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为IOT应用程序选择合适的无线协议

2018年9月20日
随着物联网的持续快速发展,越来越多的企业家和开发者正致力于创建新的物联网应用,并利用这一蓬勃发展的行业。

对于开发人员和工程师来说,在创建一个新的物联网应用程序时,首先也是最重要的问题之一是无线协议的选择。由于有广泛的选项可供选择,开发人员必须考虑应用程序的范围、成本、安全性和能源消耗方面的需求。

虽然有大量的无线协议选项,但是选择少数几次被出现为最流行的IOT应用程序的最受欢迎和后续技术。基于可用性,成本和绩效的有吸引力组合,这五项协议代表了IOT开发的主要选择。在给定情况下选择合适的协议是应用程序成功或失败的关键,因为不合适的无线技术可以瘫痪应用程序性能的关键方面,并使它无法使用。

无线上网

Wi-Fi无疑是最流行的无线协议,它在世界各地的广泛应用证明了这一点。基于IEEE 802.11标准,Wi-Fi为部署连接的产品和消费品提供了一个简单的解决方案。

Wi-Fi使智能家居和智能建筑应用中的简单连接成为可能,服务范围可达100米。该协议使用国际通用的ISM波段进行通信,提供高达7 Gb/s的高数据速率。Wi-Fi能够在智能建筑中实现设备间的通信,对于依赖电源插座的设备尤其有用。

虽然适用于许多智能家居应用,但Wi-Fi的高数据速率与高功耗相匹配,这使得它不太适合电池低功耗的物联网应用。

低功耗蓝牙(BLE)

设计用于短距离应用,蓝牙低能量是许多消费产品和智能建筑应用的流行低价无线协议。由大多数智能手机和计算机制造商提供支持,个人电子设备中的BLE广泛集成使其成为低功耗,低成本IOT应用的吸引力。最新的BLE 5.0协议提供高达400米的范围,同时与以前的蓝牙解决方案相比同时降低了成本和功耗。

TE的M5600蓝牙低能压力传感器用于远程监控和预测性维护。

BLE非常适合使用中等数据速率,包括智能家居,健身跟踪器和其他可穿戴设备的传感器。与Wi-Fi一样,它在国际ISM GHz无线电频率上通信。

由于其介质数据速率,BLE不是需要文件传输或其他显着数据交换的应用的有利选择。它为电池供电的设备提供了很好的选择,即在中等范围通信应用。

Zigbee.

ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的流行,为小规模本地网络提供了成本效益的选择。与Wi-Fi或蓝牙低能量不同,ZigBee使得能够使用网状网络,允许传感器和设备在更长的距离上相互连接以获得有效的数据交换。ZigBee为设备到设备网络提供合适的解决方案。

由于Zigbee的最小范围和低数据速率,它只对接近的局域网有效。它是专门为建筑自动化和控制而设计的,该协议是工业应用和家庭自动化的流行选择。受128位AES加密密钥的保护,Zigbee对于需要安全网络的应用程序来说也是一个有吸引力的选择。

由于Zigbee协议在数据速率、范围和功耗方面的技术限制,Zigbee更适合于小规模的有功率无线网络。

LoRaWAN (LPWAN)

Lorawan是众多低功耗广域网(LPWAN)协议之一,专为大型公共网络设计。Lorawan提供高达15公里的范围,能够通过其低数据速率和低功耗支持数百万设备。Lorawan在ISM子千兆频段上工作,因此可以使用不同的频率来进行区域特定于区域。由于本规范,LoraWan将需要设计特定的开发人员选择与产品移动到不同地区的开发人员。

LoRaWAN的扩展范围使得它在不利于通信的恶劣环境中是一个有用的选择,特别是在嘈杂的工业环境中。该协议的低成本连通性由128位AES CCM加密保护,它允许用户选择专用网络或在数字工厂等设置中运行的网络解决方案。LoRaWAN提供的低功耗解决方案非常适合电池供电的物联网设备,可以支持10年以上的电池寿命,在从小型工业环境到智慧城市的应用中提供双向通信。

TE的MS8607、HTU21D和MS5637通过标准低功耗2.4GHz无线通信协议报告湿度,温度和气压压力。

窄带 - 物联网(LPWAN)

像Lorawan一样,窄带-IOT(NB-IOT)是一个LPWAN协议,将设备连接在广泛的区域上。然而,NB-IOT专为蜂窝M2M通信基础设施而设计,并且需要通过协议进行通信。NB-IOT是一种解决方案,可以轻松地部署操作网络内的设备。由于其与其他LTE技术相比的低数据速率,因此NB-IOT提高了网络设备的功率效率,并可以支持电池寿命的多年。

窄带物联网在中国得到广泛应用,由于其范围更广,在农村地区提供了一种可行的选择。窄带物联网的合适应用包括农业和环境传感器以及智能设备,如锁、报警器和烟雾探测器。

与Lorawan相比,NB-IOT使用更高的带宽和功耗。由于这种关键差异,当应用程序需要更多数据时,NB-IOT是一种更有利的选择,而Lorawan是优选的,用于降低数据速率和功率效率。

授权物联网发展

选择最佳的无线协议可以使物联网应用程序在日益增长和竞争激烈的市场中获得成功。使用哪种协议的决定在很大程度上应该根据应用程序的需求来指导。LoRaWAN在电池供电、数据交换量小的苛刻工业应用程序中是一个更好的选择,而对带宽要求较大的应用程序应该考虑像Wi-Fi这样的协议,以权衡功耗。

对应用程序的需求有清晰理解的工程师和开发人员应该能够做出最直接的决定,为他们的设备选择最佳的无线协议。确保物联网应用程序得到正确的无线协议的支持,是创建实用且有利可图的物联网解决方案的关键一步。

Romuald Gallorini是物联网传感器产品线经理TE的连接

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