在物聯網（IoT）的宏大體系中，通信技術扮演著至關重要的角色，它是實現萬物感知、數據傳輸與智能交互的核心紐帶。物聯網的通信技術并非單一方案，而是一個多層次、多制式、適應不同場景需求的技術生態。本文旨在梳理物聯網的核心通信技術方案，并探討其研發趨勢。
一、物聯網通信技術的核心分層
物聯網的通信架構通常分為感知層、網絡層和應用層。通信技術主要聚焦于感知層與網絡層：
- 感知層通信（短距離通信）：負責將傳感器、終端設備（如智能電表、穿戴設備）采集的數據匯聚到網關或直接接入網絡。其特點是低功耗、低成本、覆蓋范圍有限。
- 網絡層通信（遠距離通信）：負責將數據從網關或終端遠距離傳輸至云端或數據處理中心。其特點是覆蓋廣、容量大，但功耗和成本相對較高。
二、主流通信技術方案縱覽
根據上述分層，物聯網通信技術方案可大致分為兩大類：
（一）短距離無線通信技術
此類技術適用于家庭、工廠、樓宇等局部區域。
- Wi-Fi（IEEE 802.11系列）：帶寬高、普及度廣，是智能家居、視頻監控等大數據量場景的主流選擇，但功耗相對較高。
- 藍牙（Bluetooth， 特別是BLE低功耗藍牙）：以其極低的功耗、快速的連接特性，廣泛應用于可穿戴設備、智能家居配件及室內定位。
- Zigbee（IEEE 802.15.4）：基于網狀網絡，具有自組織、自愈合能力，節點多、功耗低，在智能照明、工業傳感網絡中優勢明顯。
- Z-Wave：與Zigbee類似，主要專注于家庭自動化，采用特定頻段，干擾較小。
- 近場通信（NFC）：用于極短距離（厘米級）的安全數據交換，如移動支付、門禁系統。
（二）廣域網（LPWAN）通信技術
這是物聯網通信研發的熱點，旨在解決海量終端、遠距離、低功耗、低成本的連接需求。
- 蜂窩物聯網技術：
- NB-IoT（窄帶物聯網）：基于授權頻譜，部署于現有蜂窩網絡，具有深度覆蓋、大連接、超低功耗和低成本的特點，適用于智能抄表、智慧停車、環境監測等靜態或低速場景。
- LTE-M（eMTC）：同屬3GPP標準，支持移動性、語音和中等數據速率，適用于可穿戴設備、車輛追蹤等需要移動性的場景。
- 5G mMTC（海量機器類通信）：作為5G三大場景之一，未來將進一步提升連接密度、降低時延與功耗。
- 非蜂窩LPWAN技術：
- LoRa（Long Range）：基于擴頻技術，使用非授權頻譜，由企業自主建網，具有靈活的組網方式和極低的功耗，廣泛應用于智慧城市、農業物聯網等私有網絡。
- Sigfox：采用超窄帶技術，提供一種超低功耗、超低數據速率（每日僅需發送少量信息）的全球性網絡服務。
三、通信技術選擇與研發挑戰
選擇何種通信方案，需綜合考量覆蓋范圍、數據速率、功耗、成本、移動性、部署復雜度以及安全性等多個維度。例如，智能手表可能同時需要BLE與LTE-M，前者用于連接手機，后者用于獨立通話上網；而一個部署在偏遠地區的土壤傳感器，NB-IoT或LoRa可能是更經濟的選擇。
當前物聯網通信技術研發面臨的主要挑戰包括：
- 協議與標準碎片化：多種技術并存導致互聯互通困難，行業亟需進一步的融合與標準化。
- 安全與隱私：海量設備接入使得網絡攻擊面急劇擴大，研發端到端加密、輕量級安全協議、設備身份認證等技術至關重要。
- 功耗與能效的極致追求：對于電池供電設備，研發更低功耗的芯片、更高效的通信協議和能量收集技術是永恒主題。
- 網絡融合與智能管理：未來網絡將是多種通信技術協同的融合網絡，研發能夠智能選擇接入技術、優化資源分配的管理平臺是重要方向。
- 面向特定場景的優化：如工業物聯網對高可靠、低時延的嚴苛要求，車聯網對高速移動和高可靠性的需求，驅動著TSN（時間敏感網絡）、C-V2X等專用技術的研發。
四、未來展望
物聯網通信技術正朝著 “更低功耗、更廣連接、更深融合、更智能” 的方向演進。隨著5G-A（5G Advanced）和6G研究的展開，通信技術將不僅服務于“連接”，更將深度融合感知、計算與人工智能，實現通信-感知-計算一體化，為真正的萬物智聯奠定堅實的基礎。通信技術的持續創新與方案優化，將是撬動物聯網萬億級市場應用的關鍵支點。
