物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)分類 誰最有優(yōu)勢?
物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的是萬物互聯(lián)的局面,在時代真的來臨之際出現(xiàn)了各種各樣的通信標(biāo)準(zhǔn),比如 IEEE 802.11 / Wi-Fi、 Bluetooth 藍(lán)牙、6LoWPAN等。在這些標(biāo)準(zhǔn)中,哪一種通信標(biāo)準(zhǔn)最適用于物聯(lián)網(wǎng)?
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的成功取決于可連接至世界各地的設(shè)備,而無線通信將成為實現(xiàn)這一目標(biāo)的主要手段。無線標(biāo)準(zhǔn)種類繁多,該如何做出恰當(dāng)?shù)倪x擇?
目前,物聯(lián)網(wǎng)的身影在手機上隨處可見,蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、藍(lán)牙等通訊技術(shù)已是眾所周知。還有一些其他的技術(shù),無論是否新技術(shù),都為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了另一種選擇。由于應(yīng)用程序各不相同,范圍、數(shù)據(jù)需求、安全性和功率需求、電池使用壽命和目標(biāo)市場等,這些因素將決定如何對技術(shù)進(jìn)行選擇。
選擇無線標(biāo)準(zhǔn)時,功耗是一個關(guān)鍵的考慮因素。設(shè)備是電池充電還是插板充電呢?電池充電的設(shè)備必須盡可能節(jié)約能源,限制更換電池或給電池充電的必要性。電池的類型也是一個重要的考慮因素。如果想使用硬幣電池來運行設(shè)備,且?guī)啄陼r間都不進(jìn)行更換(如溫度傳感器),那么,這個選擇將與預(yù)期定期充電(如手表)的設(shè)備有很大的不同。
數(shù)據(jù)率也是一個重要的考慮因素。有多少數(shù)據(jù)需要在設(shè)備和用戶的手機、云端或中央樞紐之間進(jìn)行傳輸?某些無線通信技術(shù)的吞吐量比其他技術(shù)高,因此,進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計選擇至關(guān)重要。例如,多媒體流應(yīng)用程序需要比健康追蹤器更高的吞吐量。
根據(jù)所預(yù)期的傳輸距離和設(shè)備的物理位置,頻率和傳輸功率在設(shè)計決策中占了很大的比例。設(shè)備通信的頻率將影響設(shè)備穿透墻壁和建筑物的能力,以及信號可以傳播的總距離。一般而言,相比高頻率,低頻率可以更好地穿透墻壁和建筑物。
此外,還需要考慮設(shè)備需要發(fā)送數(shù)據(jù)的距離。由于應(yīng)用程序的差異,可能需要遠(yuǎn)程(km),如遠(yuǎn)程農(nóng)業(yè)監(jiān)視器;或中程(m),如智能家居;或短程(cm),如健康跟蹤器。
最后,查看網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌蛟O(shè)備如何彼此連接以給用戶提供數(shù)據(jù)或控制環(huán)境,這一點也至關(guān)重要。是否會有一個中央樞紐,使所有的設(shè)備都與之通信?這些設(shè)備會直接與用戶的移動設(shè)備通訊么?或者,每個設(shè)備都能在網(wǎng)格配置中相互通信么?
有了這么多的連接選項,于是更難抉擇出最佳選擇。接下來,讓我們詳細(xì)地探討這些選項,以及它們?nèi)绾闻c特定的設(shè)備相關(guān)聯(lián)。
1 IEEE 802.11 / Wi-Fi對于開發(fā)人員而言,Wi-Fi連接通常是一個常見的選擇,尤其是在家居產(chǎn)品和許多消費環(huán)境中,Wi-Fi可謂無處不在。根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn),Wi-Fi的數(shù)據(jù)傳輸速率可以從1 Mbps到Gbps,里程可達(dá)300 m。對于Wi-Fi 和 IoT來說,最大的挑戰(zhàn)是電池續(xù)航時間有限。Wi-Fi供應(yīng)商正使用新功能和新標(biāo)準(zhǔn),努力降低Wi-Fi功耗,但需要一段時間才能正式推向市場。最新的IEEE 802.11 ah標(biāo)準(zhǔn)——使用915 MHz頻譜,數(shù)據(jù)率低至300 kbps,最高里程可達(dá)1 km,其新特性可將電池壽命延長至數(shù)月甚至數(shù)年。
標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802.11
頻率:2.4GHz 和5GHz帶寬頻率為915 MHz
里程:高達(dá)300m——使用IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)高達(dá)1km
數(shù)據(jù)率:1 Mbps~7 Gbps
2 Bluetooth 藍(lán)牙作為主要的短程通信標(biāo)準(zhǔn)之一,藍(lán)牙在許多消費品市場中的地位已經(jīng)變得舉足輕重。預(yù)計,藍(lán)牙將成為可穿戴產(chǎn)品的主要技術(shù)。
藍(lán)牙將無線配件與智能手機或平板電腦連接起來,并可作為互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)使用。可穿戴式心率監(jiān)測器將數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器,或手機遙控的門鎖向安全公司發(fā)送狀態(tài)信息,這是眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的兩個案例,而這些應(yīng)用都可以通過藍(lán)牙技術(shù)來實現(xiàn)。
低功耗藍(lán)牙 (BLE—智能藍(lán)牙)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要協(xié)議,它提供了與藍(lán)牙類似的里程,卻大幅降低了功耗。不過,藍(lán)牙智能/BLE的設(shè)計并不針對文件傳輸,而是更適合小塊數(shù)據(jù)。由于其在智能手機和許多其他移動設(shè)備上進(jìn)行了廣泛的整合,故而在個人設(shè)備上使用時有很多技術(shù)上的優(yōu)勢?;ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議支持的最新版本將允許智能藍(lán)牙傳感器直接訪問互聯(lián)網(wǎng)。
標(biāo)準(zhǔn):藍(lán)牙4.2核心規(guī)范
頻率:2.4GHz (ISM)
里程:50-150m (智能藍(lán)牙/BLE)
數(shù)據(jù)率:1Mbps(智能藍(lán)牙/BLE)
3 6LoWPAN6LoWPAN(低功耗無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的IPv6)適用于低功耗且處理性能有限的設(shè)備。它旨在為小設(shè)備提供IoT連接,如硬幣電池供電的傳感器。該標(biāo)準(zhǔn)只定義了802.15.4數(shù)據(jù)鏈路層和TCP/IP棧之間可插入的有效適應(yīng)層。
對于整個協(xié)議棧,仍然沒有全面的標(biāo)準(zhǔn)。此外,目前還不存在針對6LoWPAN解決方案的認(rèn)證程序。由于數(shù)據(jù)鏈路層中有多種可選模式,不同的制造商開發(fā)的解決方案在網(wǎng)絡(luò)層無法互操作。盡管如此,這些解決方案可以被指定為6LoWPAN網(wǎng)絡(luò),而在不同網(wǎng)絡(luò)中駐留的6LoWPAN設(shè)備可以通過Internet進(jìn)行通信,只要它們使用相同的Internet應(yīng)用程序協(xié)議。6LoWPAN設(shè)備還可以與任何基于IP的服務(wù)器或設(shè)備進(jìn)行通信,包括Wi-Fi和以太網(wǎng)設(shè)備。
6LoWPAN通信協(xié)議仍然是一個全新的協(xié)議。初始安裝是2.4 GHz、868MHz和916MHz的ISM波段。由于802.15.4技術(shù) (網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、大型網(wǎng)絡(luò)、可靠的通信和低功耗操作)和IP通信技術(shù)的優(yōu)勢,6LoWPAN處在一個有利的位置,可以推動不斷發(fā)展的云連接傳感器市場、低數(shù)據(jù)率應(yīng)用和能量敏感型應(yīng)用程序向前發(fā)展。
標(biāo)準(zhǔn):RFC6282
頻率:適用于其他多種網(wǎng)絡(luò)媒體,包括智能藍(lán)牙 (2.4 GHz)或ZigBee或低功耗RF(sub-1GHz)
里程:N/A
數(shù)據(jù)率:N/A