30秒了解模块魅力（八小时成为模块专家）

30秒了解模块魅力（八小时成为模块专家）中速的指1M-10MBit/S 可以轻松顺畅的传播音频数据、图片、编码压缩过的标清视频一般也可以。 目前 3G、4G蜂窝、Wifi、蓝牙5.0基本都能达到低速的指100KBit/S以下，只能传输一些简单的控制信号，文本信息，经过编码压缩的音频流一般也可以。 主流的通讯技术一般都能做到，比如 蓝牙、2G 3G 4G蜂窝、Wifi、Nbiot、2.4G、Lora、Zigbee 这些常用的通讯方案都可以做到2.2.2 传输速度 （高）早期的2G网络的传输速度相信岁数稍大点的人是知道的，每秒几K字节都不能稳定实现。 手机传一副图片是相当的吃力地，像微信、QQ这些即时通讯工具在那个时代基本上只能收发文字。 这主要是由于落后的信号编码方式造成的。 现代通讯一般都采用数字编码，这个事儿属于数学家干的活， 随着高速通讯的客观需求发展，各种高效的编码方式也相继被研发出来，并不断地逼近理论上限，像64QAM

2.2.1 通讯距离 （远）

为了把信号传到更远的地方，跟一个人大声的对另一个人喊话从技术本质上并没有什么不同，都是靠载波搭载有效信号进行传播，因此想把距离传输得更远，方法也就是三种， 第一，喊得嗓门要大，也就是增大发射功率。 第二，耳朵要灵，也就是提高接收灵敏度。 第三，拉长音，慢点说，也就是改进编码方式。 因此一代又一代的编码技术无一例外的都在这三个方面下了功夫。

举个例子，比如我们说的GSM，GPRS，CDMA，TDLTE，这些都是用来描述上面我说的这三点的。 由于增大发射功率会造成对其他电器设备的干扰，并增大耗电量，所以泛泛的讲，通讯距离的提高主要还是通过改进编码方式和提高接收灵敏度来完成的。 当然，这种终究有个限度，想靠一节手机电池直接实现直接跨洋数据传输还是不靠谱的，这时候就需要中继器，对于卫星电话，这个中继器就是地球同步通讯卫星。 对于手机而言，这个中继器就是周围密布环绕的蜂窝基站了。

对于4G基站，目前蜂窝基站一般的布设间距在两三公里左右，对于5G，往往要小于一公里才能达到理想的速度。

2.2.2 传输速度 （高）

早期的2G网络的传输速度相信岁数稍大点的人是知道的，每秒几K字节都不能稳定实现。 手机传一副图片是相当的吃力地，像微信、QQ这些即时通讯工具在那个时代基本上只能收发文字。 这主要是由于落后的信号编码方式造成的。 现代通讯一般都采用数字编码，这个事儿属于数学家干的活， 随着高速通讯的客观需求发展，各种高效的编码方式也相继被研发出来，并不断地逼近理论上限，像64QAM，DSSS，OFDM，这些都是，不同类型的通讯协议往往采用不同的编码方式，但性能已经越来越接近。 我不太懂数学，您有兴趣可以自行百度下，进入信息通讯学的领域去翱翔一下子。

目前的主流通讯方式，基本上可以分为低、中、高三种

低速的指100KBit/S以下，只能传输一些简单的控制信号，文本信息，经过编码压缩的音频流一般也可以。 主流的通讯技术一般都能做到，比如 蓝牙、2G 3G 4G蜂窝、Wifi、Nbiot、2.4G、Lora、Zigbee 这些常用的通讯方案都可以做到

中速的指1M-10MBit/S 可以轻松顺畅的传播音频数据、图片、编码压缩过的标清视频一般也可以。 目前 3G、4G蜂窝、Wifi、蓝牙5.0基本都能达到

高速一般指50MBit/S以上的通讯速率，可以实时传送高清视频和实现在线实时交互的数据传输。 目前只有4G LTE 蜂窝网络和Wifi可以做到。

2.2.3 数据延迟 （低）

一般来说，数据延迟和传输速度往往是关联的。传输速度快的系统，数据延迟也都比较小。 最小的莫过于5G网络了，延迟在10毫秒这个水平上，4G蜂窝，2.4G，Wifi，Lora，Zigbee正常通讯时延迟都在100毫秒以下，2G和NB就比较慢了，特别是网络待机一段时间以后如果要发射数据需要重新建立虚拟网络链路，延迟可达好几秒。 一般来说，延迟越小的系统要求的耗电量也会偏大，首先，需要维持链路的存在，因为虚拟线路的建立过程是需要有大量的基础通讯数据开销的，这些数据可以理解成线路的初始化数据，每次长期不通讯的两个节点之间如果需要再次通讯，都要有这个过程。 一个极端的反例是NBIOT工作在间歇工作状态时。 这时候NBIOT模块在待机时处于完全休眠状态，不与基站发生任何联系，甚至无法接收基站信号。只有当模块间歇性被自身的定时闹钟唤醒才与服务器建立连接传输一次数据，而唤醒间隔长达几个小时，这时候通讯能耗可以降到最低，但数据延迟也就达到了几个小时了。

2.2.4 能源消耗 （小）

任何电子设备都要消耗能源，这是常识。 特别是电子通讯设备，在进行数据收发的时候，消耗能源都是比较大的。 特别是发送的时候。 这里我举个例子，我们常见的Cat1模块，待机电流平时只有不到10毫安电流，但是发射状态下，起码要达到200-300毫安，而且随着基站信号变差，峰值电流还要进一步的上升，甚至超过1安培。 接收消耗电量相对比较稳定，一般不随基站信号强度变化发生变化，但对于电池供电的系统，这个能耗仍然是不能忽略的。

通常来讲，要想发的远，就得加大发射功率，既要发射的非常远，又要非常节能是非常困难的。 所以蜂窝通讯应运而生，通过增加中继站（基站）减小了设备的发射功率，使能耗和传输距离的矛盾得到了解决，当然代价就是需要付出一定的服务费。 所以我们看到车载对讲机一类的设备，一般都有很粗大的天线，发射电路上还有巨大的散热片，就是因为这些设备是点对点长距离传输的，为了能让接收机顺利接收到信号，必须增加发射功率，粗大的天线和散热器是外表能看到的特征。

对于近距离通讯系统，像蓝牙，2.4G通讯距离一般都是在10米以内，最多视距不过100米，发射电流就比较小，只有几毫安到十几毫安，调制方式也简单，所以待机接收电流也都比较小，Lora和Zigbee，传输距离稍远，可以达到几公里，发射电路与蜂窝网络相仿，一般是一百到几百毫安。 特别需要指出，对于通讯电路往往不是持续的进行数据发送，而是间歇性的，而通常只有发射电路工作时耗电量才会陡然增大，所以对于通信模块工作电流和峰值电流的差异一般都比较大。 一般都相差好几十倍，这点要特别的留意，避免造成误解。

2.2.5 模块成本 （廉）

物联网模块经过了30年的发展，从最初的高高在上千元的价格，现在基本已经跌到了白菜级别，应该说主流的通信模块价格都在从十元到几十元不等，当然也有例外，比如5G，现在一个模块批发价也要五百元以上。 所以我们在模块选择上往往有比较大的余地。 就是考虑应用场景的需求，选择对应的模块种类就可以了。 我推荐本着够用就行的原则来选择通信模块，因为通信技术发展比较快，价格下降也很快，没有必要花很多的钱去追求不需要用到的功能。 否则，今天花大价钱买的模块，可能过不了一两年就贬值的很厉害了，5G模块就是这样的存在，目前绝大多数场景对于4G Cat1 已经绰绰有余，无论是速度还是响应时间都很令人满意，追求最新的5G技术，现在花几百块买的5G模块，过两三年可能1/5甚至1/10的价格都能买的到，性能还更好。

2.3 模块的基本用途

我们这里的模块特指通信模块，通信模块的基本用途无外乎就是通信，传输信息。 其中信息可以是设备的状态、输出的媒体，比如图片，文字，音乐等等，也可使最简单的开关0 1状态。 一般说，只要模块的性能足够强，几乎所有的设备要传输的信息都可以通过数学编码的方式进行传送！ 目前物联网领域使用的通讯模块主要用于人机交互，和机机交互（M2M）。 人机交互一般是指，使用电脑，手机，平板电脑这些对设备进行遥控。 机机交互是指机器间跨距离控制，实现设备的全自动化运行。

2.3.1 基本应用方式

一、人机交互

一般来说人机交互模块通常只安装在设备端，设备通过模块接入互联网。 人们通过现有的通信设备对设备进行数据采集或者远程控制。 一般这种控制都是一对多的，既一个人机界面设备控制多个物联网设备。 一般有几个设备就需要配备几个物联网模块。 当然也有设备端采用星型结构的，从而解约模块的使用个数，即一个模块带多个设备。

人机交互示意图，来源：合宙物联网社区 www.openluat.com

二、机机交互（M2M）

由于人类对于数据处理的低下，现在很多场景AI正在逐渐地取代人工直接实现机器对机器的控制，这时候的通讯模块就采用了M2M结构，举一个最简单的例子，一个大厦中央空调系统，无需人工干预，就可以根据大厦的人员使用情况动态的调节各个区域的空调工作，这主要就是由分部在大厦内部的物联网设备与中央集中的控制器协同完成的。

机机交互示意图，来源：合宙物联网社区 www.openluat.com

2.3.2 扩展应用方式

最近几年，随着通讯模块技术的迅速发展，模块自身的性能不断提高，很多模块不仅仅能出色的完成自身的通讯工作，还有了一些"余力"，可以完成一部分控制工作，这也就是所谓的单芯片物联网方案。 相对于传统的物联网设备方案，采用这种方式，外部不再需要独立的处理器来完成控制工作，而由模块直接执行从网络发来的指令，完成外部设备的采集和控制工作，合宙的Luat技术就是这种方案的代表。

Luat单芯片方案示意图，来源：合宙物联网社区 www.openluat.com