物聯(lián)網(wǎng)應用在各個行業(yè)中突飛猛進地發(fā)展,具有從個人到工業(yè)領域的眾多用例。然而,技術進步使得選擇無線連接來設計專注于特定行業(yè)需求的特定應用變得困難。在此博客中,我們將更清楚地介紹可能的選項。我們將為每種流行的無線技術提供各種技術措施,并對其進行廣泛的分類。在此基礎上,您可以決定哪種無線技術最適合您的 IoT 解決方案。該博客還將重點介紹每種技術的簡要背景、每種協(xié)議的優(yōu)勢以及核心應用領域。
做出決策的一些廣泛參數(shù)如下:
行業(yè)應用類型
輕松訪問技術和硬件可用性
射頻頻段操作和應用范圍
解決安全問題
技術支持
數(shù)據(jù)速率
1. 藍牙低功耗 (博美)
藍牙經(jīng)典, BLE的前身 由于其在智能手機中可用于音樂流,音頻通話而廣受歡迎。藍牙標準規(guī)范由特別興趣小組(SIG)管理,該小組發(fā)布了藍牙5.0的最新規(guī)范。
BLE 5.0 在物聯(lián)網(wǎng)世界中變得越來越突出,因為它具有顯著的良好連接范圍以及將網(wǎng)格配置文件包含在標準規(guī)范中.由于各種半導體公司主要采用BLE, 它是不同消費行業(yè)中個性化物聯(lián)網(wǎng)解決方案的首選無線連接.
BLE的使用變得越來越流行,因為不同的行業(yè)正在采用基于BLE的應用程序并從中受益。讓我們以一些行業(yè)應用程序變得非常流行為例, 使用 BLE 信標的資產(chǎn)跟蹤解決方案.物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關在整個解決方案中起著非常關鍵的作用。另一個行業(yè)例子是在醫(yī)療保健領域,醫(yī)院可以使用BLE信標腕帶供患者跟蹤他們的運動, 制造單元,他們可以使用BLE信標跟蹤材料的運動.BLE網(wǎng)關可以收集員工的職位并向移動或云應用程序報告.
如今, 在引入 BLE 5.0 網(wǎng)格配置文件之后,資產(chǎn)跟蹤解決方案正在與 BLE 網(wǎng)格一起制作.樓宇自動化、商業(yè)照明和傳感器網(wǎng)絡是使用 BLE 5.0 網(wǎng)格的主要領域。
BLE也可用于需要設備和智能手機之間直接通信的應用。例如, 在跟蹤大型商店特定部門的客戶流量時, BLE信標可用于與客戶的智能手機進行交互以獲取流量數(shù)據(jù).另一個例子是可穿戴智能設備,例如健身追蹤器——用戶的智能手機將直接與追蹤器交互以檢索健身數(shù)據(jù)。
以下是低功耗藍牙 (BLE 5.0) 的各種技術參數(shù):
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數(shù)據(jù)速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 長達 100m | 廣播、點對點、網(wǎng)格 | 2 兆字節(jié) | 2.4 GHz 電磁防護系統(tǒng) | 需要連續(xù)數(shù)據(jù)流的用例,例如耳機、健身手環(huán)、無線揚聲器、交互式顯示、資產(chǎn)跟蹤 | CCM 模式下的 128 位 AES,應用層中的用戶定義 |
2. 鋸齒形
ZigBee協(xié)議早在工業(yè)自動化中物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前(1990年左右)就被使用。ZigBee在工業(yè)自動化中很受歡迎,因為它有效地創(chuàng)建了無線傳感器的無線個人局域網(wǎng)(WPAN)。ZigBee聯(lián)盟成立于2005年,宣布了第一個ZigBee規(guī)范1.0。在此之前,ZigBee協(xié)議以IEE802.15.4-2003規(guī)范而聞名。ZigBee聯(lián)盟成立后,發(fā)布了進一步的規(guī)范修訂版,最新的ZigBee 3.0。
ZigBee支持適應性強的占空比,低覆蓋無線電和低數(shù)據(jù)速率,有助于實現(xiàn)超低功耗和效率。ZigBee的這一特性使其成為大規(guī)模創(chuàng)建WPAN的最突出標準。它支持網(wǎng)絡中的 65535 臺設備,以創(chuàng)建需要大型網(wǎng)絡的應用程序。ZigBee還支持各種拓撲結構,如星形和點對點。
Zigbee技術與其他物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議相比的優(yōu)勢
該堆棧在所有層都是標準化的,這有助于跨不同供應商的集成
支持高度可擴展的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(數(shù)千個)以及自我修復功能
低能耗
以下是ZigBee的各種技術參數(shù):
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數(shù)據(jù)速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 100米 | 星形、網(wǎng)格和集群樹拓撲 | 250 千比特/秒 | 2.4 GHz 電磁防護系統(tǒng) | 低功耗和可承受低數(shù)據(jù)速率應用,如家庭自動化、工業(yè)自動化、智能照明和樓宇自動化 | 在協(xié)議棧中具有專用的網(wǎng)絡和安全層 |
3. Z波
Z-Wave主要用于家庭自動化應用。Z-Wave由丹麥公司Zensys于1999年推出。它支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡來通信設備到設備。Silicon Labs維護Z-Wave規(guī)范,并提供支持Z-Wave的芯片。Z-Wave 主要用于家庭自動化應用,因為它在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中最多支持 232 個節(jié)點,與其他協(xié)議相比,這個節(jié)點非常少。有兩種類型的設備,控制器和從設備。控制器通常連接到互聯(lián)網(wǎng),并用作通過互聯(lián)網(wǎng)遠程訪問從屬設備的網(wǎng)關。
要使用Z-Wave制造產(chǎn)品,需要從Silicon Labs購買芯片,從Z-Wave Alliance購買Z-Wave堆棧。此外,制造的產(chǎn)品需要 Z-Wave 聯(lián)盟的認證。
以下是Z-Wave協(xié)議的各種技術參數(shù):
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數(shù)據(jù)速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 100米 | 網(wǎng)孔 | 100 千字節(jié) | 800-900兆赫 | 主要是家庭自動化 | Z-Wave 聯(lián)盟 S2 安全性 |
4. 螺紋
線程是物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議歷史上的最新發(fā)明。它是一種基于 IPv6 的低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡協(xié)議,適用于物聯(lián)網(wǎng)。2014年,Thread Group宣布成立。蘋果公司于 2018 年 8 月加入 Thread Group,這為獲得 Thread 協(xié)議的普及帶來了希望。
Thread在較低層使用6LoWPAN,并像其他協(xié)議一樣在2.4 GHz ISM頻段上運行。線程在網(wǎng)絡層和應用層之間具有清晰的分離。事實上,Thread 通過提供在 IPv6 上路由數(shù)據(jù)報的策略來定義網(wǎng)格。線程協(xié)議不跟蹤應用程序層狀態(tài)。在應用層,可以使用像CoAP這樣的協(xié)議。因此,Thread 與標準 TCP/IP 協(xié)議匹配,其中網(wǎng)絡層和應用層不同。
線程協(xié)議更適合需要使用多個應用協(xié)議的系統(tǒng)。應用層應該有低數(shù)據(jù)速率需求,并且應該支持IPv6,這是最低要求。
在線程協(xié)議中,有一個稱為邊界路由器的邊緣路由器和多個從屬或終端設備。邊界路由器具有互聯(lián)網(wǎng)連接,并用作遠程訪問終端設備的網(wǎng)關。如果在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中使用全局 IPv6 地址,則可以使用其 IPv6 地址直接訪問網(wǎng)狀網(wǎng)絡中的任何終端設備。線程網(wǎng)絡中沒有單點故障。網(wǎng)絡會自動修復。
最近,Thread Group 發(fā)布了 1.2 版本的 Thread 協(xié)議。線程協(xié)議正在住宅和商業(yè)環(huán)境中使用。為了進一步擴展線程協(xié)議的商業(yè)用途,Thread 1.2 添加了商業(yè)擴展并改進了特定功能。商業(yè)擴展對調試過程、能夠在網(wǎng)絡上連接的設備數(shù)量以及這些網(wǎng)絡的配置和管理方式進行了一些重要的改進。
以下是線程協(xié)議的各種技術參數(shù):
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數(shù)據(jù)速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 100米 | 網(wǎng)孔 | 250 千字節(jié) | 2.4 GHz 電磁防護系統(tǒng) | 家庭自動化和商業(yè)應用 | 內置安全性和設備身份驗證 |
雖然上述信息非常有用,但由于它依賴于多個方面,但決定為您的應用選擇低功耗無線技術仍然具有挑戰(zhàn)性,有時甚至是壓倒性的。
審核編輯:郭婷
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