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物联网架构及五大通信协议(使用哪一种物联网通信协议)

时间:2023-05-05 07:24:52 阅读:77919 作者:1153

图片来源: pixabay

资料来源:物联家庭网络(iothome.com) )。

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随着物联网设备数量的持续增加,这些设备之间的通信和连接成为了重要的思考课题。 根据Gartner的研究,到2020年物联网设备的数量将达到204亿台。 这里有几种不同性能、数据速率、复盖范围、功率和内存的物联网通信协议。 此外,每个协议都有各自的优点和缺点。 一些通信协议只适合小型家电产品,而其他通信协议则可用于大型智能城市项目。

常用物联网通信协议

由于物联网已成为IT专业人员的热门话题,因此我们将简要介绍物联网设备中最常见的通信协议。

一、蓝牙低功耗(蓝牙)。

蓝牙低功耗(BLE )是蓝牙的增强版,是最古老、最广泛的无线技术之一,能够在约10米的短距离内有效地进行通信。 蓝牙的概念是爱立信公司的Nils Rydbeck于1989年提出的。 2001-2004年间,它进一步优化为更低功耗、更低成本的版本,包括蓝牙低功耗(BLE )协议和诺基亚智能蓝牙。 经过修订,在维持通信范围的同时大幅减少电力消耗。 由于此属性,蓝牙已成为物联网设备的主要协议。 目前已用于所有主要操作系统,包括iOS、安卓、微软手机、草莓、操作系统x、Linux和Windows。 蓝牙技术的最新版本是5.0,添加了创新的网络协议支持配置文件(IPSP )。 目前,物联网设备的开发和优化已经全面展开。

二. WiFi

WiFi是另一种广泛用于将设备间通信与物联网的协议。 现在,WiFi已经成为我们生活中不可缺少的东西。 这是因为它使用大量的基础架构,可以快速传输数据,达到每秒几百兆位,并且具有处理大量数据传输的能力。 对于许多电子设备设计师来说,WiFi是基础架构的理想选择。 两个使用WiFI的设备之间的通信距离约为50米,这远远高于使用蓝牙技术进行通信的设备。

ifi基于IEEE 802.11系列标准,其最初版本于1997年发布。 此版本最多可以提供2Mbit/s秒的链路速度。 目前,WiFi最常见的标准是基于IEEE 802.11的802.11n,但802.11ac的使用也在迅速增加。 最新版本提供比802.11n更快的通信速度。 (来源物联之家网) WiFi非常适合物联网设备之间的通信,但运行能量比较高。 无论如何,它是在当今大多数物联网设备之间传输文件的最强大的协议。

三. ZigBee

ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的短距离无线通信协议,其工作频率为2.4GHz,数据速率为250kbps。 ZigBee适合在物联网设备之间进行高效通信的原因是它具有低功耗、高可扩展性、安全性、持久性和高节点数的属性。 网络的最大节点数达到1024个,最大距离达到200米,ZigBee还可以使用128位AES加密算法。

ZigBee标准(IEEE 802.15.4-2003 )于2004年12月14日首次获得批准,并于2005年发布。 ZigBee协议非常适合家庭自动化和大型工业站点。 因为这些地方要求低功耗,低数据速率下家庭和建筑物之间的数据交换不频繁。 以ZigBee为物联网设备间通信优先模式的用户基数较大。

ZigBee的最新版本是ZigBee 3.0,该版本可以被认为是一些ZigBee无线标准的所有功能的集合。 城市街道照明和电表等需要低功耗的电子系统使用ZigBee协议作为物联网设备间通信的首选模式。 ZigBee协议也可以用于安全系统和智能家庭。

四. Z-Wave

与ZigBee一样,Z-Wave是一种低功耗无线通信协议,主要用于家用自动化系统、灯光控制器和传感器等电子设备。 Z-Wave通信协议的频率为900MHz,范围为30-100米,因此可以忽略与WiFi、蓝牙、频率2.4GHz的ZigBee等其他无线协议的干扰。 数据速率范围约为40kbps到100kbps。

与其他协议相比,Z-Wave协议更简单,所以可以轻松且快速地开发。 Z-Wave使用的无线频带是所在国的特定频带。 例如868.42 MHz SRD频段(欧洲)、900 MHz ISM或908.42 MHz频段(美国)、916 MHz频段(以色列)、919.82 MHz频段)、921.42 MHz频段)、澳大利亚/新西兰

五.远程广域网(LoRaWAN )。

LoRaWAN是一种通信协议,主要用于区域、国家或全球的电池供电远程无线物联网设备。 以能以最小的耗电量进行远距离通信而出名,也能检测噪音水平下的信号。 【来源联之家网】该协议主要用于智慧城市,那里的大型网络有数百万个相互连接的设备,这些设备在小电池和内存中运行。 LoRaWAN的数据速率为0.3kbps到50kbps。

智能街道照明是使用LoRaWAN协议的真实照明

例,其中路灯与使用LoRaWAN协议的LoRa网关连接。网关再与云应用程序连接,该应用程序完全控制灯泡的亮度,并根据环境中的自然光照进行调节。

六、近场通信(NFC)

近场通信(NFC)是一种简单且安全的协议,可以简化物联网设备之间的双向通信。它主要使用两个环形天线的近场电磁感应。它专为智能手机设计,允许用户进行非接触式支付交易。它还帮助用户访问电子内容并连接电子设备。基本上,它拓展了非接触卡技术的功能,使得物联网设备可以在大约不到4厘米的近距离内分享信息。

NFC协议的数据速率为106kbps至424kbps。由于NFC协议是短距离通信协议,因此功耗更低。它设置时间更少,并不要求设备配对。也是由于短距离通信,因此大大降低了对环境中其他网络的有害干扰的可能性。

物联网通信协议: “最好的选择”vs.“最适合的选择”

今天,应用最广的物联网通信协议是蓝牙和WiFi,但NFC正在快速发展。很难确定以上讨论的通信协议哪种最适合物联网设备,但是赢家肯定是在大多数新制造的物联网设备和手机上可以轻松使用且速率适宜的那种协议。然而,基于目前各种各样的用例,问题的关键不是找到“最好的”选择,而是根据需求找到“最适合的”选择。例如,如果您需要通过网络传输大量数据和文件,WiFi将是理想的选择,而如果您想使用非接触卡技术即时付款,NFC将是首选。总之,成功的通信协议完全取决于您希望达成的目标。

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