1.3.3 通信技术

这一部分主要涉及的是与边缘计算有关的无线通信技术，这是因为在边缘计算领域中，无线通信技术更为适用，而且更加普遍。当然，在一些特殊的领域中，有线通信技术仍然占非常重要的地位。但是，从物联网和边缘计算的角度来看，尤其在架构和技术选型方面，对于无线通信技术的选择和使用更加复杂，也更加重要。关于边缘计算通信技术相关的内容，会在后面的章节详细介绍。这里只是做一个简单的分类，使读者能够对边缘计算涉及的通信技术要求和特点有一个了解。

到目前为止，通信技术的发展主要还是集中在解决人与人之间通信交流的问题。不过，随着边缘计算技术和各个行业信息化的发展，机器与人及机器与机器之间的通信需求变得更加普遍。虽然这个领域已经有大量的可用技术，但是还没有形成一个比较完整的体系和技术标准。这里主要介绍一下通信技术分类和在边缘计算中的适用性。

总体来说，无线通信技术根据传输距离可以分为无线个人局域网（WPAN）、无线局域网（WLAN）和广域网（WAN）几类，有时我们可能会把Internet从WAN中单独拿出来。在分析和处理技术问题时，遵循奥卡姆剃刀原则是比较有效率的方式。

WPAN是一种通过低功耗无线通信技术，用于在个人工作空间内互连电子设备的计算机无线网络。WPAN是IEEE 802.15工作组的名称，用于拟定和发布相关的标准。目前这个工作组已经更名为无线传感器网络（WSN），名称的改变也说明WPAN包含的内容其实已经超出了无线个人网络领域，其包括近距离（通常15米以内）办公场所、家庭及公共设施等网络连接。

整体上来看，TCP/IP协议在信息传输和交换领域中占据了主导地位。尽管如此，还是有许多通信技术，尤其是在WPAN和WLAN领域中没有使用TCP/IP协议。后面会将目前使用的WPAN技术大致分为基于IP和非IP两种进行介绍。通常，不使用TCP/IP协议的原因是，保持通信配置简单、降低数据报文处理性能要求、降低能耗、减少通信冗余等。

非IP的WPAN技术标准主要是在前面提到的IEEE 802.15工作组的标准体系下定义的。主要的技术有蓝牙（Bluetooth），体现在标准IEEE 802.15.1和IEEE 802.15.2中；ZigBee技术，IEEE 802.15.4定义了其PHY层和MAC层的标准。ZigBee的完整体系是由ZigBee联盟负责维护和发布的，同时这个联盟也负责协议认证和授权。如果开发使用ZigBee协议的设备和元器件，必须取得该组织颁发的授权。Z-Wave是另外一种非IP的WPAN技术，与ZigBee非常相似。不过，其工作频率为900MHz，因此带宽远远低于ZigBee，且一个网络支持的接入设备数量也只有232台。

基于IP的协议主要是应用了6LoWPAN相关标准，这是基于IPv6的低功耗个人区域网络，优点是能够加入基于IP的比较成熟的路由，具有安全及其他网络管理机制，同时也能符合低能耗的要求。Thread协议就是基于6LoWPAN的，其原生支持高级加密标准（AES）。另外，常见的Wi-Fi技术是基于IEEE 802.11协议的，在边缘网络中也经常会用到。虽然Wi-Fi技术本身并不包括TCP/IP相关的内容，但是在大多数情况下，Wi-Fi无线路由器都普遍采用了TCP/IP传输层，因此也常被看作基于IP的协议。

WAN广域长距离的通信要求在边缘计算的应用中也很常见。很多边缘计算的设备和传感器都分布在非常广的地理空间，因此一些低能耗、安全和稳定的广域网通信技术也是边缘计算领域非常重要的通信技术基础。WAN的解决方案主要有两种，一种是基于现有移动通信网络技术的，另一种则是通过自组网或脱离传统移动通信网络的技术。非移动通信网络的WAN技术主要有LoRaWAN和Sigfox，这两种技术在后面通信相关的章节会详细介绍。