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感知层上面是网络层，网络层负责将传感器收集到的信息传递到数据存储和处理节点，物联网传感器的种类繁多，其工作的环境也各式各样，其涉及的网络技术也各式各样。
物联网网络技术里最常见的是有线网络和无线网络。有线网络的连接方式既有平时较常见的网线连接、USB线连接等连接方式，也有类似于电脑显示器连接线的串口线连接等方式。物联网设备的联网环境复杂，且连接的设备多种多样，更多情况下选择无线网络的方式来进行联网能带来更多弹性。以智能家居为例，家里需要接入的各类智能电器不少，如果都要通过网线来连接，处处都要备好网线接口，这对网线走线的挑战非常大。
物联网的无线通信技术很多，主要可以分为两类：一类是 ZigBee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是 LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗广域网）。LPWAN又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的 LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的 2/3/4G蜂窝通信技术，还有 EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。图 2.4是按速率分类的无线网络技术。
图2.4 按速率分类的无线网络技术
从图 2.4我们可以看到高速率业务主要使用 3G、4G、5G技术，中等速率业务主要使用 2G技术，不少物联网应用使用的都是 2G网络，典型例子如共享单车。2G网络虽然速度比不过 3G、4G、5G，不过在网络的覆盖面上更广，价格也比 3G、4G和 5G更低。随着几大运营公司的 2G网络逐步退网，以及更适合物联网场景的 NB-IoT和 LoRa等低速网络技术逐步成熟，不少物联网应用也会转网到低速物联网络。要留意的是，网络不是越高速越好，对于我们使用手机看电影、听音乐当然是使用 4G或 5G技术更好；对于无人驾驶汽车反应极快的 5G 技术会更加合适；对于共享单车这类不需要实时连接网络、数据交换的信息量也不大的应用，低速而实用的网络更合适。物联网常使用的无线网络技术有短距离无线通信和低功耗广域网（Low Power Wide Area Network）两大类。
一般情况下，只要通信双方通过无线电波传输信息，传输距离限制在较短（通常最远为数百米）的距离内，就可以称为短距离无线通信。WiFi、蓝牙和 ZigBee是三种常见的短距通信方式。
说到 WiFi，大家肯定都很熟悉，前两年流行的一个段子是在大都市上班的白领春节过年回到自己的小城镇，问的第一个问题是 WiFi密码是多少。不过近年来随着 4G网络的发展，几大运营商提供的包月包年套餐等越来越便宜，智能手机直接使用 4G 网络的情形也越来越多。但在办公场所、公共场所以及家庭环境中 WiFi依然是主流的连接方式，办公场所和家里自不用说，公共场所如机场、医院、餐饮店等许多商家都提供免费 WiFi来吸引顾客。因为用户的连网需求还演化出了新的商业模式，一些商家为人流量大的公共场所（如机场、高铁站和医院等）提供 WiFi所需的基础设施，同时为流量费埋单，并从用户连接网络前看的广告中获取收入。今天，不少物联网应用使用的都是 WiFi网络，典型如智能家居里的小米空气净化器、海尔智能家电等都是通过 WiFi来进行互联互通的。
但 WiFi 有其自身的局限性，一是覆盖的范围有限，二是连接的终端个数有限。WiFi的传输范围理论上是 100米，但实际很难达到 100米的任输范围，以家庭 WiFi为例，100平方米左右的房子就有许多角落 WiFi覆盖不到，WiFi的最大连接数是 16个，但实际连接的设备数量一旦超过 5个就开始出现网速急剧下降的问题，如果家里的各种电器、可穿戴式设备要都连上 WiFi，网络连接质量会是个大问题。
与 WiFi同时连接多个终端不同，蓝牙是点对点的连接，两个设备之间通过蓝牙连接来传输数据，蓝牙技术旨在将独立的设备连接起来，并实现短距离数据传输。它的名字来源于 10世纪的维京国哈拉德·蓝牙，他将丹麦的各个部落统一成一个王国，和蓝牙技术的目的正好一致。蓝牙技术于 1994年由爱立信公司提出，不过直到 1998年才成立了由爱立信、IBM、英特尔、东芝和诺基亚组建的蓝牙技术联盟，蓝牙技术才开始标准化并成为众多厂家所支持的技术。与 WiFi相比，蓝牙覆盖的距离要更短，传输速度也要慢。
今天蓝牙技术在我们的生活中已经非常常见，几乎所有的智能手机都支持蓝牙通信，如蓝牙耳机、音箱、游戏控制器、运动手表、运动手环等。iPhone 手机的 Airdrop 传输文件功能也依赖蓝牙技术，Apple Watch和 iPhone的适配也是通过蓝牙来实现。医疗领域的血糖仪、血压计、心电图等都有不少厂家选择支持蓝牙数据传输的设备。今天主流的蓝牙标准是蓝牙 4.2，正在推出的蓝牙 5.0技术与 4.2版相比，传输速度上限将提升到 24Mb/s，是 4.2版的两倍，有效工作距离也将提升到 300米，是 4.2版的 4倍；此外蓝牙 5.0版还加入了室内定位辅助功能，结合 WiFi可以实现精度小于 1米的室内定位。
蓝牙也有自身的局限。对于工业、智能家居还有工业遥控遥测等领域来说，蓝牙的功耗依然不够低，能够组建的网络规模有限，抗干扰性有限。蓝牙技术对于要求稳定可靠数据传输，并且能抵抗现场电磁干扰的工业领域来说，弊端比较明显。ZigBee正是为解决这样的挑战而诞生的技术。ZigBee名字来源于蜜蜂，蜜蜂（Bee）是靠飞翔和“嗡嗡（Zig）”地抖动翅膀的“舞蹈”，来与同伴传递花粉所在方位和远近信息，蜂群依靠着这样的方式构建了其独特的群体通信网络，ZigBee网络技术正是借鉴蜂群。ZigBee技术可靠性高、通信容量高、安全性高、成本低、功耗低，每个 ZigBee网络节点之间可以进行自动连接，连接的距离一般为 10～100米，增加发射功率后可增加到 1～3千米。ZigBee的响应速度也非常快，一般从休眠状态转入工作状态只需 15毫秒，节点连接进入网络只需 30毫秒，与之相比蓝牙需要 3～10秒，WiFi需要 3秒左右。
ZigBee的另一个重要特性是自组织网络。ZigBee网络的各个节点之间可以互相通信，最多可以组成包含 65000个节点的数据传输网络，而且还可以通过互联网与外部网络双向通信。举例来说，在空降作战中，一队空降兵如果每人都持有一个具有 ZigBee网络通信能力的联络设备，空降到地面后，各个联络设备就能自动搜寻临近的 ZigBee联络设备，迅速建立起互联互通的通信网络。ZigBee网络中的每个节点能够自动计算最优连接路径，网络中的某个节点出现问题后，与之相连的节点会自动调整路径、以保持整个网络的完整性。
ZigBee 技术在智能家居、智能交通、智能电表等领域都有广泛的应用，基于 ZigBee技术的门禁安防、家电控制、视频监控等也已被广泛使用。飞利浦的家庭智能灯光套装 Hue使用的就是 ZigBee技术来进行通信。图 2.5为飞利浦家庭智能灯光套装 Hue。
图2.5 飞利浦家庭智能灯光套装 Hue
资料来源：飞利浦官网
无论是 WiFi、蓝牙还是 ZigBee 能够支撑的通信范围都有限，共享单车的智能锁就无法使用这些技术来进行通信，而需要能够覆盖更远距离、更广范围的远距离通信技术。LPWAN低功耗广域网技术正适合此类场景，其中典型的技术就是 LoRa和 NB-IoT。
提到远距离无线通信，读者可能会有疑问，不是有移动蜂窝通信技术吗？的确，目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，然而 2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离远，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等缺点，当初设计移动蜂窝通信技术主要是服务于人与人的通信，没有考虑到物联网设备的连网需求。为满足越来越多远距离物联网设备相互的连接需求，LPWAN应运而生，LPWAN专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计，这种网络技术的最大特点是能在很省电的情况下进行长距离无线网络通信。
以城市水道安全系统为例，系统在城市水道中放置大量水位侦测器，希望在台风、暴雨来袭时判断城市是否有被淹没风险，以发布警报并启动避难方案。系统在选择网络时如果选择移动蜂窝网络，因为下水道信号差就要选择铺设信号线来延展网络，网络里的各类设备功耗高就要再铺设电线来提供电力供应，两项下来一下成本就很高了。如果选用LPWAN解决方案以及使用 LPWAN的传感器，成本会降低不少。首先 LPWAN网络覆盖能力强，单节点最远覆盖可达 100公里，为数不多的节点即可实现对全市下水道网络的覆盖；其次，支持 LPWAN 网络的传感器功耗非常低，仅仅依靠电池就能长时间运转，最长甚至可达 10年。两项下来，采用 LPWAN网络集成解决方案要省不少费用。
技术上看，LPWAN可分为两类：一类是工作于未授权频谱的 LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下的技术，如 EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。所谓频谱指的是无线信号传输的特定频率，就好像高速公路上划出若干条道，有的供大客车行驶，有的供小轿车行驶，以便管理和提高公路使用的效率。未授权频谱并不是非法使用的频率，而是有点类似局域网的概念，局域网内的设备是互联互通的，但与外部网络不直接联通，未授权频谱内的设备是互通的，但无法直接与外部频谱的设备联通。
两个最受瞩目的 LPWAN 网络技术是 NB-IoT 与 LoRa，前者的全称是 Narrow Band Internet of Things——窄带物联网，后者的全称是 Long Range Wide-area Network——长距广域网。二者的区别类似于 3G/4G和 WiFi的区别。NB-IoT类似于 3G/4G，每个设备都插有自己的 NB-IoT芯片，通过运营商的网络来上传数据，但 NB-IoT比 3G/4G的功耗要低很多、网络覆盖能力也要强很多。LoRa 则类似于 WiFi，企业可以搭建属于自己的网络进行业务运营，同样，LoRa比 WiFi功耗要低很多，网络覆盖能力也要强很多。
NB-IoT技术始于 2013年，华为等通信行业领导企业考虑到物联网会越来越普遍，而当时的既有网络技术无法支撑越来越丰富的物联网应用场景，于是开启了窄带物联网研究，推出了 NB-IoT。NB-IoT技术与 3G/4G这样的移动蜂窝网络相比，针对物联网设备做了非常多的优化，更加适应物联网设备的需求。
首先，使用 3G/4G网络的手机需要时刻在网，即使用户没有在用手机，手机也需要不断地监听网络以保持和网络的联系，这会导致手机耗电太快。而物联网终端设备大部分时间都在“沉睡”，不需要实时联网，每天需要传送的数据量极低，还允许一定的传输延迟，如智能水表就只需要在特定的时间向网络上报数据，且对实时性的要求并不高；其次，物联网终端对移动性的需求很低，大量的物联网设备终端长期处于静止状态，不需要像手机一样常常处于移动状态，需要手机与网络均能根据手机地不断移动来不断互相定位与调整，带来更多的能量消耗；最后，移动终端往往需要双向数据传输，物联网终端多以数据上传为主。
基于这样的考虑，NB-IoT对蜂窝网络技术进行了优化，去掉了 3G、4G通信中不必要的环节，减少数据交互的次数与传输的数据量。NB-IoT采用 eDRX等技术，让终端周期性地进入睡眠状态，只在需要的时候才从沉睡状态中醒来以达到省电目的。NB-IoT还采用周期更新定时器来进一步省电，定时器让传感器进入关机状态，只有当定时器到时间时才退出关机状态。这些优化使得 NB-IoT 在覆盖范围、容量和功耗等方面具有显著优势，主流的几家共享单车公司都在智能锁里尝试使用 NB-IoT技术。
中国航空综合技术研究所高级工程师张德煜曾介绍过，其共享单车的 NB-IoT 智能锁有三大优势：首先是覆盖更广，NB-IoT信号的穿墙性远远超过现有的网络，即使用户深处地下停车场，也能利用 NB-IoT技术顺利开关锁；其次是可以连接更多设备，NB-IoT技术比传统移动通信网络的连接能力高出 100倍以上；最后是更低功耗，NB-IoT设备的待机时间在现有电池无须充电的情况下是 2～3年。
LoRa技术的提出者是美国 Semtech公司，在智慧油田或者机场安全监测等场景里，传感器的数据不需要直接传输到运营商网络，直接传输到内部服务器分析使用就可以。LoRa技术正是为这样场景的物联网而生，LoRa网络类似于局域网络，网络内部互联互通，但与外部是隔绝的。LoRa网络覆盖距离长达 5公里，单个节点能够接入的设备达数万台，LoRa网络的传感器能够运转长达 10年的时间而不需要更换电池。LoRa技术的成功之处在于解决了距离与能耗不能同时兼顾的悖论。
长期以来，要拉长通信距离常用的方法是提高发射功率，但提高功率需要更多的能耗，设备就无法仅依赖电池长时间运转。LoRa通过扩频技术以及前向纠错编码等技术的综合应用，巧妙地解决了这个难题，直接扩频技术提升了信号接收端的灵敏度，不需要提高发射功率也能接收到更远距离的信号；前向纠错编码技术则会在传输信息中加入冗余信号，有效抵抗传播过程中的信号衰减，提高传输信息的可靠性。LoRa技术虽然也会牺牲掉一些传输效率，但对于及时性要求没那么高的物联网应用场景来说，并不构成挑战。
就像 WiFi与 3G、4G技术虽互为补充也可互为替代一样，NB-IoT技术与 LoRa技术也存在这样的问题。前面提到的智慧油田案例，从技术上看两种方案都能实现，传感器收集的数据既可以通过 LoRa网络传输到内部服务器供进一步处理，也可以借助 NB-IoT技术通过运营商网络来传递，在用户具体选择解决方案时，越来越看重的是技术背后的生态链实力。总的来看，由于 NB-IoT 技术与电信运营商的利益结合更加紧密，得到诸多运营商公司的青睐，比 LoRa应用得更为广泛。
低功耗广域网技术支撑的场景通常对速度与及时性要求不高，对低能耗要求较高，不过也有不少物联网应用场景对网络速度和及时性要求很高，典型例子如车联网和远程医疗。车联网中的汽车感知到其他汽车靠近时需要迅速采取行动，如果网络速度慢，带来的后果是严重的。远程医疗里两方的医生常常需要同步患者的高清影像数据，如果速度慢了会降低医生沟通的效率。5G网络的峰值速率高达 20G每秒，响应速度小于 10毫秒，每平方公里能够连接的设备数量近百万，为高速物联网应用场景提供了可靠的技术支撑。
无线网络通信技术从 1G、2G、3G、4G到 5G不断演化。1995年问世的第一代模拟制式技术（1G）只能进行语音通话；1996年到 1997年出现的第二代数字制式（2G）手机增加了数据通信的功能，能够支持电子邮箱或者上网冲浪这样的应用；2008年国际电信联盟正式发布的第三代移动通信标准 3G 技术很大程度提高了通信质量和数据传输速率，能够为用户提供更好的语音、文本和数据服务，在图像、音乐、视频流等多媒体形式的处理上达到了流畅的程度；第四代移动通信标准 4G技术的研发早在 2001年左右就开始了，正式的规模化商用启动在国外是 2010年，国内市场启动得略晚，2013年 12月 4日国务院正式向三大运营商发布 4G牌照。
4G技术最显著的特点是通信速度快，1G技术不具备数据通信功能，2G技术速度只有9.6Kbps，最高只能达到 32Kbps，3G技术速度可以达到 2Mbps，而 4G技术可以达到 20Mbps，最高可达 100Mbps。4G技术目前已成为主流的移动通信技术，使用 4G网络看蓝光视频，打高性能 3D游戏等都已经很流畅。
早在 2009年，华为等公司就启动了第五代移动通信技术的研究，2013年 11月 6日，华为宣布了将在 2018年前投资 6亿美元对 5G技术进行持续研发。华为提出了 5G技术的几个重要特征：峰值网络速度达到 10Gbps；网络传输速度比 4G快 10～100倍；网络时延从 4G的 50毫秒缩短到 10毫秒；满足千亿量级的网络连接；整个移动网络的每比特能耗降低 1000倍。华为公司的 5G技术中的 Polar码还被当作新的国际标准，民众普通认为华为应该拿下更多的标准，从而引发了对到底是谁给华为投了反对票的追查，这一事件在2018年一度引发全民大讨论。
从国内市场来看，三大运营商已经启动了 5G商业化的进程。2017年中国移动已在一些城市开始了试点，2018年启动规模化试验，预备在 2019年开始进行预商用，2020年实现 5G 技术的全面商用。中国电信也预计在 2019 年开始建设部分预商用网络，并在 2020年实现商用网络正式部署。中国联通则将 2017年至 2018年定为关键技术的验证阶段，拟定技术验证标准并具体实施验证，将 2018年、2019年定为生态合作与网络准备阶段，进行外场组网验证，并制定商用建设方案以及 5G商业生态合作方案，并计划于 2020年开始商用。
而随着国际形势变化以及国内业务的发展，2019年 6月 3日，工信部突然发布了将于近期发放 5G商用牌照的消息，而就在 2019年 6月 6日上午 8点，工信部就举行了仪式，向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家运营商正式发放了 5G商用牌照，5G在我国的商业化计划提前了一年。
不过中国并不是第一个 5G商业化的国家，2019年已经有韩国、美国、瑞士、英国四个国家先后宣布了正式开始 5G商用。其中韩、美两国为了抢夺世界第一个开始 5G商用的头衔还演起了宫斗剧。2019年 4月，美国电信运营商 Verizon宣布，将比原定的 11日提前一周，即于 4月 3日发布 5G商用网络，得到消息后韩国运营商立刻做出反应，将原定的 5日发布提前到 3日发布，再利用时差，比美国早 1小时宣布了 5G商用。
事实上韩、美两国的 5G 商用并不具有普遍性，韩国只是临时找了 6 个名人，向他们赠送了 6 部 5G 手机，就宣布了 5G 商用，实际上普通消费者还是得等到两天后才能使用5G网络。而美国运营商也只是在芝加哥和明尼阿波利斯两个城市的核心地区部署了 5G基站，除了这几个核心区域之外没有 5G网络。而我国在 2018年 12月获得 5G试验频率使用许可证批复后，单中国联通就在 40个城市建设 5G网络，特别是在北京、上海、广州、深圳、杭州、雄安七座城市都进行了 5G网络对城区的连续覆盖。中国移动也启动了 17个城市的 5G规模试验，包括在杭州等 5个城市开展规模试验，以及在北京、成都、深圳等 12个城市开展应用示范。单单 2019年 4月的北京世园会就实现了 5G信号的全覆盖，其 20万平方米的展区面积恐怕比美国运营商的核心区域还大。当然，单单有 5G 信号还不够，我们使用的手机要支持 5G 网络，相应的智能家电、汽车、工业控制设备、工业互联网、8K 高清视频等也需要发展相应产业，5G 商业化的提前启动预计将带动一大批产业的高速发展。根据中国信息通信研究院发布的报告，中国的 5G商用大概将在 2020—2025年间爆发，5G可带动经济总产出 10.6万亿元人民币的直接增长及 24.8万亿元的间接增长，直接创造超过 300万个就业岗位。
对医疗领域来说，5G对于远程医疗技术的普及将会起到很大的助推作用。远程医疗需要实时传输视频与音频，这两种格式的数据体量较大，没有一定的网速做不到双向有效交流，过低的视频质量及图片质量可能使医生难以辨清病情。一般情况下，远程就诊需要1080P、30FPS以上的实时速度要求，这对网络的质量有很高的要求，有些场景比如远程手术，对网络实时响应速度的要求非常高，网络时延稍微高点就会导致远程双方无法同步操作完成手术。现在的网络环境下，不少远程医疗活动实际使用的是专线，以保障速度，但专线带来的高固定成本投入使得远程医疗的普及速度无法提高，至今对远程医疗应用比较广泛的医院也还是只有解放军 301医院、郑州大学第一附属医院等实力比较雄厚的甲级医院。
2018年 4月 19日，日本第一大通信运营商 NTT宣布完成了用 5G技术进行远程医疗检查的实验。NTT Docomo的这个实验面向日本人口稀少的和歌山县，使用日本一家电信设备公司提供的基站设备，可实现用 4K 特写摄像头拍摄的图像、高清超声心电图视频和MRI图像的实时共享。据 Telecomasia网站的报道，实验中使用了高清大屏幕显示器和大容量数据传输设备，医生可以从清晰的图像中查看患者的状况，并使用标准视频会议设备与患者进行密切沟通。随着 5G技术的普及，这样的远程医疗应用将会越来越普及。
2019年 3月 16日，我国也进行了首例基于 5G的远程人体手术，位于中国人民解放军总院的海南分院的医生通过 5G 网络实时传送的高清视频远程操控手术 3 个多小时，为身处北京中国人民解放军总院的帕金森病患者实施脑部起搏器植入手术。5G的高速率、大带宽和低时延特点，有效地保障了远程手术的稳定性、可靠性和安全性。
与此同时，第六代移动通讯技术 6G的研究也被提上日程，6G网络的下载速度理论上可以达到 2TB，大概是 5G网络峰值速度的 200倍以上，预计在 2026年会正式开始商业化。6G时代，一个可以想象的场景是在远程手术中，人体的胫骨脉络、人体器官构造的 3D实时图像能够高清地呈现在远程医生眼前，比肉眼直视更清晰的 3D 图像能够帮助医生更透彻地掌控手术的每一个细节。