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如何為物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇正確的低功耗,短距離協(xié)議

2019-11-21 09:13 云隱物聯(lián)網(wǎng)云課堂

導(dǎo)讀:本文重點介紹每種技術(shù)的簡要背景,每種協(xié)議的優(yōu)勢以及核心應(yīng)用領(lǐng)域。以此決定哪種無線技術(shù)最適合你的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

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做出決策的一些主要考慮因素如下:

行業(yè)應(yīng)用類型

輕松獲得技術(shù)和硬件可用性

射頻頻段操作及應(yīng)用范圍

解決安全問題

技術(shù)支持

數(shù)據(jù)速率

1. 低功耗藍(lán)牙(BLE)

如何為物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇正確的低功耗,短距離協(xié)議

BLE的前身Bluetooth Classic由于在智能手機中可用于音樂流和音頻通話而廣受歡迎。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范由特殊興趣小組(SIG)管理,該組織已發(fā)布了最新的規(guī)范藍(lán)牙5.0。

BLE 5.0在物聯(lián)網(wǎng)世界中越來越重要,因為它具有相當(dāng)好的連接性,并且在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中包含了網(wǎng)狀配置文件。由于BLE被各種半導(dǎo)體公司廣泛采用,因此它成為不同消費行業(yè)中個性化IoT解決方案的無線連接的首選。

隨著不同行業(yè)采用基于BLE的應(yīng)用程序并從中受益,BLE的使用正變得非常流行。我們以一些行業(yè)應(yīng)用程序為例,該應(yīng)用程序使用BLE信標(biāo)獲得了廣泛使用的資產(chǎn)跟蹤解決方案。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在整個解決方案中扮演著至關(guān)重要的角色。另一個行業(yè)示例是在醫(yī)療保健領(lǐng)域,其中醫(yī)院可以使用BLE信標(biāo)腕帶讓患者跟蹤其運動,而制造部門可以使用BLE信標(biāo)跟蹤材料的運動。BLE網(wǎng)關(guān)可以收集員工的職位并向移動或云應(yīng)用程序報告。

如今,在引入BLE 5.0網(wǎng)格配置文件后, 就可以使用BLE網(wǎng)格制作資產(chǎn)跟蹤解決方案。樓宇自動化,商業(yè)照明和傳感器網(wǎng)絡(luò)是使用BLE 5.0網(wǎng)格的主要領(lǐng)域。

BLE也可用于需要設(shè)備與智能手機之間直接通信的應(yīng)用中。例如,在跟蹤大型商店特定部門中的客戶流量時,可以使用BLE信標(biāo)與客戶的智能手機進行交互以獲取流量數(shù)據(jù)。另一個示例是可穿戴智能設(shè)備,例如健身追蹤器-用戶的智能手機將直接與跟蹤器進行交互以檢索健身數(shù)據(jù)。

以下是低功耗藍(lán)牙(BLE 5.0)的各種技術(shù)參數(shù):

如何為物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇正確的低功耗,短距離協(xié)議

2. ZigBee

如何為物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇正確的低功耗,短距離協(xié)議

ZigBee協(xié)議早在1990年左右就已使用,甚至在工業(yè)自動化中物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前就已使用。由于有效創(chuàng)建了用于無線傳感器的無線個人局域網(wǎng)(WPAN),ZigBee在工業(yè)自動化中很受歡迎。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)議被稱為IEE802.15.4-2003規(guī)范。ZigBee聯(lián)盟成立后,最新的ZigBee 3.0將發(fā)布進一步的規(guī)范修訂。

ZigBee支持自適應(yīng)占空比,低覆蓋率無線電和低數(shù)據(jù)速率,這有助于實現(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(biāo)準(zhǔn)。它支持網(wǎng)絡(luò)中的65535個設(shè)備,以創(chuàng)建需要大型網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序。ZigBee還支持星形和點對點等各種拓?fù)洹?/p>

與其他物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議相比,Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢:

堆棧在所有層都經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)化,這有助于在不同供應(yīng)商之間進行集成

支持高度可擴展的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(成千上萬個)以及自我修復(fù)功能

低能耗

以下是ZigBee的各種技術(shù)參數(shù):

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3. Z-Wave

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Z-Wave主要用于家庭自動化應(yīng)用。Z-Wave由丹麥公司Zensys于1999年推出。它支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)以在設(shè)備之間通信。Silicon Labs保持Z-Wave規(guī)范并提供支持Z-Wave的芯片。Z-Wave主要可用于家庭自動化應(yīng)用,因為它在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中最多支持232個節(jié)點,與其他協(xié)議相比,它要少得多。設(shè)備有兩種類型,控制器和從設(shè)備??刂破魍ǔ_B接到Internet,并充當(dāng)網(wǎng)關(guān),用于通過Internet遠(yuǎn)程訪問從屬設(shè)備。

要使用Z-Wave生產(chǎn)產(chǎn)品,需要從Silicon Labs購買芯片,并從Z-Wave Alliance購買Z-Wave堆棧。此外,制成品還需要獲得Z-Wave聯(lián)盟的認(rèn)證。

以下是Z-Wave協(xié)議的各種技術(shù)參數(shù):

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4. Thread

如何為物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇正確的低功耗,短距離協(xié)議

Thread是物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議歷史中的最新發(fā)明。這是用于物聯(lián)網(wǎng)的基于IPv6的低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。2014年,Thread集團宣布成立。蘋果公司(Apple Inc.)于2018年8月加入Thread Group,希望寄希望于Thread協(xié)議獲得普及。

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。Thread在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用程序?qū)又g有清晰的分隔。實際上,Thread通過提供一種在IPv6上路由數(shù)據(jù)報的策略來定義網(wǎng)格。Thread協(xié)議不跟蹤應(yīng)用程序?qū)訝顟B(tài)。在應(yīng)用層,可以使用類似CoAP的協(xié)議。因此,Thread與網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用程序?qū)硬煌臉?biāo)準(zhǔn)TCP / IP協(xié)議匹配。

Thread協(xié)議更適合需要使用多個應(yīng)用程序協(xié)議的系統(tǒng)。應(yīng)用層應(yīng)具有較低的數(shù)據(jù)速率需求,并應(yīng)支持IPv6,這是最低要求。

在Thread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(shè)備。邊界路由器具有Internet連接性,并用作遠(yuǎn)程訪問終端設(shè)備的網(wǎng)關(guān)。如果在網(wǎng)格中使用全局IPv6地址,則可以使用其IPv6地址直接訪問網(wǎng)格中的任何終端設(shè)備。線程網(wǎng)絡(luò)中沒有單點故障。網(wǎng)絡(luò)會自動修復(fù)。

最近,Thread組發(fā)布了Thread協(xié)議的1.2版本。Thread協(xié)議正在住宅和商業(yè)環(huán)境中使用。為了進一步擴展Thread協(xié)議的商業(yè)用途,Thread 1.2添加了Commercial Extensions并使用特定功能對其進行了完善。商業(yè)擴展對調(diào)試過程,能夠在網(wǎng)絡(luò)上連接的設(shè)備數(shù)量以及這些網(wǎng)絡(luò)的配置和管理方式進行了一些重要的改進。

以下是Thread協(xié)議的各種技術(shù)參數(shù):

如何為物聯(lián)網(wǎng)解決方案選擇正確的低功耗,短距離協(xié)議