一、概要介紹
隨着物聯網的廣泛應用，無線通信將扮演窄帶通信主角，未來將會離不了無線射頻技術。
二、NB-IOT
1、NB-IOT專業名詞縮略語：
1）IOT：internet of thing；
2）NB-IOT：narrow band internet of thing；
3）IMEI：international mobile equipment identity 國際移動設備識別碼；
4）OneNET：中國移動PaaS物聯網開放平臺；
5）CIoT：蜂窩物聯網；
6）M2M：Mobile-To-Mobile
7）3GPP：以GSMMAP核心網爲基礎，以WCDMA爲無線接口制定第三代移動通訊標準；
2、IOT開發涉及到許多協議棧；
3、各種雲的接入方式大致相同的，不同的是接入方式和協議支持，只要理解整個流程即可；
4、心跳包：通常是客戶端每隔一小段時間向服務器發送的一個數據包，通知服務器自己仍在線，並傳輸一些可能有必要的數據，以保持長連接；
5、NB-IOT與GPRS的區別：
1）硬件上：1）接口相同； 2）工作頻率方面：同樣是850MHz/900MHz(但這些頻段資源珍貴)；
2）軟件上：遵循的協議有所不同；
3）協議棧上：
（1）NB-IOT:基於LTE(4G)協議棧設計的，但裁減了一些不必要的功能，減少了協議棧處理流程的開銷；
（2）CoAP協議：支持對接各類雲服務：透傳雲、電信IOT平臺、移動OneNet等；
7、通訊模型：
1）目前只有電信/移動支持IOT平臺，並且電信存在IP訪問限制(僅可訪問電信雲、華爲雲、透傳雲等少量私有IP)
2）基站的建設形式：在4G FDD基站上進行升級實現部署；
8、通信信號：
1）NB的接受靈敏度很高，穿透力強(覆蓋室內和地下室)；
2）NB接入基站的終端數是GSM的50-100倍，網絡覆蓋範圍比GSM增強20dBm，覆蓋面積擴大100倍；
3）功耗極低，電池供電待機可長達10年以上；
9、幀結構：與LTE幀結構一致：每個時隙0.5ms，2個時隙就組成了一個子幀(SF)，10個子幀組成一個無線幀(RF)；
10、小區重選和移動性；
11、模塊的工作模式：CoAP：專爲低功耗互聯網應用設計的協議棧；
12、NB低功耗的實現(參數可自由定製，類似於藍牙，zigbee)：
1）PSM模式：NB的睡眠模式；
2）eDRX：監聽間隔；
13、NB是一個窄帶通訊協議，併發性有限，不建議頻繁通訊佔用帶寬；
14、模組注網能耗、上報數據能耗與信號覆蓋強度成反比！！
15、NB-IOT開發中的問題和難點：信號不穩定情況(GPRS也存在)；
三、LoRa
LoRa是一種低功耗局域網無線標準，低功耗一般很難覆蓋遠距離，遠距離一般功耗高，而LoRa最大特點就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠，實現了低功耗和遠距離的統一，傳輸速率一般是幾百到幾十Kbps，傳輸距離越長速率越低，它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3-5倍。
LoRa技術的特點：
1. 低功耗：LoRa網關的電池供電可達數年甚至十餘年；
2. 廣覆蓋：LoRa單一網關的覆蓋距離通常在3-5km左右，城鎮一般是2-5km，在空曠的郊區可達15km以上；
3. 高容量：由於LoRa網關終端無連接狀態的特性，一個LoRa網關可以連接成千上萬個LoRa節點；
4. 低成本：LoRa通信的成本極低，且同時支持窄帶數據傳輸；
LoRa網關因其技術優勢及性能特點，非常適合用於要求功耗低、距離遠以及大量連接的場景，因此被廣泛的應用在智能抄表、智能停車、智慧農業、智慧城市等場景。
LoRa組網模式(以綜科智控LORA模塊爲例)：
四、433
1、433概述：
1）通訊速率低：9600bps； 安全性較差； 但通訊距離，穿透力很強；
2）只支持星型拓撲關係；
3）433的不同形式：
（1）集成芯片(可以跑協議棧 ,具體例子LoRa )：連接、組網、遍歷不同頻段等功能；
（2）MCU+射頻IC：發射固定序列數據；固定頻段發送；
4、433與紅外的區別：
1）傳輸介質不一致(433是無線電傳輸，紅外是紅外光傳輸)，傳播方向性不同；
2）傳輸距離，加密技術等；
5、433編碼形式：
1）固定碼：明文傳輸；
2）滾動碼：保密性強，每次發射後自動更換編碼；地址數量大於10萬組，使用中“重碼”的概率極小；
6、433三軸天線參數：
1）諧振頻率；
2）感應電流：
7、433開發中的問題和難點：
1）低功耗的實現是433最大的難點；
2）接收端與發射端的功耗關係：
（1）發射信號越弱，接收端消耗的功耗就越大；
（2）控制發射端與接收端的射頻時間間隔；實現不同的功耗搭配；
8、ASK：Amplitude Shift Keying 幅移鍵控
9、低功耗433方案設計：
1）遙控發射方案：HD8301晶振+SC3356
2）低功耗實現：
（1）定時喚醒接收；
（2）時間壓縮比儘量高；
3）中斷接收注意不要處理太多，例如打印語句都需要儘量減少，做到最簡，保證數據接收的完整性；
五、GPRS
1、GSM工作條件： GSM 是時分多址，在發送時隙時會導致瞬時電流波動，由此會出現電壓紋波現象。此時如果不處理妥當，這些頻繁的電壓紋波將會降低模塊的性能。建議將此紋波控制在 300mV 以內。在任何情況下，模塊的供電都不應該低於它的最小電壓。
2、手機業務的區分：GPRS業務、modbus業務、語音業務、數據業務信息；
3、GPS通訊模型：衛星信號->GPS接收解釋->GPRS/GSM->目標終端(手機、PC)；
4、SIM：Subscribe Identification Module，用戶身份識別卡、智能卡，GSM數字移動手機上必須要有；
1）分類：standard SIM(1FF) Mini SIM(2FF) Micro SIM(3FF) Nano SIM(4FF) Embedded-SIM，尺寸大小以及儲存介質不一致；
2）組成：CPU ROM RAM EEPROM和I/O口應用；
3）供給GSM網絡客戶身份進行鑑別( 即存放了密匙信息 )；
4）20位ICCID卡號，4位SIM密碼(PIN碼)，PUK密碼；
5）鑑權過程：手機GPRS向網絡發出入網請求->網絡回覆一隨機字符串->手機接收，並將其交給SIM卡->SIM卡運算出特定結果->返回運算結果；
7、IMEI/ICCI發回網絡，網絡讀取ICCID->通過網絡驗證，並下發KC碼，完成入網過程；
8、BSS：基站子系統；
1）基站子系統的組成：
（1）基站收發信臺(BTS：手機信號的收發)
（2）基站控制器(BSC：控制功能)
（3）碼變換和速率適配器(XCDR：數據編碼) 、
（4）無線操作做維護中心(OMC_R：用戶操作和維護功能)
2）作用：基站的作用是中繼作用，基站與基站之間通過無線信道進行連接，終點是主基站；
3）各個基站組成蜂窩網絡(基站佈局組建十分重要)，覆蓋的地方就可以完成手機通訊；
4）天線類型：發全向、定向 ；組合收全向、定向；
5）頻率分類： 766.9125-791.8875MHz；每個用戶的通訊都將佔用一個信道；
6）基站子系統與MSC以及移動終端通訊通過A口和Um接口(空口)，專用的接口完成的；
7）基站的分類：宏基站、微基站、微微基站、分佈式基站(基帶單元BBU和遠端射頻單元RRU)；
9、MS(mobile station)：移動臺；
1）移動用戶的終端設備；
2）分類：車載型(開發難度大)、便攜型、手持型(手機、對講機(免費的))；
3）組成：移動終端(MT)、客戶識別卡(SIM)；
4）不同應用、地區採用不同的通信頻道(通用、專用)：國際頻道、美國頻道、加拿大頻道；氣象頻道；
10、GPS需要在室外使用，室內沒有衛星信號(中國衛星：北斗BDS 美國衛星：GPS ；兩個衛星的協議不一樣，因此支持兩個，需要雙模)； 其他衛星： 俄國衛星：GLONASS 、歐盟衛星：伽利略；
11、需要外接有源天線；
12、數據以星曆形式儲存，描述衛星位置和速度信息；
13、定位一般在正負5米(CEP)，捕獲時間一般在半分鐘內；
14、通訊協議：
1）NMEA：傳出串口數據；
2）UBX Binary：配置GPS模塊的參數；
15、數據含義較多：多多聯繫理解；
1）UTC+時區差=本地時間；
2）GPS經緯度數據可以轉化爲百度、google格式；
16、硬件連接：PPS：時鐘脈衝；
17、冷啓動、溫啓動和熱啓動；
18、通過衛星可以獲取的信息：定位(經緯度)；時區時間；海拔高度；
19、模塊會自動獲取信號最好的四顆衛星來進行定位；
20、常用協議：MQTT，
21、硬件上：與其他類型的無線( 藍牙、zigbee、wifi )原理應該是一樣的，發射模塊發射特定的頻率頻段；
1）內部集成了TCP/IP協議，作爲GPRS MODEM角色存在；
22、電源濾波需要加1000uf電容？GPRS啓動電壓波動很大；
23、GPRS開發中的問題和難點：
1）GPRS網絡存在不穩定、網絡差現象，會出現掉包情況；
2）主控制器(內嵌TCP/IP)要實現IP設計，使用起來比較複雜；
3）上位機基於互聯網的解決方案保密性比較差；
24、GPRS縮略語：
1）GSM->Global System of Moile communication；
2）GPRS->Gerneral Packer Radio Service；
3）MQTT : Message Queuing Telemetry Transport， 消息隊列遙控傳輸，是一個即時的通訊協議；
4）CSD：電路交換；
5）SGSN：服務支持節點(硬件設備)；
6）GGSN：網關支持節點(硬件設備)；
7）MSC：移動交換中心；
8）BSS：基站子系統；
9）MS：移動臺；
六、4G/5G
4G通信技術以之前的2G、3G通信技術爲基礎，在其中添加了一些新型技術，使得無線通信的信號更加穩定，還提高數據的傳輸速率，而且兼容性也更平滑，通信質量也更高。而且4G通信中使用的技術也先進於2G、3G通信，使得信息通信速度變快。 從技術標準的角度看，按照國際電信聯盟(ITU)的定義，4G靜態傳輸速率達到1Gbps，高速移動狀態下可以達到100Mbps。
4G通信技術基於3G通信技術基礎上不斷優化升級、創新發展而來，融合了3G通信技術的優勢，並衍生出了一系列自身固有的特徵，以WLAN技術爲發展重點。4G通信技術的創新使其與3G通信技術相比具有更大的競爭優勢。首先，4G通信在圖片、視頻傳輸上能夠實現原圖、原視頻高清傳輸，其傳輸質量與電腦畫質不相上下；其次，利用4G通信技術，在軟件、文件、圖片、音視頻下載上其速度最高可達到最高每秒幾十兆，這是3G通信技術無法實現的，同時這也是4G通信技術一個顯著優勢；這種快捷的下載模式能夠爲我們帶來更佳的通信體驗，也便於我們日常學習中學習資料的下載；同時，在網絡高速便捷的發展背景下，用戶對流量成本也提出了更高的要求，從當前4G網絡通信收費來看，價格較高，但是各大運營商針對不同的羣體也推出了對應的流量優惠政策，能夠滿足不同消費羣體的需求。
關鍵技術
OFDM技術
FSK具有一點抗干擾性，編碼採用的是單極性不歸零碼，發送端發送的編碼爲1的時候，表示處於高頻，發送的編碼爲0的時候，表示處於低頻。假如發送的編碼是1011010的時候，編碼形成的波形會表現出週期性的浮動。利用OFDM技術傳輸的信號會有一定的重疊部分，技術人員會依據處理器對其分析，根據頻率的細微差別，劃分不同的信息類別，從而保證數字信號的穩定傳輸。
MIMO技術
MIMO利用的是映射技術，首先，發送設備會將信息發送到無線載波天線上，天線在接受信息後，會迅速對其編譯，並將編譯之後的數據編成數字信號，分別發送到不同的映射區，再利用分集和複用模式對接收到的數據信號進行融合，獲得分級增益。
智能天線技術
智能天線技術是將時分複用與波分複用技術有效融合起來的技術，在4G通信技術中，智能天線可以對傳輸的信號實現全方位覆蓋，每個天線的覆蓋角度是120°，爲了保證全面覆蓋，發送基站都會至少安裝三根天線。另外，智能天線技術可以對發射信號實施調節，獲得增益效果，增大信號的發射功率，需要注意的是，這裏的增益調控與天線的輻射角度沒有關聯，只是在原來的基礎上增大了傳輸功率而已。
SDR技術
軟件無線電技術是無線電通信技術常用技術之一。其技術思想是將寬帶模擬數字變換器或數字模擬變換器充分靠近射頻天線，編寫特定的程序代碼完成頻段選擇，抽樣傳送信息後進行量化分析，可實現信道調製方式的差異化選擇，並完成不同的保密結構、控制終端的選擇。
4G組網模式(以綜科智控4G模塊爲例)：
七、WIFI
1. WiFi原理—簡介
WiFi(Wireless Fidelity)，無線保真技術，又稱802.11b標準，與藍牙技術一樣，同屬於在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術。該技術遵循IEEE所制定的 802.11x系列標準，主要有三個標準：較少人使用的802.11a、低速的802.11b、和高速的802.11g。儘管Wi-Fi技術也存在着諸如兼容性，安全性等方面的問題，不過它也憑藉着自身的優勢，如傳輸速度較高，可以達到11Mbps，有效距離也很長，受到廠商的青睞，佔據着主流無線傳輸的地位。
WiFi是現有通信系統的補充，可看作是3G的一種補充，無線接入技術則主要包括IEEE的802.11、802.15、802.16和802.20標準，分別指WLAN、無線個域網WPAN：藍牙與uwb、無線城域網WMAN：WIMAX和寬帶移動接入WBMA等。一般地說WPAN提供超近距離的無線高數據傳輸速率連接;WMAN提供城域覆蓋和高數據傳輸速率;WBMA提供廣覆蓋、高移動性和高數據傳輸速率;WiFi則可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數據傳輸速率。現在OFDM、MIMO(多入多出)、智能天線和軟件無線電等技術都開始應用到無線局域網中以提升WiFi性能，比如說802.11n採用MIMO與OFDM相結合，使數據速率成倍提高。另外，天線及傳輸技術的改進使得無線局域網的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里。
Wi-Fi 6主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技術，MU-MIMO（多用戶多入多出）技術允許路由器同時與多個設備通信，而不是依次進行通信。MU-MIMO允許路由器一次與四個設備通信，Wi-Fi 6將允許與多達8個設備通信。Wi-Fi 6還利用其他技術，如OFDMA（正交頻分多址）和發射波束成形，兩者的作用分別提高效率和網絡容量。Wi-Fi 6最高速率可達9.6Gbps。 [1]
Wi-Fi 6中的一項新技術允許設備規劃與路由器的通信，減少了保持天線通電以傳輸和搜索信號所需的時間，這就意味着減少電池消耗並改善電池續航表現。
2. WiFi原理—技術優勢
1) 無線電波的覆蓋範圍廣，基於藍牙技術的電波覆蓋範圍非常小，半徑大約只有50英尺左右約合15米，而WiFi的半徑則可達300英尺左右約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機。據悉，該款產品能夠把目前Wi-Fi無線網絡300英尺接近100米的通信距離擴大到4英里約6.5公里。
2) 雖然由WiFi技術傳輸的無線通信質量不是很好，數據安全性能比藍牙差一些，傳輸質量也有待改進，但傳輸速度非常快，可以達到11mbps，符合個人和社會信息化的需求。
3) 廠商進入該領域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”，並通過高速線路將因特網接入上述場所。這樣，由於“熱點”所發射出的電波可以達到距接入點半徑數十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區域內，即可高速接入因特網。也就是說，廠商不用耗費資金來進行網絡佈線接入，從而節省了大量的成本。
3. WiFi原理—網絡架構
一般架設無線網絡的基本配備就是無線網卡及一臺AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構來分享網絡資源，架設費用和複雜程度遠遠低於傳統的有線網絡。如果只是幾臺電腦的對等網，也可不要AP，只需要每臺電腦配備無線網卡。AP爲Access Point簡稱，一般翻譯爲“無線訪問接入點”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網絡的橋樑。有了AP，就像一般有線網絡的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網絡相連。特別是對於寬帶的使用，無線保真更顯優勢，有線寬帶網絡(ADSL、小區LAN等)到戶後，連接到一個AP，然後在電腦中安裝一塊無線網卡即可。普通的家庭有一個AP已經足夠，甚至用戶的鄰里得到授權後，則無需增加端口，也能以共享的方式上網。
WIFI組網模式(以綜科智控WIFI模塊爲例)：
八、2.4G
1、應用：無線遙控、無線鼠標、無線鍵盤、無線電子標籤、遙控玩具、2.4g無線擴音器、無線麥克風、無線音箱；
2、2.4G無線鼠標與藍牙鼠標的對比：
1）通訊制式不一致(2.4G是FSK調製的)；
2）2.4G必須是收發一一對應，也可以選擇1對6模式；
3）2.4G傳輸距離要高，一般在幾百米左右；
4）2.4G傳輸速率要高，耗電要小；
3、芯片NRF24L01:
1）採用自身Enhanced Short Burst協議；
2）模塊的使用方式類似(藍牙模塊)，各種模式的靈活運用，收發數據的控制相對來說複雜一點；
4、項目出現的問題以及解決：出現過復位腳由於佈線不合理，導致受到影響，整個系統一直復位；解決是採用地線保護重要的線路；
九、PKE無線近場通信
1、滾動碼加密技術： 原始代碼、加密鑰匙以及同步碼經過Keelop算法加密後，產生32Bit高度保密的滾動碼。
2、PKE近場通信總體設計框架(遙控器+主機)：
1）遙控器：接受低頻125K數據->合法數據->喚醒MCU->發送高頻滾碼數據(固定的編程數據，由滾動碼芯片自動完成)；
2）主機：定時發送低頻125K數據(固定的編程數據)->定時接受高頻數據->輪詢檢查高頻接受數據(如果接受到則進行指定動作)(處理數據有兩種模式：學習模式(儲存遙控器數據)和正常模式(執行指定動作))；
3、PKE項目開發出現的問題以及解決：
1）通訊距離短：
（1）天線發射芯片重新選型；
（2）天線重新選型；
（3）避免讓金屬阻擋信號；
2）邏輯關係比較複雜：
（1）通過實際應用進行適當的調整；
3）無線互相干擾問題(同頻干擾)：
（1）分頻、分時、縮短感應距離；
（2）通訊時，儘可能時間短、週期長；