你需要知道的 11 种物联网协议

来源:  星创易联 发布时间: 2022-04-11 10:44:23
导读 如果你对物联网感兴趣,你知道物联网的那些协议吗?众所周知,WiFi、蓝牙、ZigBee是通信技术,但也有其他新的选择。现在让我们讨论这个话题。

如果你对物联网感兴趣,你知道物联网的那些协议吗?众所周知,WiFi、蓝牙、ZigBee是通信技术,但也有其他新的选择。现在让我们讨论这个话题。


  1. 物联网协议蓝牙

重要的短距离通信技术当然是蓝牙技术,它在计算和许多消费品市场中已经变得非常重要。预计这将成为可穿戴产品的关键,尤其是在连接到物联网时,尽管在许多情况下是通过智能手机。新的低功耗蓝牙 (BLE) 或智能蓝牙(如现在标记)是物联网应用的重要协议。重要的是,虽然它提供类似于蓝牙的范围,但它旨在显着降低功耗。

但是,Smart/BLE 并不是真正为文件传输而设计的,它更适合小块数据。鉴于它在智能手机和许多其他移动设备上的广泛集成,它在许多竞争技术个人设备环境中肯定具有显着优势。根据蓝牙 SIG 的数据,包括 iOS、Android 和 Windows 机型在内的 90% 以上的蓝牙智能手机预计将在 2018 年实现“智能准备”。



使用蓝牙智能功能的设备包括基于射频收发器的基本数据速率、基带和协议栈以及低能耗核心配置的蓝牙核心规范版本 4.0(或更高版本 - 2014 年底的最新版本 4.2)。重要的是,4.2 版通过其 Internet 协议支持配置文件将允许蓝牙智能传感器通过 6LoWPAN 连接直接访问 Internet(更多内容见下文)。这种 IP 连接使得使用现有 IP 基础设施管理蓝牙智能边缘设备成为可能。有关蓝牙 4.2 的更多信息,可从 RS 获得各种蓝牙模块。

  1. 物联网协议Zigbee

ZigBee 拥有像蓝牙这样的大型运营基础,尽管传统上是在工业环境中。ZigBee PRO 和 ZigBee 远程控制 (RF4CE) 以及其他可用的 ZigBee 配置文件基于 IEEE 802.15.4 协议,这是一种针对 2.4 GHz 的行业标准无线网络技术。应用相对较少。数据交换,在 100 米范围内的受限区域内,例如在家庭或建筑物中。

ZigBee/RF4CE 在复杂系统中具有一些显着优势,提供低功耗运行、高安全性、稳健性和可扩展性、高节点数,以及在 M2M 和 IoT 应用程序和传感器网络中利用无线控制的能力。ZigBee 的最新版本是最近发布的 3.0 版本,它基本上将各种 ZigBee 无线标准统一为一个标准。ZigBee 开发的示例产品和套件包括 TI 的 CC2538SF53RTQT ZigBee 片上系统 (IC) 和 CC2538 ZigBee 开发套件。

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  1. 物联网协议Z - 波浪

Z-Wave 是一种低功率射频通信技术,主要用于灯具控制器和传感器等产品的家庭自动化。针对高达 100kbit/s 的小数据包的可靠和低延迟通信进行了优化,在 1GHz 频段运行,不受 WiFi 和 2.4GHz 范围内的其他无线技术(如蓝牙或 ZigBee)的干扰。它支持全网状网络,无需协调节点,并且可扩展性很强,可控制多达 232 个设备。Z-Wave 使用比其他一些更简单的协议更快、更简单的开发,但与 ZigBee 等其他无线技术的多个来源相比,唯一的芯片制造商是 Sigma Designs。

  1. 物联网协议6 LowPAN

基于 IP(互联网协议)的技术是 6 LowPAN(IPv6 低功率无线个域网)。6LowPAN不是像蓝牙或ZigBee那样的物联网应用协议技术,而是定义了封装和报头压缩机制的网络协议。该标准具有频率和物理层自由度,可用于各种通信平台,包括以太网、Wi-Fi、802.15.4 和 sub-1 GHz ISM。一个关键属性是 IPv6(Internet Protocol Version 6)堆栈,它是近年来实现物联网的一个非常重要的介绍。IPv6 是 IPv4 的继任者,为世界上的每个人提供大约 5 x 1028 个地址,使世界上任何嵌入式对象或设备都可以拥有自己唯一的 IP 地址并连接到 Internet。例如,

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该标准旨在通过基于 IEEE 802.15.4 的网络发送 IPv6 数据包,并实施包括 TCP、UDP、HTTP、COAP、MQTT 和 Websockets 在内的开放 IP 标准,这些标准提供端到端可寻址节点,允许路由器将您的网络连接到知识产权。6LowPAN 是一种具有强大可扩展性和自我修复功能的网状网络。网状路由器设备可以路由分配给其他设备的数据,而主机可以长时间休眠。这是 TI 提供的 6LowPAN 说明。

  1. 物联网协议穿线

线程是一种新的基于 IP 的 IPv6 网络协议,适用于家庭自动化环境。它也是基于 6LowPAN,它不是蓝牙或 ZigBee 等物联网应用协议。然而,从应用的角度来看,它主要是为了补充 WiFi 而设计的,因为它认识到 WiFi 对许多消费类设备有利的局限性,因为它用于家庭自动化设置。

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线程组于 2014 年年中推出,免版税协议基于各种标准,包括 IEEE802.15.4(作为无线空中接口协议)、IPv6 和 6LoWPAN,为互联网提供灵活的基于 IP 的解决方案事物。Thread 旨在与现有的 IEEE 802.15.4 无线芯片供应商(如飞思卡尔和 Silicon Labs)合作。Thread 支持使用 IEEE802.15.4 无线电收发器的网状网络,并且可以处理多达 250 个高级身份验证和加密节点。一个相对简单的软件升级应该允许用户在现有的支持 IEEE 802.15.4 的设备上运行线程。

  1. 物联网协议WiFi 

WiFi 连接通常是许多开发人员的明显选择,特别是考虑到 WiFi 在局域网内的家庭环境中的普及。除了明确说明之外,现有的基础设施是广泛的,并提供快速的数据传输和无需进一步解释即可处理大量数据的能力。

目前,家庭和许多企业中最常用的 WiFi 标准是 802.11n,它以每秒数百兆比特的速度提供严格的吞吐量,这对文件传输很有好处,但对于许多物联网应用程序来说也是如此。它可能太耗电了。RS 提供一系列射频开发套件,用于构建基于 WiFi 的应用程序。

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  1. 物联网协议GSM/3G/4G/5G

需要更远距离的物联网应用可以利用 GSM/3G/4G/5G 蜂窝通信功能。虽然手机显然能够发送大量数据,尤其是对于 5G,对于很多应用来说,成本和功耗都会太高,但对于基于传感器的低带宽数据项,传输速度非常低,这是非常互联网上的理想数据量。


  1. 物联网协议NFC

NFC(近场通信)是一种技术,可以在电子设备之间实现简单、安全的双向交互,尤其是智能手机,允许消费者执行非接触式支付交易、访问数字内容和连接电子设备。从本质上讲,它扩展了非接触式卡技术的功能,使设备能够在小于 4 厘米的距离内共享信息。更多信息请点击这里。

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  1. 物联网协议Sigfox

Sigfox,它的范围介于 WiFi 和蜂窝之间。它使用免费可用的 ISM 频段,无需获得许可证即可在非常窄的频谱上与连接的对象进行数据传输。Sigfox 的想法是,对于许多使用小电池运行的 M2M 应用程序,只需要低级别的数据传输,WiFi 范围太短,而且蜂窝电话太贵且耗电太多。Sigfox 使用一种称为超窄带 (UNB) 的技术,该技术仅处理每秒 10 到 1,000 位的低数据传输速度。与 5000 微瓦相比,蜂窝通信仅消耗 50 微瓦的功率,或者使用 2.5Ah 的电池可以提供 20 年的典型待机时间,而手机只有 0.2 年的使用时间。

它已经部署在数以万计的连接对象中,该网络目前正在欧洲主要城市推出,其中包括英国的十个城市。该网络提供了一个功能强大、节能且可扩展的网络,可以与几平方公里范围内的数百万个电池供电设备进行通信,使其适用于智能仪表、患者监护仪和安全设备等应用。街道照明和环境传感器。Sigfox 系统使用硅芯片(例如 Silicon Labs 等 EZRadioPro 无线收发器)为工作在 1 GHz 频段的无线网络应用提供行业领先的无线性能、扩展范围和超低功耗。

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  1. 物联网协议纽尔

与运行在 1 GHz 频段的 Sigfox 类似,Neul 使用电视空白频谱的一小部分来提供高可扩展性、高覆盖、低功耗和低成本的无线网络。该系统基于 Iceni 芯片,该芯片使用白色空间无线电进行通信,以访问高质量的 UHF 频谱,现在可用于模拟到数字电视的转换。该通信技术称为无权重,是一种专为物联网设计的新型广域无线网络技术,可与现有的 GPRS、3G、CDMA 和 LTE WAN 解决方案竞争。数据速率可以是同一单链路上从每秒几比特到 100 kbps 的任何数据速率;该设备使用 2 节 AA 电池可消耗低至 20 至 30 mA 的电流,这意味着该领域的使用时间为 10 至 15 年。

  1. 物联网协议LoRaWAN

在某些方面与 Sigfox 和 Neul 类似,LoRaWAN 面向广域网 (WAN) 应用,旨在支持具有特定功能的低功耗 WAN,以支持物联网、M2M 和 M2M 中的低成本移动安全双向通信。应用。针对低功耗和支持具有数百万设备的大型网络进行了优化,数据速率范围从 0.3 kbps 到 50 kbps。

  1. 这些物联网协议的比较

技术蓝牙ZigbeeZ - 波浪6低PAN
标准蓝牙 4.2ZigBee 3.0(基于 IEEE802.15.4)Z – Wave Alliance ZAD12837/ITU-T G.9959RFC6282
频率2.4GHz (ISM)2.4GHz900MHz (ISM)适用于各种其他网络媒体,包括蓝牙智能 (2.4GHz) 或 ZigBee 或低功率射频
范围50-150米10-100米30米不适用
速度1Mbps250kbps9.6/40/100kbit/s不适用
技术穿线无线上网GSM/3G/4G/5GNFC
标准6LowPAN 和基于 IEEE802.15.4)802.11n(最新的是 802.11ax)GSM/3G/4G/5GISO/IEC 18000-3
频率2.4GHz (ISM)2.4GHz 和 5GHz900/1800/1900/2100MHz13.56MHz (ISM)
范围不适用约 50 m不适用10 厘米
速度不适用150 – 200Mbps不适用100-420kbps
技术西格福克斯纽尔洛拉万
标准西格福克斯纽尔洛拉万
频率900MHz900MHz (ISM), 458MHz (UK), 470-790MHz (空白)各种各样的
范围30-50公里(农村),3-10公里(城市)10公里15公里(农村),2-5公里(城市)
速度10 – 1000bps100kbps0.3 – 50 kbps



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