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近年來，物聯網市場競爭激烈，從物聯網平臺廠商，設備生產商，到服務提供商，都在涌入這片紅海。預計到2020年，全球聯網設備數量將達到260億個，年復合增長率達到20%；全球聯網設備帶來的數據將達到44ZB，這一數據將是2012年的22倍，年復合增長率48%。
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物聯網系統層次
物聯網系統從架構上劃分為三個層次：感知層、網絡層、應用層：
感知層：解決的是人類世界和物理世界的數據獲取問題，由各種傳感器以及傳感器網關構成。該層被認為是物聯網的核心層，主要是物品標識和信息的智能采集，它由基本的感應器件（例如RFID標簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標簽和識讀器等基本標識和傳感器件組成）以及感應器組成的網絡（例如RFID網絡、傳感器網絡等）兩大部分組成。該層的核心技術包括低速和中高速短距離傳輸技術、自組織組網技術、協同信息處理技術，傳感器網絡中間件技術等，涉及的核心產品包括傳感器、電子標簽、傳感器節點、無線路由器、無線網關等。
傳輸層：也被稱為網絡層，解決的是感知層所獲得的數據的接入和傳輸功能，是進行信息交換、傳遞的數據通路。物聯網傳輸層分為有線通信傳輸層和無線通信傳輸層。有線通信技術包括中長距離的廣域網絡和短距離的現場總線；無線通信層分為長距離的無線局域網、中短距離的無線局域網和超短距離的無線局域網。而由于物聯網的網絡層承擔著巨大的數據量，并且面臨更高的服務質量要求，物聯網需要對現有網絡進行融合和擴展，利用新技術以實現更加廣泛和高效的互聯功能。
應用層：也可稱為處理層，解決的是信息處理和人機界面的問題。網絡層傳輸而來的數據在這一層里進入各類信息系統進行處理，并通過各種設備與人進行交互。處理層由業務支撐平臺（中間件平臺）、網絡管理平臺（例如M2M管理平臺）、信息處理平臺、信息安全平臺、服務支撐平臺等組成，完成協同、管理、計算、存儲、分析、挖掘、以及提供面向行業和大眾用戶的服務等功能，典型技術包括SOA技術、海量存儲、分布數據處理、數據挖掘、信息管理等先進技術可被廣泛采用。
在各層之間，信息不是單向傳遞的，可有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，包括在特定應用系統范圍內能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態與動態信息。
盡管物聯網在環境監測、智能電力、智能交通、工業監控、智能家居等經濟和社會各個領域的應用特點千差萬別，但是每個應用的基本架構都包括感知、傳輸和應用三個層次，各種行業和各種領域的專業應用子網都是基于三層基本架構構建的。
物聯網接入協議與傳輸協議的區別
我們將物聯網通信協議分為兩大類，一類是接入協議，一類是傳輸協議：
接入協議一般負責子網內設備間的組網及通信，接入協議大多都不屬于TCP/IP協議族，只能用于設備子網（設備與網關組成的局域網）內的通訊；傳輸協議主要是運行在傳統互聯網TCP/IP協議之上的設備通訊協議，負責設備通過互聯網進行數據交換及通信。
采用接入協議的物聯網設備，需要通過網關進行協議轉換，轉換成通訊協議才能接入互聯網。而采用通訊協議的物聯網設備，則可以直接接入互聯網。
常用的接入協議包括Wi-Fi、RFID、NFC、ZigBee、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、GSM、GPRS、3/4/5G網絡、Ethernet、RS232、RS485、USB等等；常用的通訊協議包括HTTP、CoAP、MQTT、XMPP、AMQP、JMS等。接入協議位于網絡層次架構中的物理/數鏈層，通訊協議位于應用層。
物聯網接入協議和通訊協議區別如下：
那么，既然有了可以直接接入互聯網的通訊協議，那么接入協議的意義何在呢？接入協議的優勢說起了，相對于通訊協議，接入協議所依賴的硬件資源要求更低，功耗更低，網絡傳輸的數據量也更小，因此，在控制領域等一些場景中更具優勢。
這些場景中，物聯網設備往往沒有外接電源，因此要求功耗盡可能低，比如，一節紐扣電池能夠供電一年左右。這樣的要求是HTTP等協議的所需的硬件環境難以勝任的。
常用的幾種物聯網接入協議
目前市場上常見的接入協議有ZigBee、藍牙以及Wi-Fi協議等：
①低成本：ZigBee協議數據傳輸速率低，協議簡單，所以開發成本也比較低。并且zigbee協議還免收專利費用。
②低功耗：由于ZigBee協議傳輸速率低，節點所需的發射功率僅1mW，并采用休眠+喚醒模式，功耗極低。
③自組網：通過ZigBee協議自帶的mesh功能，一個子網絡內可以支持多達65000個節點連接，可以快速實現一個大規模的傳感網絡。
④安全性：使用crc校驗數據包的完整性，支持鑒權和認證，并且采用aes-128對傳輸數據進行加密。
ZigBee協議的最佳應用場景是無線傳感網絡，比如水質監測、環境控制等節點之間需要自組網以相互之間傳輸數據的工業場景中。在這些場景中ZigBee協議的優勢發揮的非常明顯。目前國內外很多廠商也將ZigBee運用在智能家居方案中。
①低功耗：我認為這個是藍牙4.0的大殺器，使用紐扣電池的藍牙4.0設備可運行一年以上，這對不希望頻繁充電的可穿戴設備具有十分大的吸引力。當前基本世面上的可穿戴設備基本都選用藍牙4.0方案。
②可手機接入：近年來支持藍牙協議基本成為智能手機的標配，用戶無需購買額外的接入模塊。
Bluetooth最大的優點是不依賴于外部網絡、便攜、低功耗。只要有手機和智能設備，就能保持穩定的連接，走到哪連到哪。所以大部分運動和戶外使用的設備都會優先考慮Bluetooth。它的主要不足是：不能直接連接云端，傳輸速度比較慢，組網能力比較弱。
Wi-Fi協議和藍牙協議一樣，目前也得到了非常大的發展。由于前幾年家用Wi-Fi路由器以及智能手機的迅速普及，Wi-Fi協議在智能家居領域也得到了廣泛應用：
①Wi-Fi可以直接接入互聯網：相對于ZigBee，采用Wi-Fi協議的智能家居方案省去了額外的網關，相對于藍牙協議，省去了對手機等移動終端的依賴。
②Wi-Fi最大的優點是連接快速、持久、穩定，它是IoT設備端連接的首選方案，唯一需要考慮的是智能設備對Wi-Fi覆蓋范圍的依賴導致smart devices的活動范圍比較小，不適合隨時攜帶和戶外場景。
相當于藍牙和ZigBee，Wi-Fi協議的功耗成為其在物聯網領域應用的一大瓶頸。但是隨著現在各大芯片廠商陸續推出低功耗、低成本的Wi-Fi soc（如esp8266），這個問題也在逐漸被解決。
何謂“配網”
WIFI的 “聯網”和“自動聯網”
Wi-Fi的“配網”
“配網”指的是，外部向Wi-Fi模塊提供SSID和密碼，以便Wi-Fi模塊可以連接指定的熱點或路由器并加入后者所建立的相關Wi-Fi網絡。
Wi-Fi模塊一般不像電腦手機或平板等設備，有豐富的人機交互界面，可以方便的實現配網，因此，Wi-Fi模塊的“配網”方式支持，會成為Wi-Fi模塊特性的一個基本話題。
能提供方便、靈活多樣、條件約束少的配網方式，常常成為Wi-Fi模塊的賣點之一，更是Wi-Fi模塊的使用者，在選型時需要慎重考慮評估的一個重要方面。
常見的配網方式，可歸為如下幾大類：直接配網、WPS配網、WEB配網、SoftAP配網、智能配網配網、聲波配網。用戶可以根據具體的使用場合選擇各種最適合的配網方式。
直接配網
所謂直接配網，就是通過UART串口、SPI口、SDIO口、I2C等主機接口，按照一定的通信協議，將SSID和密碼，直接傳遞給WIFI模塊。Wi-Fi模塊在收到SSID和密碼后去連接熱點或路由器，并將連接的結果從主機接口返回。目前斑馬車機采用的這種方式連接盯盯拍。
例如，常見的通過UART串口AT指令配網、SPI API函數配網、SDIO API函數配網、I2C API函數配網等。
直接配網方式軟件方案實現簡單，但需要鋪設其他的通信線路，比較適合于板載WIFI模塊，或有其他協議傳輸線連接的設備間。因此對于環境要求比較高，需要在系統間有其它的通信鏈路存在。
WPS配網
路由器中WPS是由Wi-Fi聯盟所推出的全新Wi-Fi安全防護設定(Wi-Fi Protected Setup)標準，該標準推出的主要原因是為了解決長久以來無線網絡加密認證設定的步驟過于繁雜艱難之弊病。WPS用于簡化Wi-Fi無線的安全設置和網絡管理。它支持兩種模式：個人識別碼(PIN)模式和按鈕(PBC)模式。
這種方式需要模塊支持WPS功能。使用者往往會因為步驟太過麻煩，以致干脆不做任何加密安全設定，因而引發許多安全上的問題。因為安全性的緣故，近幾年已經逐步被放棄，越來越多的路由器開始放棄或者自動關閉對這種方式的支持。
WEB配網
在支持AP模式的Wi-Fi模塊上內嵌一個簡易的WEB服務器，在WEB網頁里提供了配網的交互接口。其他網絡設備（例如手機、平板、電腦等）直接連接上Wi-Fi模塊的AP熱點，在瀏覽器上打開該WEB網頁，在WEB網頁里配置該Wi-Fi模塊去連接其他的AP或路由器。
歸因于近年來越來越多的Wi-Fi芯片解決方案都開始支持STA+AP混合模式（即WIFI模塊不僅可以作為工作站STA使用去連接其他路由器或熱點，同時本身也可以作為一個熱點AP供其他WIFI設備節點來連接），也歸因于近年來許多Wi-Fi芯片解決方案越來越高的集成度可以將TCP
IP協議棧直接集成在Wi-Fi模塊上，因此，可以簡單地在Wi-Fi模塊上直接實現一個WEB服務器，且這個服務器可以通過Wi-Fi模塊的AP模式直接訪問（不需要依賴其他網絡，手機等設備直接訪問WIFI模塊自建立的Wi-Fi網絡和WEB網頁，進行配置）。
這種配網方式的基本思想是，Wi-Fi模塊工作在STA+AP混合模式并啟動內嵌的WEB服務器，電腦手機或平板等Wi-Fi設備連接WIFI模塊所建立的AP熱點，并獲取得到一個IP地址（即：加入了這個Wi-Fi模塊的熱點AP模式所建立的Wi-Fi局域網），然后電腦手機或平板等Wi-Fi設備通過其上標配的瀏覽器訪問Wi-Fi模塊上的WEB服務器，在打開的WEB網頁中，完成各種配置，包括設置Wi-Fi模塊在STA模式下去鏈接第三方熱點或路由器的SSID和密碼，讓WIFI模塊作為STA去連接其他熱點AP或路由器。
SoftAP配網
SoftAP配網方式在小米智能家居產品中被廣泛應用。其原理是在Wi-Fi網絡中另外啟動TCP服務，通過TCP進行SSID和密碼的配置，使智能硬件接入到指定的路由器。
在機器復位后，首先智能硬件會工作在Wi-Fi的AP模式，且開啟TCP服務器，進入監聽狀態。
在此時，使用手機接入該AP熱點，連接成功后，打開客戶端，手機會去連接TCP服務器，三次握手連接成功后，則傳輸協議數據，內容包括指定智能硬件將要連接的Wi-Fi的SSID和密碼。
硬件成功接收到手機發來的數據包解析得到Wi-Fi名字和密碼。回復手機正在嘗試連接了。關閉AP模式，開啟station模式連接路由器，成功連接到指定的路由器。然后手機切回到指定路由器并開啟UDP通訊，智能硬件用UDP協議廣播配網成功數據。
智能配網（SmartConfig/SmartConnection....）
所謂智能配網，就是使用Wi-Fi設備本身自帶的WIFI信號，在MAC層將SSID和密碼按照一定的協議格式填充在MAC包中不加密的包頭部分，采用廣播和抓包方式，從手機等設備將SSID和密碼分段多次傳遞給WIFI模塊。
目前市面上常見的多種SmartConfig/SmartConnection技術，雖然各個Wi-Fi芯片方案會取不同的英文名字，但是基本原理則基本相同，只是填充的數據協議格式稍有區別。
智能配網一般需要在發送SSID和密碼的設備（例如手機）上安裝一個APP，該APP實現了和Wi-Fi模塊之間的協議交互（發送SSID和密碼）。
這個功能最早是TI提出并應用于CC3200上;不過從原理上講,只要芯片驅動支持開啟混雜模式(Wi-Fi Promiscuous),就可以支持一鍵配網功能,只是各個廠家叫法及實現編碼方式不同而已。
SNAP：格式數據包
DA:目標MAC地址
SA:源MAC地址
LENGTH:表示后面數據的長度
LLC:表示LLC頭
SNAP:表示3byte的廠商代碼和2byte的協議類型表示
DATA:載荷數據
FCS:幀檢驗序列
由于無線數據傳播必定是廣播的,所以必然可以被監聽到；如果AP沒有加密的話,UDP直接可以把相關的信息發送出來.但是路由器AP一般都是加密的,而且加密方式不固定。
Wi-Fi模塊在無法直接解析出數據包。從802.11的MAC層幀格式中可以看到, 鏈路層載荷數據(即網絡層頭部及網絡層數)在數據幀中是清晰可辨的, 只要接收到802.11幀就可以立刻提取出載荷數據, 計算載荷數據的長度自不用說, 而這里的載荷數據, 通常就是密文。
在發送端，可以采用2種不同的編碼發送方式：
接收端進入一鍵配置功能后,Wi-Fi智能硬件從信道1開始監聽路由上的數據,如當前監聽信道有符合規則的數據包,就停止信道切換,停留在當前信道接收完全部數據.否則就依次切換至信道2.3.4....直到信道14后又從信道1開始繼續監聽依次循環;
當然,Wi-Fi智能硬件可以在開啟混雜模式之前,先行掃描當前環境下存在的AP獲取所有當前AP的信道,然后只對當前掃描到的信道進行依次監聽,如當前環境下只存在2個路由,分別在1.6信道,只需輪流掃描channel1和channel6,這樣可以提高配置效率。
聲波配網
聲波配網，即通過手機發出聲波，將SSID、password等信息傳給設備的一種配網方式。通過手機播放聲波把Wi-Fi的初始化連接信息傳遞給智能設備，讓設備識別完成Wi-Fi初始化流程建立網絡連接。
一定程度上，聲波傳輸可以理解為類似NFC的一種近場通訊技術。適用于沒有觸屏或觸屏較小不易于信息輸入，但是擁有麥克風的智能設備，如對話機器人，智能音響等。其優點是配網速度快、可人耳感知，缺點是受環境干擾較大。
實現聲波配網，首先需要一套特定的算法庫，算法庫分手機端和設備端兩部分。手機端算法庫將ssid信息由字符串轉化為聲音信號（PCM），然后將聲音信號通過音頻模塊播放出來。
同時，設備端錄下這一段聲音，然后用同一套算法庫將聲音信息解析出來，還原成原來的ssid信息（字符串），最后用解析到的ssid信息用于連接WIFI。
編解碼可選擇范圍分為低頻、中頻、高頻三種，其中低頻的頻率范圍為2K~5K，中頻的范圍為8K~12K，高頻的范圍為16K~20K。頻率越高，聲音越尖銳，抗噪性能越強。
顯然聲波配網技術中的技術難點就是聲波傳輸技術。而聲波傳輸的應用其實已經很廣啦：支付寶的聲波支付，QQ音樂中的歌曲的聲波分享，茄子快傳，蛐蛐兒等。
其實原理很簡單，可以近似理解為對稱加密，加解密的過程大概如下所示：
僅傳輸ASCII可打印字符。
傳輸UTF-8字符串。
簡單的說就是在發送端把你把要識別的字符映射成頻率，然后把一個頻率映射成一個音節信號（單頻率的正弦波）編碼成音頻播放；在接收端接收到音頻信號后，解析出頻率，然后根據兩邊共同的碼表找到頻率對應的字符，從而解碼出數據。
具體來說就是我們可以將700HZ的正弦波對應成字符'a'，800HZ的正弦波對應數字'b'，900HZ的正弦波對應數字'c'，以此類推。那么數字串"abc"就對應成頻率串就是{700，800，900}，然后把這個頻率串變成3個音節的正弦波音頻。如果規定每個音節持續100ms，則{700，800，900}對應300毫秒的音頻段。接收方錄制聲音，對收到的聲音進行解析，識別出700HZ，800HZ，900HZ三段正弦波頻率，然后查找碼表，解碼出的字符串就是"abc"。
聲波配網主要流程如下：
Wi-Fi作為最適合物聯網連接的技術，它可以作為物聯網的粘合劑。隨著連接節點的無限激增，聯網設備的覆蓋面和總量也將隨著快速增長。其內部集成了射頻收發、MAC、基帶處理、Wi-Fi協議和配置信息及網絡協議棧，用戶利用它可以輕松實現串口設備的無線網絡功能。用戶在實際使用中可根據表中各配網方式的優劣選擇。
高德今年發布天貓精靈高德版套裝。車盒借助盯盯拍mini3行車記錄儀的攝像頭實現AR導航功能。在該案例中，充分考慮產品功能，論證其安全性，采用SoftAP的配網方式。
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