跟着物联网设备数量的持续添加,这些设备之间的通讯或衔接已成为一个重要的思考课题。依据Gartner的研讨,到2020年,物联网设备数量将达到204亿台。这里有几个可用的物联网通讯协议,它们具有不同的功用、数据速率、覆盖规模、功率和内存,并且每一种协议都有各自的长处和或多或少的缺陷。其间一些通讯协议只合适小型家用电器,而其他一些通讯协议则能够用于大型才智城市项目。
常用的物联网通讯协议
因为物联网已成为IT专业人员的热门话题,因而咱们将这里简略介绍一下物联网设备中最常用的通讯协议。
一、蓝牙低功耗(BLE)
蓝牙低功耗(BLE)是蓝牙的增强版别,它也是运用最早、最广泛的无线技能之一,可在大约10米的短距离内进行有用通讯。蓝牙的概念是由爱立信公司的Nils Rydbeck在1989年提出的。在2001年和2004年之间,它被进一步优化为功耗更低、本钱更低的版别,例如蓝牙低功耗(BLE)协议或Nokia的智能蓝牙。它旨在保持通讯规模的同时显著下降能耗。因为这种属性,蓝牙已成为物联网设备的首要协议。现在,它被用于一切的主流操作系统,包含iOS、安卓、微软手机、草莓、OS X、Linux和Windows等。蓝牙技能的最新版别是5.0,它添加了立异的网络协议支持配置文件(IPSP)。现在,它已针对物联网设备进行了全面的开发与优化。
二、WiFi
WiFi是另一种广泛用于物联网设备间通讯的协议。现在WiFi已经成为咱们生活中不可或缺的一部分,因为它运用了很多的基础架构,能够快速地传输数据(每秒高达数百兆),并具有处理很多数据传输的能力。对于许多电子设备的规划者来说,WiFi因为其承载的基础架构而成为最佳挑选。运用WiFI的两台设备之间的通讯距离大约为50米,这远高于运用蓝牙技能通讯的设备。
WiFi依据IEEE 802.11系列规范,其第一个版别于1997年发布。该版别能够供给高达2Mbit/s的链接速度。现在,WiFi最常用的规范是依据IEEE 802.11的802.11n,但802.11ac的运用也在快速增长。最新的版别供给了比802.11n更快的通讯速度。虽然WiFi非常合适物联网设备间通讯,但其运转耗能比较高。不过,无论如何,它都是现在大多数物联网设备之间进行文件传输的最强大协议。
三、ZigBee
ZigBee是依据IEEE 802.15.4规范的短距离无线通讯协议,其作业频率是2.4GHz,数据速率为250kbps。ZigBee之所以合适在物联网设备之间进行有用通讯,就在于它具有低耗能、高扩展性、安全性、持久性以及高节点数的属性。不仅网络的最大节点数能够达到1024个,最远距离达到200米,并且ZigBee甚至能够运用128位AES加密算法。
ZigBee规范(IEEE 802.15.4-2003)于2004年12月14日首次得到批准,2005年发布。ZigBee协议的抱负规划是用于家庭自动化和大型工业站点,因为这些当地要求低功耗,并且在低数据速率下家庭或建筑物之间的数据交换并不频繁。将ZigBee作为物联网设备间通讯的首选形式的用户基数很大。
ZigBee的最新版别是ZigBee 3.0,这个版别能够认为是几个ZigBee无线规范的一切功用的集合。像城区的大街照明和电表这样要求低耗能的电子系统都运用ZigBee协议来作为物联网设备间通讯的首选形式。ZigBee协议也能用于安全系统和智能家居。
四、Z-Wave
与ZigBee相似,Z-Wave是低功耗射频通讯协议,首要用于家庭自动化系统和电子设备,如灯控制器和传感器。Z-Wave通讯协议的频率是900MHz,规模是30-100米,因而,该协议与其他无线协议(如WiFi、蓝牙、运转频率为2.4GHz的ZigBee等)的干扰能够忽略不计。它的数据速率规模大约从40kbps到100kbps。
与其他协议比较,Z-Wave协议更简略,因而能够轻松地以更快的速度开发。Z-Wave中运用的无线电频段是所在国/地区的特定频段。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(香港)、921.42 MHz频段(澳大利亚/新西兰)、865.2 MHz频段(印度)。
五、长途广域网(LoRaWAN)
长途广域网(LoRaWAN)是一种通讯协议,首要用于区域、国家或全球的由电池供电的长途无线物联网设备。它因能以最低的功耗进行远距离通讯而闻名,还能检测到噪音水平下的信号。该协议首要用于才智城市,那里的大型网络拥有数百万台彼此衔接的设备,这些设备以较小的电池和内存运转。LoRaWAN的数据速率是0.3kbps至50kbps。
智能大街照明是运用LoRaWAN协议的实际实例,其间路灯与运用LoRaWAN协议的LoRa网关衔接。网关再与云运用程序衔接,该运用程序彻底控制灯泡的亮度,并依据环境中的天然光照进行调理。
六、近场通讯(NFC)
近场通讯(NFC)是一种简略且安全的协议,能够简化物联网设备之间的双向通讯。它首要运用两个环形天线的近场电磁感应。它专为智能手机规划,答应用户进行非触摸式付出买卖。它还帮助用户访问电子内容并衔接电子设备。基本上,它拓展了非触摸卡技能的功用,使得物联网设备能够在大约不到4厘米的近距离内分享信息。
NFC协议的数据速率为106kbps至424kbps。因为NFC协议是短距离通讯协议,因而功耗更低。它设置时间更少,并不要求设备配对。也是因为短距离通讯,因而大大下降了对环境中其他网络的有害干扰的可能性。
物联网通讯协议:“最好的挑选”vs.“最合适的挑选”
今天,运用最广的物联网通讯协议是蓝牙和WiFi,但NFC正在快速开展。很难确认以上讨论的通讯协议哪种最合适物联网设备,可是赢家肯定是在大多数新制造的物联网设备和手机上能够轻松运用且速率适合的那种协议。然而,依据现在各式各样的用例,问题的关键不是找到“最好的”挑选,而是依据需求找到“最合适的”挑选。例如,如果您需要经过网络传输很多数据和文件,WiFi将是抱负的挑选,而如果您想运用非触摸卡技能即时付款,NFC将是首选。总之,成功的通讯协议彻底取决于您期望达成的方针。