圍，而不受近距離無線通信本身的距離和傳輸率的限制。

　　在直接感知物體的物聯網終端設備上我們建議采用體積小、功耗低、安全性高的近距離通信技術進行微網的組建，在達到一定單元和數量后建議采用通信能力強、傳輸距離長的近距離無線通信技術組成一個分級的局域物聯網網絡。

　　物聯網終端的移動性

　　物聯網終端設備的移動性也決定了選擇組網的技術，固定設備組網更多的是考慮數據通信本身，而移動終端設備同時還要考慮建立網絡的數據、定位，以及數據傳輸的可靠性問題。

　　數據特性

　　在物聯網組網中，數據本身的特性也需要被充分地考慮，比如說終端設備產生的數據的速度、數據量的大小、可靠性、延遲等也都決定了選擇何種的近距離無線通信技術。