物聯網設備的常見網絡連接方式分為有線連接和無線連接，本文小編將詳細介紹這兩個不同連接方式的功能特點。如下圖所示：
以太網接口通信這是目前最常用的局域網組網方式（主要的標準是IEEE 802.3），通過集線器、交換機和路由器構成一個網絡，利用雙絞線（或者光纖）將這些網絡設備與主機連接起來。圖3顯示了這些連接線和設備，圖4顯示了典型的以太網組網結構。
以太網是目前應用最為廣泛的局域網（LAN）技術，以太網連接方案基于IEEE 802.3標準，該標準定義了物理層和數據鏈路層的規(guī)范。以太網連接方案支持多種傳輸速率，從早期的10 Mbps到現代的10Gbps、40Gbps乃至100Gbps，滿足了不同場景下的數據傳輸需求。
以太網網絡通常由集線器、交換機和路由器等設備構成。這些設備通過雙絞線（如Cat5e、Cat6等）或光纖電纜與主機、服務器以及其他網絡設備相連，形成一個星型或樹型拓撲結構的網絡。
信號穩(wěn)定：以太網采用物理線纜傳輸數據，信號質量高，穩(wěn)定性強。
傳輸速度快：支持高速數據傳輸，滿足大數據量、實時性要求高的應用場景。
廣泛應用：在工業(yè)自動化、樓宇自動化、數據中心等領域得到廣泛應用。
安全性高：數據通過物理線纜傳輸，不易被竊取或干擾，安全性相對較高。
PoE技術：以太網供電（PoE）技術允許通過網線為設備供電，簡化了電源管理，降低了布線成本。
圖3 以太網連接設備：連接線、集線器、交換器、路由器
圖4 典型的以太網組網結構
RS485接口是一種半雙工UART串口通信的工作方式，即任何時候只有一點處于發(fā)送狀態(tài)。RS-485連接方案支持總線型結構,總線長度可達上千米，節(jié)點數可以多達256個。由于總線結構布線簡單，因此廣泛應用于門禁對講、樓宇報警等網絡。圖5顯示了兩種典型的RS-485組網結構。
(a) 總線直連 (b) 通過RS-485集線器連接
圖5 典型的RS-485組網結構
RS485連接方式是一種差分傳輸的串行通信標準，具有抗噪聲干擾能力強、傳輸距離遠等特點。RS485連接方案采用平衡傳輸方式，即兩條信號線（A和B）上的信號幅度相等但極性相反，從而有效抑制了共模干擾。
RS485接口支持總線型拓撲結構，允許多個設備并聯在一條總線上進行通信。RS485總線連接長度可達數千米（具體取決于傳輸速率和線纜質量），節(jié)點數可達數十個至上百個（具體取決于總線驅動器的負載能力）。
RS485布線簡單：采用總線型結構，減少了布線復雜度。
RS485遠距離通信：適用于遠距離、高噪聲環(huán)境下的數據通信。
RS485廣泛應用：在門禁系統、樓宇報警系統、工業(yè)自動化等領域得到廣泛應用。
RS485半雙工通信：在同一時刻，總線上的設備只能發(fā)送或接收數據，不能同時進行。
RS232接口也是一種串行通信標準，適合點對點進行通訊，本質上它不適合用于組網。RS-232連接方案通常用于PC機連接外部設備（比如鼠標、打印機、調制解調器等），但是也有很多電氣設備通過RS232與網關或上位主機連接起來。RS232連接方案的傳輸距離較短，速率也低。圖6(a)顯示了一種通過RS232將一臺串口掃描器連接到PC機，進而連接到網絡中的情形；圖6(b)顯示了通過一個RS-232-RS-485轉換器將RS-485網絡與上位機連接起來的情形。
(a) 串口掃描器 (b) 通過轉換器將RS-485總線連接到網絡
圖6 RS-232連接設備
RS232總線是一種單端傳輸的串行通信接口標準，最初用于計算機與外部設備之間的數據通信。RS232連接方案采用非平衡傳輸方式，即信號線上的信號與地線之間的電位差來表示數據。
RS232接口通常使用DB-9或DB-25連接器，通過串行通信協議在兩個設備之間傳輸數據。傳輸距離較短（一般不超過15米），速率較低（最高可達20Kbps）。
RS232連接點對點通信：適用于兩個設備之間的點對點通信，不適合組網。
RS232連接傳輸距離短：受信號衰減和干擾影響，傳輸距離有限。
RS232連接速率較低：相對于以太網等高速接口，傳輸速率較低。
RS232連接廣泛應用：盡管存在上述限制，但在某些特定應用場景下（如調試控制臺、舊式計算機接口等）仍有廣泛應用。
USB是一種非常便利、廣泛支持的設備連接接口，在很多場景下，可以替代傳統的串行連接接口。目前越來越多的設備支持通過USB接口來連接主機，或者將RS-485或RS-232轉換成USB接口（如圖7）。
(a) RS-232轉換為USB (b) RS-485轉換為USB
圖7 RS-232或RS-485轉換為USB接口
USB接口是一種廣泛支持的設備連接接口標準，旨在簡化計算機與外部設備之間的連接和數據傳輸。USB連接方案支持熱插拔功能，即用戶可以在不關閉計算機電源的情況下連接或斷開設備。
USB連接方案可以直接連接計算機主機上的USB端口，也可以通過USB集線器擴展更多的USB端口。此外，還可以將RS-485、RS-232等設備通過USB轉串口適配器轉換成USB接口進行連接。
USB連接便利性強：支持熱插拔功能，用戶無需重啟計算機即可連接或斷開設備。
USB連接傳輸速度快：USB接口支持多種傳輸速率，從USB 1.1的12 Mbps到USB 3.2的10 Gbps不等。
USB連接廣泛應用：在計算機與外部設備的連接中得到廣泛應用，如鍵盤、鼠標、打印機、攝像頭等。
USB連接兼容性好：USB接口具有良好的兼容性，不同品牌和型號的設備之間可以相互連接和通信。
除了以上連接方式之外，還有KNX總線連接和PLC電力線載波連接方案，這些物聯網連接方式是常見的有線連接方式，該有線連接方案各有特點和適合的物聯網應用場景。在選擇具體的連接方式時，需要根據實際需求、成本預算、技術可行性等因素進行綜合考慮。
WIFI技術了無線局域網組網技術（主要的標準是IEEE 802.11），廣泛應用于家庭、商業(yè)和工業(yè)場景中，成為最主流的聯網方式之一。WIFI模塊為建筑物內組網提供了極大的便利，避免了物理布線和施工，同時WIFI網絡的范圍可以小到一個房間的范圍，也可以大到城鎮(zhèn)的級別，帶寬可從數十Mbps到數百Mbps。在范圍較小的空間，可以用一個無線路由器連接所有的聯網設備，如圖8(a)所示；若碰到墻壁導致信號較弱，或者范圍略大導致遠處的信號較弱，則可以加入信號放大器或者多個無線路由器級聯的方式來組網。在范圍較大的空間，比如跨樓層的辦公空間，則可以采用AC(Access Controller)+APs(Access Points)的方式來組建無線局域網，如圖8(b)所示，這些AP通過有線方式連接起來，從而空間上不受無線傳輸距離的影響，而用戶的無線連接可以在整個區(qū)域內進行漫游。
(a) 無線路由器組建WIFI網絡 (b) AC+APs的方式來組建無線局域網圖8 WIFI網絡兩種結構
藍牙技術是一種短距離（通常小于10米）的無線通信技術，通常用于筆記本電腦、智能手機、車載系統、無線耳機，以及各種穿戴設備之間進行數據通信。藍牙技術的特點是：短距離、低功耗、低速率，適合在小范圍構建起個人區(qū)域網絡（PAN, Personal Area Network）。藍牙工作在全球通用的2.4GHz非授權頻段，使用IEEE 802.11協議。除了在個人穿戴和消費電子設備上廣泛使用以外，藍牙技術也被用于工業(yè)、醫(yī)療、汽車等領域，提供設備聯網和診斷的便利。然而，藍牙技術在發(fā)展過程中也碰到了很多問題，包括耗電、傳輸安全、連接繁瑣等，隨著藍牙技術發(fā)展到4.0版本（2012年），這些問題都已經得到了極大改善，目前應用非常普及了。藍牙設備通常不能直接連接互聯網，但是可以借助于其他設備連接互聯網。譬如，手環(huán)、手表通過智能手機或平板電腦實現聯網（同時最多連7個），如圖9(a)；或者多個藍牙設備通過藍牙路由器連接互聯網，如圖9(b)。藍牙5.0支持藍牙Mesh，以網狀的結構形成一個自組織網絡，適合于在藍牙設備密集的場景中進行組網，比如利用室內照明節(jié)點構建藍牙Mesh網絡，其他藍牙設備加入到該網絡中，如圖9(c)所示。
(a) 個人區(qū)域網 (b) 通過藍牙路由器聯網 (c) 藍牙Mesh圖9 藍牙組網結構
LPWAN(Low Power Wide Area Network, 低功耗廣域網)，適合廣域范圍內實現物聯網終端連接互聯網，典型有兩種技術：NB-IoT窄帶傳輸技術、LoRa技術。
NB-IoT技術是一種利用移動基站進行通信的窄帶低功耗廣域網絡技術，它使用了授權的頻段，可直接部署于現有的移動通信網絡上，需要運營商提供服務和支持。NB-IoT針對低功耗的、廣域范圍的、傳輸數據量小且更新頻率也不高的物聯網設備，適合于像路燈、停車、共享單車、物流集裝箱、空氣監(jiān)測儀等各種戶外場景。圖10(a)顯示了典型的NB-IoT網絡結構。
LoRa技術是另一種與NB-IoT競爭的窄帶通信技術，LoRa技術使用了非授權頻段。LoRa在組網的時候，不需要運營商的支持，終端設備通過LoRa網關與局域網或者互聯網連接。LoRa可以用于企業(yè)建立廣域的私有無線網絡，連接企業(yè)場景中的各種物聯網設備，設備與網關之間的距離可以達到2公里至10公里以上。圖10(b)顯示了LoRa網絡結構。
(a) NB-IoT網絡結構 (b) LoRa網絡結構
圖10 兩種LPWAN網絡結構
zigbee技術是一種短距離（10米至近百米）的無線網絡技術，適合在室內環(huán)境連接終端設備。Zigbee網絡的下層協議遵從IEEE 802.15.4標準，上層協議由Zigbee組織定義規(guī)范，實現了傳輸安全性，以及應用層對節(jié)點之間通信的需求。Zigbee組網成本低，通過一個協調器構建一個網絡，終端設備要么直接跟協調器通信，要么通過其他設備接力的方式，間接地通過協調器連接網絡。Zigbee模塊目前主要應用于工業(yè)自動化、樓宇自動化、倉儲與物流、智能家居等包含較多聯網設備的場景。圖11顯示了Zigbee的典型網絡結構，智能燈、溫度計、空氣檢測儀是Zigbee終端設備，有的設備通過Zigbee中繼器連接到網絡中，最終通過Zigbee協調器與互聯網連接。
圖11 Zigbee網絡結構
DALI(Digital Addressable Lighting Interface) 是智能照明領域的一個開放標準。DALI用于將照明設備連接起來，每條DALI總線可以連接64個照明或開關設備，長度可以達到300米。DALI標準定義了設備之間的通信語言：開、關、調節(jié)燈光等。DALI控制器作為網關，可以連接到RS-232、RS-485、以太網，或者直接連接到無線WIFI或移動通信網絡。圖12顯示了一個典型的DALI網絡結構。
圖12 DALI網絡結構
衛(wèi)星聯網通過衛(wèi)星來連接網絡是一種在特殊條件下比較便捷的方式，比如在飛機上、偏遠山區(qū)或者大海上。通訊衛(wèi)星通過地面站與互聯網連接起來，衛(wèi)星手機或者地面接收站點通過衛(wèi)星天線連接通訊衛(wèi)星，進而連接互聯網的服務。除了數據通信，當前主流的戶外定位也通過衛(wèi)星來實現，譬如我們常用的GPS定位，以及北斗衛(wèi)星定位。
圖13 通過衛(wèi)星聯網
以上列舉的是一些主流的聯網方式，通過各種形式將設備連接到網絡中，通常連接到IP網絡，成為局域網或者互聯網的一部分。我們可以看到，網關是一個關鍵設備，它們可以將獨立組織的物聯網絡與互聯網連接起來。市場上有一種專門的智能網關設備（也稱為物聯網網關），它們能夠適應大多數常見的物聯網組網方式，將不同連接方式的物聯網設備組織成一個網絡。圖14是一個典型的智能網關設備，它可以將RS-485、以太網、WIFI、Zigbee等子網絡連接起來。
圖14 智能網關示意圖
在有些情形下，PC機（尤其是工控PC機）也可以擔當網關的角色，通常支持以太網、RS-232、USB接口，通過RS-232或USB轉接RS-485接口，從而也可連接RS-485總線網（如圖所示）。
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