在物联网（IoT）的宏大体系中，通信技术扮演着至关重要的角色，它是实现万物感知、数据传输与智能交互的核心纽带。物联网的通信技术并非单一方案，而是一个多层次、多制式、适应不同场景需求的技术生态。本文旨在梳理物联网的核心通信技术方案，并探讨其研发趋势。
一、物联网通信技术的核心分层
物联网的通信架构通常分为感知层、网络层和应用层。通信技术主要聚焦于感知层与网络层：
- 感知层通信（短距离通信）：负责将传感器、终端设备（如智能电表、穿戴设备）采集的数据汇聚到网关或直接接入网络。其特点是低功耗、低成本、覆盖范围有限。
- 网络层通信（远距离通信）：负责将数据从网关或终端远距离传输至云端或数据处理中心。其特点是覆盖广、容量大，但功耗和成本相对较高。
二、主流通信技术方案纵览
根据上述分层，物联网通信技术方案可大致分为两大类：
（一）短距离无线通信技术
此类技术适用于家庭、工厂、楼宇等局部区域。
- Wi-Fi（IEEE 802.11系列）：带宽高、普及度广，是智能家居、视频监控等大数据量场景的主流选择，但功耗相对较高。
- 蓝牙（Bluetooth， 特别是BLE低功耗蓝牙）：以其极低的功耗、快速的连接特性，广泛应用于可穿戴设备、智能家居配件及室内定位。
- Zigbee（IEEE 802.15.4）：基于网状网络，具有自组织、自愈合能力，节点多、功耗低，在智能照明、工业传感网络中优势明显。
- Z-Wave：与Zigbee类似，主要专注于家庭自动化，采用特定频段，干扰较小。
- 近场通信（NFC）：用于极短距离（厘米级）的安全数据交换，如移动支付、门禁系统。
（二）广域网（LPWAN）通信技术
这是物联网通信研发的热点，旨在解决海量终端、远距离、低功耗、低成本的连接需求。
- 蜂窝物联网技术：
- NB-IoT（窄带物联网）：基于授权频谱，部署于现有蜂窝网络，具有深度覆盖、大连接、超低功耗和低成本的特点，适用于智能抄表、智慧停车、环境监测等静态或低速场景。
- LTE-M（eMTC）：同属3GPP标准，支持移动性、语音和中等数据速率，适用于可穿戴设备、车辆追踪等需要移动性的场景。
- 5G mMTC（海量机器类通信）：作为5G三大场景之一，未来将进一步提升连接密度、降低时延与功耗。
- 非蜂窝LPWAN技术：
- LoRa（Long Range）：基于扩频技术，使用非授权频谱，由企业自主建网，具有灵活的组网方式和极低的功耗，广泛应用于智慧城市、农业物联网等私有网络。
- Sigfox：采用超窄带技术，提供一种超低功耗、超低数据速率（每日仅需发送少量信息）的全球性网络服务。
三、通信技术选择与研发挑战
选择何种通信方案，需综合考量覆盖范围、数据速率、功耗、成本、移动性、部署复杂度以及安全性等多个维度。例如，智能手表可能同时需要BLE与LTE-M，前者用于连接手机，后者用于独立通话上网；而一个部署在偏远地区的土壤传感器，NB-IoT或LoRa可能是更经济的选择。
当前物联网通信技术研发面临的主要挑战包括：
- 协议与标准碎片化：多种技术并存导致互联互通困难，行业亟需进一步的融合与标准化。
- 安全与隐私：海量设备接入使得网络攻击面急剧扩大，研发端到端加密、轻量级安全协议、设备身份认证等技术至关重要。
- 功耗与能效的极致追求：对于电池供电设备，研发更低功耗的芯片、更高效的通信协议和能量收集技术是永恒主题。
- 网络融合与智能管理：未来网络将是多种通信技术协同的融合网络，研发能够智能选择接入技术、优化资源分配的管理平台是重要方向。
- 面向特定场景的优化：如工业物联网对高可靠、低时延的严苛要求，车联网对高速移动和高可靠性的需求，驱动着TSN（时间敏感网络）、C-V2X等专用技术的研发。
四、未来展望
物联网通信技术正朝着 “更低功耗、更广连接、更深融合、更智能” 的方向演进。随着5G-A（5G Advanced）和6G研究的展开，通信技术将不仅服务于“连接”，更将深度融合感知、计算与人工智能，实现通信-感知-计算一体化，为真正的万物智联奠定坚实的基础。通信技术的持续创新与方案优化，将是撬动物联网万亿级市场应用的关键支点。
