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早期的物联网是指两个或多个设备之间在短距离内的数据传输，解决物物相连，多采用有线方式，比如RS232、RS485，考虑到设备的位置可随意移动，后期更多地使用无线方式。随着时代进步和发展，社会逐步进入“互联网＋”，各类传感器采集的数据越来越丰富，大数据应用随之而来，人们考虑把各类设备直接接入互联网以方便数据采集、管理以及计算分析。简而言之，物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段，而是进入到完整的工业智能化领域，物联网智能化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟，并纳入“互联网＋”整个大生态环境。
最早的物联网只是简单把两个设备用信号线连接在一起。后来使用了无线传输，也出现了简单的组网。在“互联网＋”时代越来越多的传感器、设备接入互联网，互联网也不单是通过网线传输，引入了空中网、卫星网等，应用的领域也越来越广泛。
物联网是在互联网和移动通信网等网络通信基础上，针对不同领域的需求，利用具有感知、通信和计算的智能物体自动获取现实世界的信息。将这些对象互联，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。物联网体系结构主要由三个层次组成：感知层、网络层和应用层，如图1.3所示。
感知层包含三个子层次，即数据采集子层、短距离通信传输子层和协同信息处理子层。数据采集子层通过各种类型的感知设备获取现实世界中的物理信息，这些物理信息可以描述当前“物”的属性和运动状态。感知设备的种类主要有各种传感器、RFID、多媒体信息采集装置、条码（一维、二维条码）识别装置和实时定位装置等。短距离通信传输子层将局部范围内采集的信息汇聚到网络传输层的信息传送系统，该系统主要包括短距离有线数据传输系统、无线传输系统、无线传感器网络等。协同信息处理子层将局部采集到的信息通过汇聚装置及协同处理系统进行数据汇聚处理，以降低信息的冗余度，提高信息的综合应用度，降低与传送网络层的通信负荷为目的。协同信息处理子层主要包括信息汇聚系统、信息协同处理系统、中间件系统及传送网关系统等。
图1.3 物联网体系结构
网络层将来自感知层的信息通过各种承载网络传送到应用层。各种承载网络包括了现有的各种公用通信网络、专业通信网络，目前这些通信网主要有移动通信网、固定通信网、互联网、广播电视网、卫星网等。
应用层是物联网框架结构的最高层次，是“物”的信息综合应用的最终体现。“物”的信息综合应用与行业有密切的关系，依据行业的不同而不同。主要分为两个子层次，即服务支撑层和行业应用层。服务支撑层主要用于各种行业应用的信息协同、信息处理、信息共享、信息存储等，是一个公用的信息服务平台；行业应用层主要面向诸如环境、电力、工业、农业、家居等方面的应用。
另外，物联网框架还应有公共支撑层，其作用是保障整个物联网安全、有效地运行，主要包括了网络管理、QoS管理、信息安全和标识解析等运行管理系统。
按照物联网的框架体系结构，物联网的通信系统可大体分为两大类。
主要任务是感知控制设备所具有的通信能力，一般情况下，若干个感知控制设备负责某一区域，整个物联网可划分为众多个感知控制区域，每个区域都通过 1个汇聚设备接入到互联网中，即接入到网络传输层。
感知控制层的通信目的是将各种传感设备或数据采集设备以及相关的控制设备所感知的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统，并由该系统传送到网络传输层。其通信的特点是传输距离近，传输方式灵活、多样。
感知控制层通信系统所采用的技术主要分为短距离有线通信、短距离无线通信和无线传感器网络。感知控制层的短距离有线通信系统主要是由各种串行数据通信系统构成的，目前采用的技术有RS232／485、USB、控制器域网（CAN）工业总线及各种串行数据通信系统。串行通信具有传输线少、成本低的特点，主要适用于短距离的人—机交换、实时监控等系统通信工作当中。感知层的短距离无线通信系统主要由各种低功率、中高频无线数据传输系统构成，目前主要采用蓝牙、红外、超宽带、无线局域网、全球移动通信系统（GSM）、第三代移动通信系统（3G）等技术来完成短距离无线通信任务。无线传感器网络是一种部署在感知区域内的大量的微型传感器节点通过无线传输方式形成的一个多跳的自组织系统。它是一种网络规模大、自组织、多跳路由、动态拓扑、可靠性高、以数据为中心、能量受限的通信网络，是“狭义”上的物联网，也是物联网的核心技术之一。
网络传输层主要任务是保证互联网的有效运行，是由数据通信主机（或服务器）、网络交换机、路由器等构成的，在数据传送网络支撑下的计算机通信系统。利用公众移动网和其他专用传送网构成的数据传送平台是物联网网络传输层的基础设施；主机、网络交换机及路由器等构成的计算机网络系统是物联网网络传输层的功能设施。不仅为物联网提供了各种信息存储、信息传送、信息处理等基础服务，还为物联网的综合应用层提供了信息承载平台，保障了物联网各专业领域的应用。比如配电物联网通信平台的本地通信和远程通信两层结构如图1.4所示。
图1.4 配电系统物联网通信体系结构
常见物联网通信方式分有线传输、短距离无线传输、传统互联网、移动空中网四大类。
设备之间用物理线直接相连。主要部件有电线、同轴线、开关量信号线、RS232、RS485、USB等接口，这里只对常用的RS232、RS485、USB接口做介绍。
RS232接口：也叫串行通信接口，全名是“数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，是电脑与其他设备传送信息的一种标准接口，常用的串口线只有 1～2米。
RS485接口：在要求通信距离为几十米到千米时或者有多设备联网需求时，RS232无法满足，因此诞生了RS485串行总线标准。RS485采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器灵敏度高，能检测低至 200mV的电压，使得传输信号能在 1千米以外得到恢复；RS485采用半双工工作方式，可以联网构成分布式系统，用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线，允许最多并联 32台驱动器和 32台接收器。
USB接口：是一种连接计算机与外部设备的串口总线标准，支持设备的即插即用和热插拔功能，具有传输速度快、使用方便、连接灵活、独立供电等优点。USB用一个 4针（USB3.0标准为 9针）插头作为标准插头，采用菊花链形式可把所有外部设备连接起来，最多可连接 127个外部设备，并且不会损失带宽。可连接键盘、鼠标、打印机、扫描仪、摄像头、电器闪存盘、移动硬盘、外置光驱软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem、MP3机、手机、数码相机等几乎所有的外部设备。已成功替代串口和并口并成为个人电脑、智能设备的必配接口之一。
设备之间用无线信号传输信息，主要技术有无线RF433／RF315M、蓝牙、ZigBee、Z-Ware、低功耗无线个人区域网上的IPv6／6LoWPAN等。
RF433／RF315M：无线收发模组，采用射频技术工作在工业、科学和医疗频带（ISM）频段（433／315MHz），一般包含发射器和接收器，频率稳定度高，谐波抑制性好，数据传输率 1～128Kbps，采用高斯频移键控（GFSK）的调制方式具有超强的抗干扰能力。应用范围：无线抄表系统、无线路灯控制系统、铁路通信、航模无线遥控、无线安防报警、家居电器控制、工业无线数据采集、无线数据传输。低功耗的RF433可在 2.1～3.6V电压范围内工作，在 1秒周期轮询唤醒省电模式下，接收仅仅消耗不到 20uA，一节 3.6V的锂亚硫酸氯电池可工作 10年以上。
蓝牙：使用 2.4～2.485GHz的ISM波段的特高频（UHF）无线电波，基于数据包有着主从架构的一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。由蓝牙技术联盟管理，电气电子工程师学会IEEE将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1，但如今已不再维持该标准，蓝牙技术拥有一套专利网络，可发放给符合标准的设备。蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过 79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为 1MHz。蓝牙 4.0使用 2MHz间距，可容纳 40个频道。质量好的无线蓝牙耳机电池可以使用 2～3年。
ZigBee：是基于IEEE802.15.4标准的低速、短距离、低功耗、双向无线通信技术的局域网通信协议，又称蜂舞协议。特点是短距离、低复杂度、自组织（自配置、自修复、自管理）、低功耗、低数据速率。ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层（APL）等，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定，主要用于传感控制应用。可工作在全球流行 2.4GHz、欧洲流行 868MHz和美国流行 915 MHz的 3个频段上，分别具有最高 250kbit／s、20kbit／s和 40kbit／s的传输速率，单点传输距离在 10～75m的范围内。ZigBee可由 1个到 65535个无线数传模块组成 1个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，从原本最远的 75m距离进行无限扩展。ZigBee节点非常省电，其电池工作时间可以长达 6个月到 2年左右，在休眠模式下可达 10年。
Z-Wave：是由丹麦公司Zensys所一手主导的基于射频的低成本、低功耗、可靠、适用于网络的短距离无线通信技术，工作频带为 868.42～908.42MHz，采用SK、BFSK、GFSK调制方式，数据传输速率为 9.6～40kb／s，信号的有效覆盖范围在室内是 30m，室外可超过 100m，适合于窄宽带应用场合。Z-Wave采用了动态路由技术，每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址，网络内每个节点的地址，由控制节点分配。每个网络最多容纳232个节点（Slave）包括控制节点在内。通过Z-Wave技术构建的无线网络，不仅可以通过本地网络设备实现对家电的遥控，甚至可以通过Internet网络对Z-Wave网络中的设备进行控制。
6LoWPAN：基于IPv6的低速无线个人区域网标准。该标准用于开发靠电池运行 1～5年的紧凑型低功率廉价嵌入式设备，如传感器。该标准使用工作在 2.4GHz频段的无线电收发器传送信息，使用的频带与WiFi相同，但其射频发射功率大约只有WiFi的 1％。6LoWPAN使各类低功率无线设备能够加入IP家庭中，与WiFi、以太网以及其他类型的设备并网。6LoWPAN技术具有无线低功耗、自组织网络的特点，是物联网感知层传感网的重要技术，ZigBee新一代智能电网SEP2.0已经采用 6LoWPAN技术。随着美国智能电网的部署，6LoWPAN将成为事实标准，全面替代ZigBee标准。
LoRa：易于建设和部署的低功耗广域物联技术，使用线性调频扩频调制技术，既保持了像频移键控（FSK）调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器／网关能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量。主要在全球免费频段运行，即非授权频段，包括 433MHz、868MHz、915MHz等。LoRa网络主要由内置LoRa模块终端、网关、服务器和云服务器四部分组成，应用数据可双向传输，传输距离可达 15～20km。
互联网发展到现在，大部分软件系统都运行在互联网上，人们从互联网上获取各类数据，进行交流沟通工作。
WiFi：基于IEEE 802.11标准的无线局域网，可以看作是有线局域网的短距离无线延伸。组建WiFi只需要增加一个无线路由器或是无线AP就可以，成本较低。
以太网：包括标准的 10Mbit／s以太网、100Mbit／s快速以太网和 10Gbit／s以太网。
它们都符合IEEE802.3，IEEE802.3规定了包括物理层的连线电信号和介质访问层协议的内容。
移动无线通信技术发展到现在，移动终端直接接入到互联网，随着通信资费的下降以及 4G／5G无线模块成本的下降，越来越多的设备采用移动互联网技术。
通用分组无线服务技术GPRS，是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术，介于 2G和 3G之间的技术，也被称为 2.5G，可说是GSM的延续。GPRS以封包式来传输，传输速率可提升至 56～114Kbps。
3G／4G：第三和第四代移动通信技术，4G集 3G与WLAN于一体，能够快速高质量地传输数据、图像、音频、视频等。4G可以在有线网没有覆盖的地方部署，能够以100Mbps以上的速度下载，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，具有不可比拟的优越性。4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。
NB-IoT：基于蜂窝网络的窄带物联网，只消耗大约 180kHz的带宽，可直接部署于全球移动通信系统（GSM）、通用移动通信业务（UMTS）或长期演进技术（LTE）等网络，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT设备电池寿命至少 10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。