从本文开始，我将带领读者开始物联网网络层的学习。网络层的通信技术相当于是感知层和平台层连接的媒介。通信技术是物联网的基础，如果把物联网比作是物流系统，那么通信技术就相当于 是送快递的各种运输方式，比如空运、水运还有陆运等。在通信技术当中，大体上它可以分为两大类，一类是无线通信技术，另一类是有线通信技术。首先，我们先来看有线通信技术有哪几种类型，它们区别在哪里呢？

以太网

以太网（ETH）简单来说就是用户使用的网线网络。以太网是当前 TCP/IP 主要的局域网技 术，也是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。在物联网领域，以太网除了在办公场 景当中有线接入当中会被使用到之外，主要是在工业上应用的比较多，因为以太网的成本低， 又是 IEEE 的通用标准，所以就改良成了工业以太网。 以太网的核心技术是采用 CSMA/CD（载波测听多路访问/冲突检测）通信控制机制。CSMA 协议要求站点在发送数据之前先测听信道。如果信道空闲，站点就可以发送数据；如果信道 忙，则站点不能发送数据。但是，如果两个站点都检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数 据，那么这几乎会立即导致冲突。另外，站点在测听信道时，听到信道是空闲的，但这并不意 味着信道真的空闲，因为其他站点的数据此时可能正在信道上传送，但由于传播时延，信号还 没有到达正在测听的站点，从而引起对信道状态的错误判断。在早期的 CSMA 传输方式中， 由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点，都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可 能会发生冲突。因为它们可能会在检测到介质空闲时，同时发送数据，致使冲突发生。尽管 CSMA 可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。 所以，可以对 CSMA 协议作进一步的改进，使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检 测是否存在冲突。如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据， 则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身 发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。一旦检测到冲突，发送站点就立即停 止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上通信的对方站点，快速地终止被损坏的 帧，可以节省时间和带宽要求站点在发送数据过程中进行冲突检测，而一旦检测到冲突立即停 止发送数据。这样的协议被称为带冲突检测的载波测听多路访问协议。

RS-232 与 RS-485

学习过嵌入式开发的读者可能会比较了解 RS232，图 4-1 即为 RS-232 的接口示意图，很多读 者都会觉得对其似曾相识，这是因为在台式电脑的后面就有这样的接口。RS232 的特点就在 于它主要是支持一对一的通信并且通信的距离是比较短的，只能是不超过 20 米。RS485 就相 当于是 RS232 的一个改良版，到了 RS485，它就支持一对多的传输了，总线上最多允许 128 个收发器。同时传输速率和通讯距离也得到了极大地提升。 

RS-232与RS-485的对比

表 4-1 即为 RS-232 与 RS-485 的区别，简单来讲，两者之间的区别在于三点：第一点在于传 输方式不同，RS-232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯. 而 RS-485 则采用平衡传输， 即差分传输方式。第二点在于传输距离不同，RS-232 适合本地设备之间的通信，传输距离一 般不超过 20m。而 RS-485 的传输距离为几十米到上千米。第三点在于通信数量不同，RS232 只允许一对一通信，而 RS-485 接口在总线上是允许连接多达 128 个收发器。

通信串口总线

在串口通信当中，除了 RS232 和 RS485 之外。还有 USB，USB 又叫通用串行总线，是连接 计算机和其他外部设备的串口总线标准。在 USB 接口出现之前，电脑的接口处于春秋战国时代，串口并口等多方割据，像键盘、鼠标、Modem、打印机、扫描仪等都要连接到不同的接 口上，一个接口只能连接一个设备，不过电脑不可能支持那么多的接口，所以扩展能力不足， 而且速度有限。USB 正是为了解决速度、扩展能力、易用性应景而生的。

正是由于它在生活当中非常常见，所以物联网这项与生活相接轨的技术也同样会广泛使用 USB 来进行数据传输。其中需要着重注意的一点是，USB 根据接口又被分为不同的类型，其 中比较常见的就是图 4-2 中的四种，Type-A，Type-B，Micro-B 和 Type-C。

M-Bus技术

M-Bus，也叫做 Meter Bus。它是一种专门应用于远程抄表业务的总线，比如说在电表，水 表，气表这表具当中的使用比较多，这种技术在国内的抄表业务中并不常见，但是在欧洲却被 广泛使用。这种总线技术有什么样的特点就在于它可以在远程为设备供电，并且不需要布设电 源线，所以说如果家里断电的话，对于这个仪表是不会有影响的。

电力载波 PLC 技术

PLC 又叫 Power Line Communication。这项技术的意思是以在平时使用的电线上附加数据 的方式来进行数据的传输。那么它是怎么操作的呢，首先需要把载有信息的高频信号加载到电 流上，然后经过电线的传输，再在另一端用适配器将高频信号从电流中分离出来，之后再传输 到计算机上以此来实现通信。 但是其实 PLC 这项技术是有缺点的，它只能被使用在电压不发生变化的近端场景当中。这是 因为这项技术的原理是将高频信号加载在电线上，但是当电线上的电压发生变化的时候，电线 上的高频信号就会消失。所以，这项技术只能被应用于电压不会发生变化的近端场景当中。在 抄表业务上，PLC 技术主要应用在抄表终端到管理终端这一块，因为数据再向上传输时，就会 经历变电和输电的步骤，那么因为电压变化后数据就会消失，所以无法在上层继续使用 PLC 技术。数据会先加载到电线上上传到管理终端，管理终端再与基站相连接在通过交换机和服务 器就可以把数据上传到 数据库 进行操作，这就是使用 PLC 电力抄表的主要流程。

表 4-2 即为上述几种有线通信技术的简要对比，在有线通信技术当中，这些技术基本上是用在 工业上和公共事业会相对多一点。因为在物联网领域，设备相对来说，移动性是比较强的，所 以有线的通信方式应用的场景相对会少一点，更多的还是会用无线通信的方式来进行数据的传输。