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六種最常用的物聯網通信協議

文章來源:物聯之家網 作者:Twain Taylor 點擊:次 時間:2019/12/3 15:48:53

編譯:iothome

隨著物聯網設備數量的持續增加,這些設備之間的通信或連接已成為一個重要的思考課題。根據Gartner的研究,到2020年,物聯網設備數量將達到204億臺。這里有幾個可用的物聯網通信協議,它們具有不同的性能、數據速率、覆蓋范圍、功率和內存,而且每一種協議都有各自的優點和或多或少的缺點。其中一些通信協議只適合小型家用電器,而其他一些通信協議則可以用于大型智慧城市項目。

常用的物聯網通信協議

由于物聯網已成為IT專業人員的熱門話題,因此我們將這里簡單介紹一下物聯網設備中最常用的通信協議。

一、藍牙低功耗(BLE)

藍牙低功耗(BLE)是藍牙的增強版本,它也是應用最早、最廣泛的無線技術之一,可在大約10米的短距離內進行有效通信。藍牙的概念是由愛立信公司的Nils Rydbeck在1989年提出的。在2001年和2004年之間,它被進一步優化為功耗更低、成本更低的版本,例如藍牙低功耗(BLE)協議或Nokia的智能藍牙。它旨在保持通訊范圍的同時顯著降低能耗。由于這種屬性,藍牙已成為物聯網設備的主要協議。目前,它被用于所有的主流操作系統,包括iOS、安卓、微軟手機、草莓、OS X、Linux和Windows等。藍牙技術的最新版本是5.0,它增加了創新的網絡協議支持配置文件(IPSP)。目前,它已針對物聯網設備進行了全面的開發與優化。

二、WiFi

WiFi是另一種廣泛用于物聯網設備間通信的協議。如今WiFi已經成為我們生活中不可或缺的一部分,因為它使用了大量的基礎架構,可以快速地傳輸數據(每秒高達數百兆),并具有處理大量數據傳輸的能力。對于許多電子設備的設計者來說,WiFi因為其承載的基礎架構而成為最佳選擇。使用WiFI的兩臺設備之間的通信距離大約為50米,這遠高于使用藍牙技術通信的設備。

WiFi基于IEEE 802.11系列標準,其第一個版本于1997年發布。該版本能夠提供高達2Mbit/s的鏈接速度。目前,WiFi最常用的標準是基于IEEE 802.11的802.11n,但802.11ac的使用也在快速增長。最新的版本提供了比802.11n更快的通信速度。(來源物聯之家網)盡管WiFi非常適合物聯網設備間通信,但其運行耗能比較高。不過,無論如何,它都是目前大多數物聯網設備之間進行文件傳輸的最強大協議。

三、ZigBee

ZigBee是基于IEEE 802.15.4標準的短距離無線通信協議,其工作頻率是2.4GHz,數據速率為250kbps。ZigBee之所以適合在物聯網設備之間進行有效通信,就在于它具有低耗能、高擴展性、安全性、持久性以及高節點數的屬性。不僅網絡的最大節點數可以達到1024個,最遠距離達到200米,而且ZigBee甚至可以使用128位AES加密算法。

ZigBee規范(IEEE 802.15.4-2003) 于2004年12月14日首次得到批準,2005年發布。ZigBee協議的理想設計是用于家庭自動化和大型工業站點,因為這些地方要求低功耗,而且在低數據速率下家庭或建筑物之間的數據交換并不頻繁。將ZigBee作為物聯網設備間通信的首選模式的用戶基數很大。

ZigBee的最新版本是ZigBee 3.0,這個版本可以認為是幾個ZigBee無線標準的所有功能的集合。像城區的街道照明和電表這樣要求低耗能的電子系統都使用ZigBee協議來作為物聯網設備間通信的首選模式。ZigBee協議也能用于安全系統和智能家居。

四、Z-Wave

與ZigBee類似,Z-Wave是低功耗射頻通信協議,主要用于家庭自動化系統和電子設備,如燈控制器和傳感器。Z-Wave通信協議的頻率是900MHz,范圍是30-100米,因此,該協議與其他無線協議(如WiFi、藍牙、運行頻率為2.4GHz的ZigBee等)的干擾可以忽略不計。它的數據速率范圍大約從40kbps到100kbps。

與其他協議相比,Z-Wave協議更簡單,因此可以輕松地以更快的速度開發。Z-Wave中使用的無線電頻段是所在國/地區的特定頻段。例如,868.42 MHz SRD頻段(歐洲)、900 MHz ISM或908.42 MHz頻段(美國)、916 MHz頻段(以色列)、919.82 MHz頻段(香港)、921.42 MHz頻段(澳大利亞/新西蘭)、865.2 MHz頻段(印度)。

五、遠程廣域網(LoRaWAN)

遠程廣域網(LoRaWAN)是一種通信協議,主要用于區域、國家或全球的由電池供電的遠程無線物聯網設備。它因能以最低的功耗進行遠距離通信而聞名,還能檢測到噪音水平下的信號。(來源物聯之家網)該協議主要用于智慧城市,那里的大型網絡擁有數百萬臺彼此連接的設備,這些設備以較小的電池和內存運行。LoRaWAN的數據速率是0.3kbps至50kbps。

智能街道照明是使用LoRaWAN協議的實際實例,其中路燈與使用LoRaWAN協議的LoRa網關連接。網關再與云應用程序連接,該應用程序完全控制燈泡的亮度,并根據環境中的自然光照進行調節。

六、近場通信(NFC)

近場通信(NFC)是一種簡單且安全的協議,可以簡化物聯網設備之間的雙向通信。它主要使用兩個環形天線的近場電磁感應。它專為智能手機設計,允許用戶進行非接觸式支付交易。它還幫助用戶訪問電子內容并連接電子設備。基本上,它拓展了非接觸卡技術的功能,使得物聯網設備可以在大約不到4厘米的近距離內分享信息。

NFC協議的數據速率為106kbps至424kbps。由于NFC協議是短距離通信協議,因此功耗更低。它設置時間更少,并不要求設備配對。也是由于短距離通信,因此大大降低了對環境中其他網絡的有害干擾的可能性。

物聯網通信協議: “最好的選擇”vs.“最適合的選擇”

今天,應用最廣的物聯網通信協議是藍牙和WiFi,但NFC正在快速發展。很難確定以上討論的通信協議哪種最適合物聯網設備,但是贏家肯定是在大多數新制造的物聯網設備和手機上可以輕松使用且速率適宜的那種協議。然而,基于目前各種各樣的用例,問題的關鍵不是找到“最好的”選擇,而是根據需求找到“最適合的”選擇。例如,如果您需要通過網絡傳輸大量數據和文件,WiFi將是理想的選擇,而如果您想使用非接觸卡技術即時付款,NFC將是首選。總之,成功的通信協議完全取決于您希望達成的目標。

參考:techgenix

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