接口类型概述

通信接口技术，是物联网系统中很重要的技术，无论是各类通信网络的互联互通，还是各种终端设备的入网，以及各种通信协议、软件的适配等等都离不开通信接口的技术规范。对于“接口”的定义，《通信科学技术名称》中的解释是：由两侧特性所定义的共同边界，接口可以在物理级、软件级、或作为纯逻辑运算来描述，物理接口是指在不同设备和部件之间的硬件接口。接口分有线和无线，无线的方式大部分是用射频方式进行传输。

物联网通信因为涉及实际的场景有很多种，我们根据客户的需求总结了物联网通信接口类型大概有几类，第一类和第二类是远距离的无线通信，主要基于蜂窝通信技术的2G,3G,4G，5G 和NB-IOT和非蜂窝的远距无线通信，例如Lora ,Sigfox通信方式；第三类是短距离的无线通信，主要有蓝牙、UWB、NFC、RFID、WIFI,和zigbee技术；第四类是有线通信，主要有USB、RS485,RS232,RS422各种串口通信、以太网和MBus通信方式；世电网站的筛选方式基本按此进行，下面针对这几类简单做一些介绍：

第一类：蜂窝远距通信

移动电话通讯技术

1G 是第一代移动通讯技术，是模拟数字时代的产物，只能用来进行语音通话，但对手机领域带来了天翻地覆的变化，电话开始从有绳过渡到无绳阶段。1G is the analog telecommunication standard that was introduced in the 1980s and continued until replaced by 2G digital telecommunication.—wikipedia简短的一句话将这个时代的产物概括出来。

2G,第二代手机通信技术，以数字语音传输技术为核心。用户体验速率为10kbps，峰值速率为100kbps。一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。维基百科的解释是：2G是第二代手机技术的简称。这是第一个成为数字标准的版本，它取代了模拟1G标准。它被3G取代。一些国家已经关闭了他们的2G网络。

3G,第三代手机通信技术规格，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特/每秒）、384kbps（千比特/每秒）以及144kbps(千比特/每秒)的传输速度。维基百科的说明：3G是第三代的简称，是第三代无线移动通信技术。它被4G取代。3G于2003年3月3日推出，并于2009年被取代。

4G,第四代的移动信息系统，是在3G技术上的一次更好的改良，其相较于3G通信技术来说一个更大的优势，是将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰。一种名为LTE（Long Term Evolution ， 长期演进）的更快版本在2010年代后期变得司空见惯。2020年引入了一项名为5G的新标准在智能通信设备中应用4G通信技术让用户的上网速度更加迅速，速度可以高达100Mbps

5G 第五代移动通信技术,是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施;国际电信联盟（ITU）定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器类通信(mMTC)。增强移动宽带（eMBB）主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验；超高可靠低时延通信(uRLLC)主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求；海量机器类通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求

低频5G是一种使用低频的5G，就像4G一样。低频5G具有较长的范围（这意味着您可以远离塔或建筑物内，仍然可以获得信号），但速度比其他类型的5G慢。低频5G仅比LTE版本的4G快一点。低频5G通常具有大约100 Mbit / s的速度。

中频5G是一种5G，其频率略高于低频5G。它比低频5G的覆盖范围更短，但您通常仍然可以使用中频5G在室内获得服务。中频5G比LTE快得多。中频5G通常具有600 Mbit / s到1 Gbit / s的速度。

毫米波 5G 是一种 5G，其频率远高于低频和中频。它的射程非常短。使用毫米波，您无法在建筑物内获得服务。大多数固体物体可以阻挡毫米波。毫米波比任何其他类型的5G都要快得多，目前可以达到高达2 Gbit/s的速度。毫米波被认为是5G最不实用的版本，因为范围太短了，基本上任何东西都可以阻止它

NB-IoT

NB-IoT窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT特别关注室内覆盖，低成本，长电池寿命和高连接密度。NB-IoT使用LTE标准的子集，但将带宽限制为200kHz的单个窄带。它使用OFDM调制进行下行链路通信，使用SC-FDMA进行上行链路通信。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络;NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。由于这些特点，应用的领域为停车、抄表、消防、水务水文、路灯照明、共享单车和家电领域

第二类：非蜂窝无线远距通信

LoRa和LoRaWAN

LoRa和LoRaWAN共同定义了低功耗广域网（LPWA）网络协议，旨在将电池供电的“事物”无线连接到区域、国家或全球网络中的互联网，并针对关键的物联网（IoT）要求，如双向通信、端到端安全性、移动性和本地化服务。低功耗、低比特率和物联网的使用将这种类型的网络与无线 WAN 区分开来，后者旨在连接用户或企业，并使用更多的功率传输更多数据。LoRaWAN数据速率范围为每通道0.3 kbit/s至50 kbit/s

semtech官网

LoRa联盟

LoRa(long range Radio)它由法国格勒诺布尔的一家公司Cycleo（专利9647718-B2）开发，后来被Semtech收购，其目的是为了解决功耗与传输难覆盖距离的矛盾问题,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，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍

LoRaWAN定义了软件通信协议和系统架构。LoRaWAN协议的持续发展由开放的非营利性LoRa联盟管理，联盟的一些成员是：IBM、Everynet、Actility、MicroChip、Orange、Cisco、KPN、Swisscom、Semtech、A2A Smart City SPA、Bouygues Telecom、Singtel、Proximus、The Things Industries和Cavagna Group。

其功能与NB-IoT类似，只是需要自主网络；在智能建筑、智慧工业园区、资产追踪、电力与能源管理、表计、消防、智慧农业与畜牧管理、疫情防控与医疗大健康、卫星应用、对讲机应用等诸多领域得到了广泛而成功的应用

SigFox

Sigfox是由法国公司Sigfox在2009年制定的一项远距离通信标准，Sigfox使用超窄频带调制技术在192kHz频谱带宽的公共频段下传输信号，每条信息的传输宽度为100Hz，单位频带的功率密度高，抗干扰能力强

终端设备发送带有Sigfox协议的数据包，SIgfox基站接收数据然后再传递到SIgfox云，SIgfox云再将数据分发给客户服务器来解析应用信息。其产品特点：极低的电池功耗，可长达10年的寿命；简单易用，基站和设备之间的配置非常方便快捷；低成本，SIgfox优化每个环节，降低成本；用户数据很小，最多12B；客户很容易与其他通信方案一起使用，协作性强。

公司官网

UnaBiz

它拥有建设网络相关的所有核心技术，采取和电信运营商合作或者自建网络的方式部署网络，通过控制network和Cloud获利，从核心技术、到建网，然后运营都是一把抓，这种方式不能被市场所认可，致使在2022年年初宣布破产，2022年5月份被新加坡物联网运营商UnaBiz收购的结局。

第三类：短距离无线通信

Wi-Fi

Wi-Fi联盟表示，Wi-Fi是遵循电气和电子工程师协会（IEEE）802.11规范的任何“无线局域网”（WLAN）。Wi-Fi 设备可以与世界任何地方的任何 Wi-Fi 网络配合使用

大多数无线网络使用两个无线电频段之一。这些不是仅有的两个频段，而是最常用的频段。其中一个频段的频率约为2.4 GHz，另一个频段的频率为5 GHz。这两者都有优点和缺点：2.4 GHz频段被广泛使用，设备通常更便宜。微波炉、DECT 电话和其他无线设备也使用 2.4 GHz 频段，有时会造成干扰，从而减慢传输速度。5 GHz频段具有更多的频率，通常干扰更少，但是使用它的规则更多。在某些地方，5 GHz频段可能不在户外使用。由于使用5 GHz频段的设备较少，因此使用5 GHz频段的设备通常更昂贵

Wi-Fi联盟

WIFI通信协议在家庭起到了决定性的作用，由于设备可以通过WIFI协议直接进入互联网，致使这个应用在家庭中非常普及；Wi-Fi/WiMAX的发展方向包括：网络技术，覆盖更大的范围，从热点到热区到整个城市；Wi-Fi手持终端和VoWLAN业务必然成为潜在的应用模式。因此，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

Zigbee

Zigbee是一种低成本、低功耗、无线网状网络标准，适用于无线控制和监控应用中的电池供电设备。Zigbee提供低延迟通信。Zigbee芯片通常与无线电和微控制器集成。Zigbee在工业，科学和医疗（ISM）无线电频段运行：全球大多数司法管辖区的2.4 GHz;虽然一些设备在中国也使用784 MHz，在欧洲使用868 MHz，在美国和澳大利亚使用915 MHz，但即使是这些地区和国家仍然使用2.4 GHz用于大多数商用Zigbee设备。数据速率从 20 kbit/s（868 MHz 频段）到 250 kbit/s（2.4 GHz 频段）不等.

Zigbee 联盟

Zigbee 联盟现在已经修改为CSA（Connectivity Standards Alliance）联盟；成员总数超过500家全球企业。所有相关的规范由这个机构来制定和发布。

Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 的规范，用于一套高级通信协议，是一种低功耗，低数据速率和近距离（即个人区域）无线自组织网络是一种低速短距离传输的无线通信协议，作为一种高可靠的无线数传网络，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。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

Zigbee 协议适用于需要低功耗和容忍低数据速率的嵌入式应用。生成的网络将使用很少的功率 – 单个设备的电池寿命必须至少为两年才能通过认证。典型的应用包括家庭自动化、无线传感器网络、工业控制系统、医疗数据收集、烟雾和入侵警告、楼宇自动化、远程无线麦克风配置、室内定位等。

UWB

超宽带（Ultra Wide Band，UWB, ultra-wide band 或 ultraband）是一种在宽带宽（>500 MHz）上传输信息的技术。这允许传输大量信号能量，而不会干扰同一频段内的传统窄带和载波传输。许多国家的监管限制允许有效利用无线电带宽，并实现高数据速率个人局域网（PAN）无线连接，远程低数据速率应用以及雷达和成像系统，与现有通信系统透明地共存。2019年苹果手机还是将这一样技术应用于其手机上。

超宽带以前被称为脉冲无线电，但FCC和国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）目前将UWB定义为发射信号带宽超过500 MHz或算术中心频率20%（以较小者为准）的天线传输。因此，基于脉冲的系统-其中每个发射的脉冲占用UWB带宽（或至少500 MHz的窄带载波的集合;例如，正交频分复用（OFDM））-可以根据规则访问UWB频谱。

FiRa 联盟

FiRa联盟成立于2019年8月，旨在开发包括手机在内的可互操作的UWB生态系统

UWB:它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入;应用UWB技术，可实现安全的测距和精确感测，为无线设备创造了空间环境感知。应用领域：雷达、实时定位、手机/智能穿戴/标签、汽车、智能家居（门禁、视频传输（隔空投送）等。APPLE在最近几代的手机都搭载了支持UWB的芯片，这让UWB的市场变得更加可以期待

UWB芯片只有少部分的供应商;苹果、三星和小米都推出了支持UWB的手机或手表产品

蓝牙

BLUETOOTH蓝牙：是一种短距离无线技术标准，用于在 ISM 频段（从 2.402 GHz 到 2.48 GHz）中使用 UHF 无线电波在固定和移动设备之间短距离交换数据，并构建个人局域网 （PAN）。它主要用作有线连接的替代方案，在附近的便携式设备之间交换文件，并使用无线耳机连接手机和音乐播放器。在最广泛使用的模式下，传输功率限制为2.5毫瓦，使其具有长达10米（33英尺）的非常短的范围。

Bluetooth SIG

Quuppa

蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，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。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。很多设备的设置通过蓝牙进行变得方便和快捷。

Bluetooth 由SIG( Bluetooth Special Interest Group )进行管理, 超过35000个会员公司，涉及到通信、电脑、网络和消费类各类市场，因此其应用领域非常广泛，2020年估计有40亿台以上的蓝牙产品，仍以年15%的速度递增。

我公司代理的品牌Quuppa用蓝牙技术进行精确定位也达到很好的效果。

RFID

RFID：射频识别(RFID)是 Radio Frequency Identification 的缩写。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。完整的RFID系统由无线电接收机读写器(Reader)、无线电发射器电子标签(Tag)和数据管理系统三部分组成；其工作原理是阅读器（Reader）发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。无源标签由RFID阅读器询问无线电波的能量供电。有源标签由电池供电，因此可以从RFID阅读器读取更大的范围内读取，最远可达数百米。与条形码不同，标签不需要在阅读器的视线范围内，因此它可能嵌入到跟踪的对象中。RFID是自动识别和数据捕获（AIDC）的一种方法

IEEE RFID委员会

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。根据IDTECH的预测；市场价值预计将从2020年的120.8亿美元上升到2029年的162.3亿美元；物流仓储是RFID最有潜力的应用领域之一，UPS、DHL、Fedex等国际物流巨头都在积极实验RFID技术，以期在将来大规模应用于提升其物流能力。可应用的过程包括：物流过程中的货物追踪、信息自动采集、仓储管理应用、港口应用、邮政包裹、快递等

NFC

NFC：中文全称为近场通信技术(Near Field Communication)。NFC是在非接触式射频识别(RFID)技术的基础上，利用互连互通技术整合演变而来的，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能结合无线互连技术研发而成，可实现两个电子设备之间在 4 厘米或更短距离内的通信。NFC 通过简单的设置提供低速连接，可用于引导功能更强大的无线连接。与其他“感应卡”技术一样，NFC 基于支持 NFC 的设备（例如智能手机和打印机）上存在的两个所谓天线之间的电感耦合，在一个或两个方向上进行通信，在全球可用的未经许可的射频 ISM 频段中使用 13.56 MHz 的频率，使用 ISO/IEC 18000-3 空中接口标准，数据速率范围为 106 至 424 kbit/s。

NFC 论坛

ISO/IEC

这些标准由NFC论坛提供。该论坛负责推广技术，制定标准并认证设备合规性。通过应用加密算法可以获得安全通信，就像对信用卡所做的那样，并且它们符合被视为个人局域网的标准

NFC和蓝牙都是手机上可用的相对较短的通信技术。NFC以比蓝牙慢的速度运行，并且范围更短，但功耗要低得多，并且不需要配对。NFC 的设置速度比标准蓝牙快，但传输速率低于低功耗蓝牙。使用 NFC 时，无需执行手动配置来识别设备，而是在不到 0.1 秒的时间内自动建立两个 NFC 设备之间的连接。NFC的最大数据传输速率（424 kbit/s）比蓝牙V2.1（2.1 Mbit/s）慢。它为我们日常生活中越来越普及的一种十分安全快捷的通信方式。NFC中文名称中的“近场”是指临近电磁场的无线电波。应用场景：应用在门禁、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

第四类：有线通信

USB

是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，USB 总线作为一种高速串行总线，其极高的传输速度可以满足高速数据传输的应用环境要求，且该总线还兼有供电简单（可总线供电）、安装配置便捷（支持即插即用和热插拔）、 扩展端口简易（通过集线器最多可扩展127 个外设）、传输方式多样化（4 种传输模式），以及兼容良好（产品升级后向下兼容）等优点。主要是应用在PC领域的接口技术.被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域

USB旨在标准化外围设备与个人计算机的连接，以便与个人计算机通信并提供电力。它在很大程度上取代了串行端口和并行端口等接口，并且在各种设备上都已变得司空见惯。通过 USB 连接的外围设备的示例包括计算机键盘和鼠标、摄像机、打印机、便携式媒体播放器、移动（便携式）数字电话、磁盘驱动器和网络适配器

串口通信(Serial port)

串行端口是一种串行通信接口，通过该接口，信息一次一个位地按顺序传入或传出。这与并行端口相反，并行端口同时与多个位并行通信。在个人计算机的大部分历史中，数据已通过串行端口传输到调制解调器，终端，各种外围设备等设备，并直接在计算机之间传输。

虽然以太网、FireWire 和 USB 等接口也以串行流的形式发送数据，但术语“串行端口”通常表示硬件符合 RS-232 或相关标准，如 RS-485 或 RS-422

尽管比特字节（byte）的串行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、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；串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。大多数计算机都包含两个RS-232串口。串口通信也是仪表仪器设备常用的通信协议。

以太网

以太网（Ethernet）是一系列有线计算机网络技术，通常用于局域网 （LAN）、城域网 （MAN） 和广域网 （WAN）。最初的10BASE5以太网使用同轴电缆作为共享介质，而较新的以太网变体使用双绞线和光纤链路与交换机结合使用。在其历史进程中，以太网数据传输速率已从最初的2.94 Mbit/s[2]提高到最新的400 Gbit/s，速率高达1.6 Tbit/s。以太网标准包括 OSI 物理层的几种布线和信令变体

以太网广泛用于家庭和工业，并且与无线Wi-Fi技术很好地相互配合。互联网协议通常通过以太网传输，因此它也被认为是构成互联网的关键技术之一.IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它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；工业以太网和车用以太网应用越来越普及。

Mbus

仪表总线（meter bus,MBus）是一种欧洲的新型总线结构，目前已经被住建部设定为行业标准，MBus主要特点是经由两条无极性传输线来同时供电和传输串行数据，而各个子站（以不同的ID确认）并联在MBus总线上;将MBus用于各类仪表或相关装置的能耗类智能管理系统中时，可对相关数据或信号进行采集并传递至集中器，然后再通过相应的接口传至主站。

M-Bus的开发是为了满足对公用电表的联网和远程抄表系统的需求，例如测量家庭中燃气或水的消耗量。该总线满足远程供电或电池驱动系统的特殊要求，包括消费类公用电表。当被询问时，仪表会将他们收集的数据传送给一个共同的主站，例如手持式计算机，该计算机定期连接以读取建筑物的所有公用设施仪表。集中收集数据的另一种方法是通过调制解调器传输仪表读数。

M-Bus的其他应用，如报警系统，灵活的照明装置，加热控制等都是合适的