如果是電腦，筆記本怎麼做？連線網線到路由器上，或者搜尋下附近有沒有能上的Wifi，然後可能會輸入一個密碼，就可以上網了。手機上網則更為簡單，啟動sim卡的資料服務就可以上網啦，而資料服務常常預設就是開的，如此還問手機上網方法似乎有點落伍了。

不過這個問題對於終端連線到物聯網就完全是另外一回事了。終端完全可能是沒有sim卡的，也就沒什麼資料服務，加了sim不是還要給運營商交費麼？終端也完全可能沒有網口的，那麼粗一根線，好看麼！終端也不一定能讓你設定wifi密碼，在哪安置螢幕和鍵盤呢？

這麼看起來網際網路的連線方式對於物聯網終端就不一定合適，這也沒有關係，因為根據終端的型別的不同，還有其他很多中方法可以連線進網路，下面就詳細扒一扒。

有線連線和無線連線

連線方式可以分成有線連線和無線連線，我們這裡講的連線，其目的都是要進行通訊，因此也就分別使用有線通訊技術和無線通訊技術。

有線通訊，是指利用金屬導線、光纖等有形媒質傳送資訊的技術。有線通訊已經非常普及，在自己家裡牆壁上找找，就不難找到電話口，網口，有線電視口。

無線通訊是利用電磁波訊號在空間中直接傳播而進行資訊交換的通訊技術，進行通訊的兩端之間無需有形的媒介連線。常見的無線通訊方式有有蜂窩（手機）無線連線，wifi連線，還有一些倍感神祕的方式，如可見光通訊和量子通訊方式等等。

一般來講，有線連線可靠性高，穩定性高，缺點是連線受限於傳輸媒介。無線連線自由靈活，終端可以移動沒有空間限制，但是可靠性受傳輸空間裡的其他電磁波，以及對電磁波有影響的其他障礙物的影響很大，因此可靠性較低。

短距離通訊和長距離通訊

有很多的場合人和物只需要跟附近的通訊終端通訊，例如在家裡，辦公室，工廠等等。但是也存在長距離的應用場景，例如兩個城市之間的網路要連線起來，在高速上的車輛或乘客，甚至是海洋上的漁船。通常我們把通訊距離在100m以內的通訊稱之為短距離通訊，而通訊距離超過1000m的稱之為長距離通訊。

現實中有很多種通訊技術可以滿足各種不同的通訊需求，但是還沒有哪一種通訊技術可以滿足所有的通訊需求，如果還考慮成本，功耗，效率等因素的話。把資料傳輸到更遠的距離以及傳輸更多的資料常常意味著更高的能耗和更高的成本。因而短距離通訊和長距離通訊在技術實現，功耗，成本等各個方面均不同，是將物連線進網路時候需要考慮的因素之一。

通訊技術和通訊協議

通訊技術主要是強調資訊從信源到目的地的傳輸過程所使用的技術，還有一個問題是各種通訊技術之間如何能協同工作呢？為此，國際標準化組織提出了開放系統互連參考模型OSI，也就是網路分成了物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。也就是這個偉大的標準最終形成了網際網路，以及無所不連的物聯網。

在上述各層之間進行資料交換的規則和約定就是通訊協議。遵守OSI標準的通訊協議能夠做到上層協議與下層協議的實現無關，因此能最大限度的複用下層協議。

本文提到的通訊技術在通訊硬體上就有不同的特性，以支援有線/無線，長距/短劇，節能/高速等特性。但同時也使得其在物理層向上的若干層都需要使用自己的通訊協議。所以通訊技術的名稱也往往是一些通訊協議的名稱，並且通訊技術和通訊協議的含義也廣為混淆。如下圖所示：

有線通訊：乙太網

乙太網（Ethernet）是一種區域網通訊技術， IEEE組織的IEEE 802.3標準制定了乙太網的技術標準，它規定了包括物理層的連線、電子訊號和介質訪問層協議的內容。 乙太網使用雙絞線作為傳輸媒介，在沒有中繼的情況下，最遠可以覆蓋200米的範圍。最普及的乙太網型別資料傳輸速率為100Mb/s，更新的標準則支援1KMb/s和10KMb/s的速率。

乙太網技術的最大優點是它是目前應用最普遍的區域網技術，已經逐步取代了其他區域網標準如令牌環、FDDI和ARCNET等。現在我們熟悉的網際網路就是指所有這些大大小小的區域網連線在一起以後，形成的覆蓋全球的網路。按本書“物聯網”也有出生日期一節的觀點，物聯網是連線的物超過人口以後的網際網路，因而實際中，任何連線到物聯網的物總是連線到一個乙太網的終端上的。

有線通訊：串列埠通訊技術

串列埠（Serial port）是一種非常通用的用於裝置之間通訊的介面，也廣泛用於裝置以及儀器儀表之間的通訊。常見的串列埠有RS-232（使用 25 針或 9 針聯結器）和工業電腦應用的半雙工RS-485與全雙工RS-422。詳細資訊請參考這裡。

串列埠通訊使用序列方式進行通訊，即串列埠按位（bit）傳送和接收位元組序列，典型地，串列埠用於ASCII碼字元的傳輸。串列埠通訊使用3根線完成：地線，傳送和接收。串列埠通訊可以在使用傳送線傳送資料的同時用接受線接收資料，它很簡單並且能夠實現較遠距離的通訊，其通訊長度可達1200米。

優點
串列埠通訊的最大有點就是普及率高，串列埠至今PC電腦還是標配，通常為了方便連線印表機，大部分的工業裝置都有串列埠，那些沒有串列埠的裝置，在其開發時，常見方法也是通過串列埠連線到進行開發的電腦上的，因此串列埠是裝置進行通訊的最簡單最容易的方法。

另外值得一提的是，如果不考慮連線串列埠的線纜，串列埠通訊的成本非常低。

缺點
串列埠通訊的組網能力差，雖然通常情況比無線穩定，但是在工業環境中，也容易受到線纜所處環境的電磁影響出現通訊不穩定，甚至串列埠燒壞的情況。串列埠的通訊速度乙太網比起來還是有很大差距，一般來講，只適合低速率和小資料量的通訊。

有線通訊：Modbus

同前面幾種通訊技術不一樣，通常認為Modbus只是使用序列方式進行通訊的應用層協議標準，它並不包含電氣方面的規範。Modbus最初是Modicon於1979年為使用可程式設計邏輯控制器（PLC）通訊而發表的，後來衍生出Modbus RTU，Modbus ASCII和Modbus TCP三種模式，前兩種所用的物理介面是上面介紹的串列埠，後一種使用Ethernet介面。

隨著PLC在工業領域的廣泛應用，Modbus也成為工業領域最受歡迎的通訊協議，它採用主/從（Master/Slave）方式通訊，即一對多的方式連線，一個主控制器最多可以支援247個從屬控制器。

優點
Modbus的主要優點有：
- 標準化、開放，免費使用，無許可證費，無需智慧財產權授權。
- 支援多種電氣介面，如串列埠和Ethernet介面等，支援多種傳輸介質，如雙絞線、光纖、無線等。
- Modbus協議的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。易開發，易用。

缺點
Modbus主要存在以下問題：
- 組網能力差，只有主從方式通訊
- 網路規模有限，從屬控制器數量限制了網路規模
- 安全性差，無認證、無許可權管理，明文傳輸使得它在非受控環境下是非常有風險的

無線短距通訊：Wi-Fi

Wi-Fi是一種無線區域網通訊技術，全稱Wireless-Fidelity，無線保真，IEEE組織的IEEE 802.11標準制定了乙太網的技術標準。Wi-Fi終端指使用高頻無線電訊號傳送和接收資料，使用乙太網通訊協議，通訊距離通常在幾十米。

Wi-Fi聯盟成立於1999年，當時的名稱叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance（WECA）。在2002年10月，正式改名為Wi-Fi Alliance。Wi-Fi聯盟致力解決匹配802.11標準的產品的生產和裝置相容性問題，並且擁有Wi-Fi這個品牌。

2016年WiFi聯盟最新公佈的802.11ah WiFi標準—WiFi HaLow，使得WiFi可以被運用到更多地方如：小尺寸、電池供電的可穿戴裝置同時也適用於工業設施內的部署，以及介於兩者之間的應用。HaLow採用900MHz頻段，低於當前WiFi的2.4GHz和5GHz頻段。更低功耗，同時HaLow的覆蓋範圍可以達到1公里，訊號更強，且不容易被幹擾。這些特點使得WiFi更加順應了物聯網時代的發展。

優點
Wi-Fi的優點是區域網部署無需使用電線，降低部署和擴充的成本。由於Wi-Fi模組的價位持續下跌，使得它已成為企業和家庭的普遍的基礎設施。另外，根據Wi-Fi聯盟指定，“Wi-Fi認證”是向後相容的。它指定一套全球統一標準：不同於行動電話，任何Wi-Fi標準裝置將在世界上任何地方正確執行。

缺點
Wi-Fi的缺點是通訊距離有限，穩定性差，功耗較大，組網能力差，其安全性也遭到不少人的批評。通常WiFi技術使用2.4GHz和5GHz周圍頻段，但在全球各地的頻率分配和操作限制也不完全相同，造成一些混亂現象。

無線短距通訊：藍芽

藍芽（BlueTooth）是一種裝置之間進行無線通訊的技術，曾經標準化為IEEE 802.15.1，現在藍芽技術聯盟（SIG）來負責維護其技術標準，藍芽標準最新版本藍芽5在2016年6月被宣佈。藍芽使用短波特高頻（UHF）無線電波，經由2.4至2.485GHz的ISM頻段來進行通訊，通訊距離從幾米到幾百米不等。

優點
2010年推出的藍芽4.0，2013年推出的藍芽4.1，以及2014年推出的藍芽4.2為適應物聯網發展推出很多優秀的特性：
- 提出了“低功耗藍芽”、“傳統藍芽”和“高速藍芽”三種模式
- “低功耗藍芽”模式下實現了低功耗，覆蓋範圍增強，最大範圍可超過100米
- 支援複雜網路：針對一對一連線最優化，並支援星形拓撲的一對多連線等
- 智慧連線：增加設定裝置間連線頻率的支援
- 提高安全性：使用AES-128 CCM加密演算法進行資料包加密和認證
- Ipv6網路支援
- Bultooth Smart技術的藍芽裝置之間可以直接“對話”

等等。

缺點
藍芽的缺點主要是其各個版本不相容，安全性差（4.0以後得到改進），組網能力差，以及在2.4GHz頻率上的電波干擾問題等等。

無線短距通訊：ZigBee

Wi-Fi是一種低速低功耗，短距，自組網的無線區域網通訊技術，於2003年被正式提出，為了彌補藍芽通訊協議的高複雜，功耗大，距離近，組網規模太小等缺陷。名稱取自於蜜蜂，蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位資訊，依靠這樣的方式構成了群體中的通訊網路。

ZigBee被標準化為IEEE 802.15.4，工作頻段有三個：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最後一個頻段世界範圍內通用，16個通道，並且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps，40kbps以及250kbps。

優點
ZigBee以其低功耗、低成本，低速率、高容量、支援Mash網路、支援大量網路節點以及有較高安全等優點一度被認為的物聯網最有前景的通訊技術。

缺點
如今，實際中ZigBee遠沒有像Wi-Fi或者藍芽那樣得到廣泛的應用，這是由於它複雜，成本高，抗干擾性差，ZigBee協議沒有開源，以及和IP協議不的對接比較複雜等等又限制了它在實際中的應用。

無線短距通訊：LoRa

LoRa來源於Long Range這個單詞，是一種長距離通訊的通訊技術。LoRa技術基於線性Chirp擴頻調製，延續了移頻鍵控調製的低功耗特性，但是大大增加了通訊範圍。 Chirp擴頻調製有長距離傳輸以及很好的抗干擾性，已經在軍事和航天通訊方面應用多年。極端情況下，LoRa的單個閘道器或者基站可以覆蓋整個城市或者幾十公里。技術方面的介紹可以參考官網：http://www.lora-alliance.org/What-Is-LoRa/Technology

LoRa聯盟
LoRa聯盟由IBM發起並主導，見官網：http://www.lora-alliance.org/，LoRa聯盟裡比較大一點的公司有Cisco, IBM, Semtech等等，更多的LoRa聯盟成員，請看下面這個連結：
http://www.lora-alliance.org/The-Alliance/Member-List

LoRa的應用場景
LoRa技術應用典型場景包括：超長電池壽命（幾年），節點之間長距離通訊，低速率（如每小時只要傳遞幾次資料）。和NB-IoT技術一樣，也可以犧牲低功耗指標來提高速率。

無線遠距通訊GPRS

GPRS是通用分組無線電服務（General Packet Radio Service）的縮寫，GPRS是終端和通訊基站之間的一種遠端通訊技術。

無線電服務最早採用模擬通訊技術，被成為第一代移動通訊技術，後來採用數字通訊技術，稱為第二代移動通訊技術，其中全球移動通訊系統（Global System for Mobile Communications），即GSM的應用最廣泛最為成功。GSM主要是為了傳輸話音設計的，話音在傳輸時，獨佔一個頻道。

GPRS可說是GSM的延續，它以封包方式來傳輸資料，不獨佔頻道，因此可以較好利用GSM上空閒的頻道資源。GPRS的傳輸速率可達到56~114Kbps。使用者使用該項資料業務，可以連線到電信運營商的通訊基站，進而連線到網際網路，獲取網際網路資訊。GPRS由歐洲電信標準委員會（ETSI）推出，後來移交給第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project）即3GPP負責。

優點
由於GSM的網路訊號覆蓋範圍很廣，實際上可以使用GPRS業務的地域也很廣，這是GPRS技術的主要優點。
其次，GPRS終端可以在訊號覆蓋範圍內自由地漫遊，開發商無需在開發任何其他通訊裝置（由運營商負責），使用者使用方便。
最後，由於行動通訊終端的普及，其成本已經大大降低，因此在物聯網中採用GPRS通訊技術，其硬體成本相比Wi-Fi或者ZigBee都有較大的優勢。

缺點
GPRS終端在通訊時要使用電信運營商的基礎設施，因此需要繳納一定的費用，即資料流量費，這個服務費用限制了大量裝置連線到網路。
GPRS的速率較低，是另外一個問題。
GPRS通訊質量受訊號強弱影響較大，無訊號覆蓋或者較弱的地方通訊效果很差，可能影響業務的完成。

無線近距通訊：NFC

NFC，Near-field communication，中文常翻譯為近場通訊。NFC是一種短距高頻的無線電技術，屬於RFID技術的一種，工作頻率在13.56MHz，有效工作距離在20cm以內。其傳輸速度有106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s三種。通過卡、讀卡器以及點對點三種業務模式進行資料讀取與交換。

NFC最早是於2002年由飛利浦半導體、諾基亞和索尼共同研發。2004年，NFC論壇成立，致力於近場通訊技術的標準化和推廣。

優點
- NFC通訊距離非常短，但因此通訊保密性好。
- NFC卡無功耗，讀卡器功耗也較低，可以適用於很多無功耗，或者低功耗的應用場景中。
- NFC方案的成本較低，尤其是NFC卡成本非常低，特別適合覆蓋大量非智慧物體。

NFC通訊技術目前在移動支付和消費類電子等方面有廣泛的應用。例如很多手機都已經支援NFC應用，公交卡這類的小額支付系統都是使用的NFC技術。

缺點
NFC沒有其他無線通訊那種無線訊號被竊聽的風險，但是其NFC卡過於簡單以及被動式響應的設計也是不安全的因素。見到報道的風險例如：即NFC銀行卡內的交易資訊，很容易被其他讀卡器，甚至智慧手機讀取。

另外，如通訊距離短，通訊速率低，也是它的缺點，這限制了NFC只適合特定的某些物聯網應用。

未完待續