第4章　通信和信息论

有大量的技术和数据路径可用于传输数据，本书将探讨选择通信技术时面对的各方面问题、约束和比较。前一章详细介绍了传感器的架构和设计，现在我们必须将数据封装并传送到互联网。这需要了解通信和传输数据的局限性。

我们将回顾无线射频信号以及信号质量、限制、干扰、模型、带宽和范围的影响因素，在此基础上讨论近距离和远程通信。在不同的频段中有许多PAN/WAN通信协议可供选择，架构师必须了解选择一个无线频谱而不是另一个无线频谱的利弊。

到本章结束时，你应该了解无线电通信速率和带宽的限制。无论你是在构建一个支持蓝牙的物联网设备，还是一个带有5G无线电的边缘路由器，无线电的规则和物理原理都同样适用。

图4-1有助于描述无线协议的各种范围和数据速率，我们将在后面的章节中介绍。

图4-1　针对不同范围、数据速率和用例（电源、车辆等）设计的各种无线通信协议和类别

WPAN经常与其他近距离通信缩略词一起使用，例如无线场域网（wireless Field Area Network，FAN）、无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）、无线归属地局域网（wireless Home Area Network，HAN）、无线邻域网（wireless Neighborhood Area Network，NAN）和无线体域网（Wireless Body Area Network，WBAN）。

本章将提供有关通信系统、频率空间和信息论的基础模型及理论的知识。还将提供通信约束和比较模型，帮助架构师了解某些类型的数据通信的工作方式和原理，以及在某些情况下无法工作的原因。

我们从通信理论开始，因为它在选择正确的无线技术组合来部署物联网解决方案方面有着基础性的作用。