物联网信息系统传输网络设计（各网络技术的简单描述）

本文截取自一个完整的物联网智慧排水系统，该系统中涉及若干品牌的前端监测设备，因此对应的网络传输设备也比较多，比如 4G、WiFi、Lora 等等。本文算是个技术介绍，可通用于类似方案。

（一）管网监测传输

数据传输模块集成在终端内部，模块化设计，可选 4G 全网通、5G 或 NB-IoT 模块。传输协议默认为 HJ212 协议，其他传输协议可定制。

（二）视频监控传输

视频可采用 4G 无线网传输或专线上下行带宽要求 10M 以上，无流量限制；设备端要求 RJ45 以太网口，上下行 2M 带宽，无流量限制。

（三）无线传输 4G 网络

4G 通信技术基于 3G 通信技术基础上不断优化升级、创新发展而来，融合了 3G 通信技术的优势，并衍生出了一系列自身固有的特征，4G 通信技术的创新使其与 3G 通信技术相比具有更大的竞争优势。

（四）OFDM 技术

FSK 具有一点抗干扰性，编码采用的是单极性不归零码，发送端发送的编码为 1 的时候，表示处于高频，发送的编码为 0 的时候，表示处于低频。假如发送的编码是 1011010 的时候，编码形成的波形会表现出周期性的浮动。利用 OFDM 技术传输的信号会有一定的重叠部分，技术人员会依据处理器对其分析，根据频率的细微差别，划分不同的信息类别，从而保证数字信号的稳定传输。

（五）MIMO 技术

MIMO 利用的是映射技术，首先，发送设备会将信息发送到无线载波天线上，天线在接受信息后，会迅速对其编译，并将编译之后的数据编成数字信号，分别发送到不同的映射区，再利用分集和复用模式对接收到的数据信号进行融合，获得分级增益。

（六）智能天线技术

智能天线技术是将时分复用与波分复用技术有效融合起来的技术，在 4G 通信技术中，智能天线可以对传输的信号实现全方位覆盖，每个天线的覆盖角度是 120°，为了保证全面覆盖，发送基站都会至少安装三根天线。另外，智能天线技术可以对发射信号实施调节，获得增益效果，增大信号的发射功率，需要注意的是，这里的增益调控与天线的辐射角度没有关联，只是在原来的基础上增大了传输功率而已。

（七）SDR 技术

软件无线电技术是无线电通信技术常用技术之一。其技术思想是将宽带模拟数字变换器或数字模拟变换器充分靠近射频天线，编写特定的程序代码完成频段选择，抽样传送信息后进行量化分析，可实现信道调制方式的差异化选择，并完成不同的保密结构、控制终端的选择。

（八）无线传输-5G 网络

信息数据传输速率更大。未来随着 5G 通信网络技术的应用，这一速度会数倍增加，每秒钟的传输速率约为 10Gb，下载同样大小的文件仅需 1 秒中，速度提升上百倍。

通信延时更低，基本能够实现真正的实时通信，在终端之前的信息传输中 5G 网络的传输时间将降低到 5ms 以内。其三是信号传输更稳定，5G 通信网络的通信传输频段更高，可以同时利用多个频谱，能够进一步提升频谱的使用效率，同时更好的保障信号传输的质量。

（九）頻谱共享技术

利用频谱共享技术能够实现对于频谱资源的智能动态化的管理，而且频谱的配置管理不再受到网络的限制，5G 用户在可以共享其他频谱，而且彼此不会产生影响，这样就能避免出现 4G 网络技术中出现的频段供应不足的情况。

（十）多天线技术与空时编码技术

多天线技术是指 5G 基站中会同时使用多根独立运行的天线来保障系统的运行性能。采用多天线技术，每根天线独立运行，都可以实现信息的接收、发送，运行更加可靠。同时在多天线的基础上，不同的用户可以组建虚拟 MIMO 系统，提高信息传输过程中的容量和效率。

（十一）非正交多址接入技术

在 5G 通信网络中主要使用非正交多址接入技术，一般也称为 PDMA 技术，这种技术能够提升 50%以上的无线网络接入容量，更高效的利用频谱。

（十二）网络切片技术

分离切片技术能够分离网络服务中的用户面和控制面，独立部署设置相关内容，既能满足用户按需付费的需求，又能有效保障系统的安全。而 5G 通信网络中采用的切片技术能够将实物物理网络进行切分得到虚拟网络，被切分后得到的虚拟网络彼此之间相互独立，没有影响，而且虚拟网络直接连接用户端和控制端，在实际使用中可以根据用户的需求进行组网，从而更加灵活的部署网络。

（十三）NB-IOT 物联网

NB-IoT 模块是 IoT 领域的一项新技术，支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接，也称为低功耗广域网。NB-IoT 支持待机时间长、网络连接要求高的设备高效连接。NB-IOT 物联网系统应满足以下需求:

下行和上行终端的射频带宽为 180 千赫。
下行为 OFDMA 模式，三种工作模式的子载波间隔均为 15kHz。
对于上行链路:支持单音和多音传输。
对于单音传输，网络可以配置子载波间隔是 3.75kHz 还是 15kHz。
多音传输采用基于 15kHz 子载波间隔的 SC-FDMA。
用户设备需要指示单音和多音传输的支持能力。
NB-IoT 终端只需要支持半双工操作，Rel-13 阶段不需要支持 TDD，但需要保证与 TDD 的前向兼容。
不同工作模式只支持一组同步信号，包括与 LTE 信号重叠。
针对 NB-IOT 物理层方案，在当前 LTE 的基础上，对 MAC、RLC、PDCP 和 RRC 过程进行了优化。
优先支持波段 1、3、5、8、12、13、17、19、20、26 和 28。
S1interfacetoCN 以及相关无线协议的优化。

（十四）有线网络传输

光纤，是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递

本系列文章是一个《物联网智慧排水系统整体解决方案》，方案有血有肉结构清晰（252p），方案包括需求分析、项目技术方案、项目实施、产品选型及设计概算等内容。方案来源于公开资料，分享至此仅用于学习交流之用，以下是本站分享的文章目录：