2、物联网通信基础：从M2M到IoT的深入解析

物联网通信基础：从M2M到IoT的深入解析

1 引言

理解物联网（IoT）通信，需了解其起源与发展。IoT源于无线传感器网络（WSNs）和机器对机器（M2M）通信等技术的演进。M2M与IoT紧密相关，但也存在显著差异。

1.1 M2M和IoT

M2M通信系统中，设备和应用程序通过无线或有线通道交互，无需人工干预。每个实体可发送和接收数据，并支持源编码、信道编码和调制等基本功能。以发动机和软件应用为例，软件根据发动机内部温度决定冷却液的注入流量。

在这个过程中，温度传感器产生的模拟信号先转换为数字信号，经源编码器（SE）压缩，再通过信道编码器（CE）处理。CE添加可控冗余以提高在噪声信道中传输的可靠性。数字信号经调制器（M）转换为模拟信号，通过信道传输，到达远端后由解调器（DM）解调。应用程序使用温度读数作为样本，通过比例积分微分（PID）控制器算法处理，决定冷却液流量。该数字流量经CE处理后，调制并传输到发动机，由源解码器（SD）转换为模拟值，控制冷却液流量调节器。

M2M通常涉及专有机制，源编码、信道编码和调制未标准化。许多传统M2M场景甚至不一定是数字的，简单的调制和解调就能提供基本功能。例如，遥测技术是典型的M2M应用，早期的模拟遥测如同步器用于巴拿马运河的锁和水位监测。后来，数字监控与数据采集（SCADA）系统成为分布式测量和控制的标准技术。

M2M架构往往是垂直的，传感器与环境交互，将读数传输到应用程序，应用程序处理读数并做出决策，可能涉及对环境的致动。典型的M2M应用只处理一种参数，做出简单决策。由于缺乏标准化的通信协议，M2M应用和设备之间的交互受到限制。

为了提高自动化水平，需要引