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萬物互聯的興起

人與人之間的連接已經變得越來越緊密，至少在中國這是一個不爭的事實。人們的忙碌程度也達到了前所未有的水平，這時候人的通訊能力反而成為了瓶頸，人與外界的信息交換方式無外乎是嘴說、耳朵聽、眼睛看、手指敲、每秒的傳輸速率無外乎就是幾個字節。因此在協調事務性工作的時候，人的介入極大地降低了數據處理的速度。

這時候萬物互聯就興起了，也就是我們現在正在學習的物聯網。其實他也有另外兩個學術一點的英文名字，一個叫M2M，另一個叫IOT。 M2M全稱叫Machine to Machine，也就是機器直接通訊。 IOT全稱叫Internet of Things,也就是萬物互聯。這個技術就是繞過了人，直接建立機器與機器之間的通訊，這樣機器之間也就能保持全程的高速數據傳輸了，人在里面只負責進行數據傳輸的規則制定、操作授權、呈現方式這些工作，從而提高了自動化設備的運行效率。

本質上說，萬物互聯是人類社會智能化自動化的體現。人們在很多領域的角色正在從社會運行的直接參與者轉變為社會運行監督者。您有可能不信，這里我舉一個例子。在芯片的生產線上，從晶圓到最終的芯片，幾乎是沒有人工參與的。不要說是工廠的工人，即使是廠長，也并不清楚，中間的步驟是如何具體完成的。正因為全程的自動化，芯片這種高科技的產品才能做到白菜一樣的價格。全社會其實也一樣，我們的日用生活品何以如此廉價，這都是靠著高度的生產自動化完成的，也就是徹底的去人工化。而徹底的跨區域自動化必須依賴高速、長距離、可靠地M2M通訊。這就是物聯網模塊的工作了。

物聯網模塊簡介

物聯網模塊就是一個微型電路板。
作為電路板設計，根據電路的類型不同，設計難度也大不相同。一般來說，工作頻率越高，密度越高，功率越大，信號精度要求越高電路的設計難度就越大。像物聯網通信電路，由于同時涉及了高頻，超微型，高靈敏度等設計目標，所以設計難度相當的大，可以算作是電路設計領域“王冠上的明珠”了，正因為設計難度大，一般客戶無法駕馭，所以需要頂尖級的設計專家來完成。由于大多數客戶無力負擔獨立設計這部分電路的能力，因此這部分工作也就被獨立出來，形成了一個細分的行業。

模塊就是把高精尖的高密度射頻電路與其他設計難度相對較低的邏輯控制電路相互獨立，并封裝在一個微型的電路板上，就成了我們平時市場上面買到的物聯網模塊了。一般來說，模塊內部的電路都采用多層板，超小體積原件，高頻阻抗匹配電路設計。正規廠商的物聯網模塊達到設計指標后，還要通過嚴苛的性能測試，通過工信部的認證，才可以在市場上銷售。

理想模塊

如果存在理想模塊這種物體，就好像唐僧會翻筋斗云一樣，整個物聯網行業將只有一種模塊就夠了。理想模塊應該是，傳輸距離無限遠，傳輸速度無上限，數據無延遲，不消耗能源，還不用花錢。這種物體當然是不存在的，之所以我們現在有若干種不同品種的模塊，主要是基于如下的現實原因 1 傳輸距離不夠遠，2 傳輸速度不夠快，3 數據延遲不夠低，4 模塊不夠便宜，或者需要繳納數據流量費，5 能源消耗不夠小。所以，用戶在選擇一款模塊的時候，主要也就是要從以上這幾點進行考量

為了把信號傳到更遠的地方，跟一個人大聲的對另一個人喊話從技術本質上并沒有什么不同，都是靠載波搭載有效信號進行傳播，因此想把距離傳輸得更遠，方法也就是三種，第一，喊得嗓門要大，也就是增大發射功率。第二，耳朵要靈，也就是提高接收靈敏度。第三，拉長音，慢點說，也就是改進編碼方式。因此一代又一代的編碼技術無一例外的都在這三個方面下了功夫。

舉個例子，比如我們說的GSM，GPRS，CDMA，TDLTE，這些都是用來描述上面我說的這三點的。由于增大發射功率會造成對其他電器設備的干擾，并增大耗電量，所以泛泛的講，通訊距離的提高主要還是通過改進編碼方式和提高接收靈敏度來完成的。當然，這種終究有個限度，想靠一節手機電池直接實現直接跨洋數據傳輸還是不靠譜的，這時候就需要中繼器，對于衛星電話，這個中繼器就是地球同步通訊衛星。對于手機而言，這個中繼器就是周圍密布環繞的蜂窩基站了。

對于4G基站，目前蜂窩基站一般的布設間距在兩三公里左右，對于5G，往往要小于一公里才能達到理想的速度。

早期的2G網絡的傳輸速度相信歲數稍大點的人是知道的，每秒幾K字節都不能穩定實現。手機傳一副圖片是相當的吃力地，像微信、QQ這些即時通訊工具在那個時代基本上只能收發文字。這主要是由于落后的信號編碼方式造成的。現代通訊一般都采用數字編碼，這個事兒屬于數學家干的活，隨著高速通訊的客觀需求發展，各種高效的編碼方式也相繼被研發出來，并不斷地逼近理論上限，像64QAM，DSSS，OFDM，這些都是，不同類型的通訊協議往往采用不同的編碼方式，但性能已經越來越接近。我不太懂數學，您有興趣可以自行百度下，進入信息通訊學的領域去翱翔一下子。

目前的主流通訊方式，基本上可以分為低、中、高三種

低速的指100KBit/S以下，只能傳輸一些簡單的控制信號，文本信息，經過編碼壓縮的音頻流一般也可以。主流的通訊技術一般都能做到，比如藍牙、2G 3G 4G蜂窩、Wifi、Nbiot、2.4G、Lora、Zigbee 這些常用的通訊方案都可以做到

中速的指1M-10MBit/S, 可以輕松順暢的傳播音頻數據、圖片、編碼壓縮過的標清視頻一般也可以。目前 3G、4G蜂窩、Wifi、藍牙5.0基本都能達到

高速一般指50MBit/S以上的通訊速率，可以實時傳送高清視頻和實現在線實時交互的數據傳輸。目前只有4G LTE 蜂窩網絡和Wifi可以做到。

軟件

軟件是物聯網模塊的靈魂，實現的一切功能都要靠軟件。
早期的物聯網模塊清一色采用AT開發方式：板載處理器通過核模塊進行文本通訊來進行數據交換和設備控制。

由于AT協議出現過早，且主要是面向性能較差的2G模塊，近幾年，正在逐漸走向沒落。

目前比較流行的軟件結構是腳本語言進行SOC片上編程，合宙的技術名為LuatOS-Air，相對于傳統的AT方式，LuatOS-Air方式可以使用富裕的4G模塊片上資源對外部設備進行直接控制，從而更進一步簡化了模塊周邊的電路復雜度，降低了硬件成本和故障率。

Cat1和Cat4

由于4G網絡的傳輸速度相對于2G網絡有了千倍的提升，但是在多數應用領域，這么高的速度并無用武之地，比如用戶就想要遙控開個水閘，再快的速度對于用戶也沒有意義。所以協議制定之初，就考慮到了這個實際問題，因此安排了cat1通訊標準。

cat1是4G網絡協議的一部分，主要面向物聯網領域，適用于中速物聯網通信。所謂中速，通訊速度的最高速被限制在10Mbps以下，仍然是2G平均傳輸速度100-200倍的水平。數據延遲方面cat1與cat4差別并不大，但耗電量更低，發熱更小。較低的速度還使芯片的面積縮小，可以容納更多非通訊部分的器件，實現模塊的多功能應用。比如使用合宙出品的Air724模塊，就可以輕松構建單芯片物聯網產品，性能十分優異，且省去了外掛的MCU，既節約了制造成本，又減少了故障幾率，還可以通過OTA實時更新產品的固件達到遠程升級產品的目的。

4G模塊并非完美，相對于2G模塊也確實存在這一些明顯的缺點，相信這些缺點很快都會被一個個的解決掉，因為畢竟4G是物聯網的未來。一，4G模塊在體積上仍然比2G模塊要大一些，這是由于4G模塊的電路復雜度遠高于2G模塊，暫時還沒法做到2G那么小。不過芯片廠和模塊廠也在不懈的努力，縮小這一差距，比如合宙出品的air722模塊僅比1角錢硬幣稍大一點，相對于最先量產的air724模塊在尺寸上小了不少。二，4G模塊在價格上高于2G模塊，目前4G cat1模塊的批量銷售價格大約在40元左右，接近2G模塊的3倍，相信隨著技術的不斷進步，4G模塊價格未來一定會不斷下降，從而進入千家萬戶。

合奏4G模塊的產品線

合宙的新一代4G模塊產品線，幾乎清一色是基于紫光展銳的Cat1 8910DM套片開發的，因為該方案具有非常顯著的性價比優勢。是當今物聯網領域當之無愧的王者。針對不同的應用場景又進行了相應的優化和裁剪。目前量產的有Air724UG，Air720UG，Air720UH，Air722UG，內置GPS的cat1模組Air820也已經在試產中，已經可以實現新品測試的水平。

對于某些要求超高速率傳輸的場景，比如高清視頻傳輸您也可以選擇合宙早期的Cat4模塊產品，代表作是Air720SL，業界最小體積的Cat4模塊。不過相對于Cat1的模組，功能少一些，也不支持語音和SPI顯示屏，價格也比較高。

驅動程序
對于4G模塊，普遍采用了USB方式作為模塊燒寫和調試的接口，因此需要首先安裝驅動程序才能使用。一般來說，驅動安裝后會生成三個虛擬串口和一個虛擬網卡。對于Cat1模組，安裝驅動非常簡單，就是執行一下下載文件包里的可執行文件即可。

合宙的模塊對應的開發工具是Luatools，目前4G模塊采用的是最新的V2版本，基于Python開發，這個工具有燒寫腳本和固件、顯示調試信息等眾多功能，是模塊開發必備。 LuatOS-Airtools還有另一個功能，就是自動附帶下載最新的固件、Luatask庫、腳本等功能。

首次運行LuatoolsV2時，會自動進行遠程更新。這時候Luatools的可執行文件所在目錄中會生成一個Resource目錄，這個目錄里包含有若干個子目錄，其中8910開頭的對應cat1模組，1802s的對應cat4模組，其余的都是過時產品的兼容資源，不必去管。