mivel az IoT eszközök száma folyamatosan növekszik, az eszközök közötti kommunikáció vagy kapcsolat fontos kérdéssé vált. A Gartner kutatása szerint a tárgyak internete eszközök 20,4 milliárdot fognak elérni 2020-ra. Számos IoT kommunikációs protokoll áll rendelkezésre, és különböző képességekkel, adatátviteli sebességgel, kommunikációs tartománysal, energiával és memóriával rendelkeznek. És mindegyiküknek vannak előnyei és hiányosságai egy vagy több ilyen tényező szempontjából. A kommunikációs protokollok egy része alkalmas kis háztartási készülékekben való használatra, míg mások nagy smart city projektekben használhatók.
főbb IoT kommunikációs protokollok
mivel az IoT az informatikai szakemberek számára forró területté vált, itt röviden áttekintjük az IoT eszközök között leggyakrabban használt főbb IoT kommunikációs protokollokat.
Bluetooth Low Energy
a Bluetooth Low Energy (ble) a Bluetooth továbbfejlesztett változata, amely az egyik legrégebbi és legszélesebb körben használt vezeték nélküli technológia a hatékony kommunikációhoz körülbelül 10 méteres hatótávolságon belül. A Bluetooth koncepcióját Nils Rydbeck kezdeményezte a svédországi Ericsson Mobile-ban 1989-ben. 2001 és 2004 között ezt tovább optimalizálták alacsonyabb energiafogyasztás és alacsonyabb költségű verzió Bluetooth Low Energy protocol vagy Bluetooth Smart A Nokia által. Úgy tervezték, hogy jelentősen csökkentse az energiafogyasztást, miközben fenntartja a kommunikációs tartományt. Ennek az attribútumnak köszönhetően a Bluetooth az IoT eszközök által használt vezető protokoll. Jelenleg az összes nagyobb operációs rendszer, például az iOS, az Android, A Windows Phone, A Blackberry, az OS X, a Linux és a Windows használja. A Bluetooth technológia legújabb verziója, az 5.0 verzió innovatív internetprotokoll – Támogatási profilt ad hozzá. Teljesen kifejlesztették és optimalizálták a tárgyak internete eszközökhöz.
WiFi
a WiFi egy másik széles körben használt protokoll az IoT eszközök közötti kommunikációhoz. A WiFi életünk nélkülözhetetlen részévé vált, mivel széles körű infrastruktúrát használ, gyors adatátvitelt kínál, másodpercenként akár több száz megabitet is felgyorsítva, és hatalmas mennyiségű adatátvitel kezelésére. Számos elektronikus eszköztervező számára ez a legelőnyösebb választás az általa viselt infrastruktúra miatt. A WiFi-t használó két eszköz közötti kommunikáció hatótávolsága körülbelül 50 méter, ami jóval magasabb, mint a Bluetooth technológiával kommunikáló eszközök.
a WiFi az IEEE 802.11 szabványcsaládon alapul, első verziója 1997-ben jelent meg. Ez a verzió akár 2mbit/s kapcsolatsebességet is képes volt biztosítani. Jelenleg a WiFi leggyakoribb szabványa a 802.11 n, amely az IEEE 802.11-en alapul, de a 802.11 ac használata is gyorsan növekszik. A legújabb verzió még gyorsabb kommunikációt biztosít, mint a 802.11 n. Bár a WiFi rendkívül alkalmas protokoll az IoT eszközök közötti kommunikációhoz, nagy energiát fogyaszt a működéséhez. Jelenleg azonban ez a legerősebb fájlátviteli protokoll a legtöbb IoT-eszköz között.
ZigBee
a ZigBee egy rövid hatótávolságú vezeték nélküli kommunikációs protokoll, amely az IEEE 802.15.4 szabványon alapul, és 2,4 GHz frekvencián működik, 250 kbps adatátviteli sebességgel. A ZigBee-t az IoT eszközök közötti hatékony kommunikációra alkalmassá tevő fő tulajdonságok az alacsony energiafogyasztás, A magas skálázhatóság, a biztonság és a tartósság, valamint a magas csomópontszám. Míg a hálózatban a csomópontok maximális száma 1024 lehet, legfeljebb 200 méteres hatótávolsággal, a ZigBee akár 128 bites AES titkosítást is használhat.
a ZigBee specifikációt (IEEE 802.15.4-2003) először decemberben ratifikálták. 14, 2004, és tette elérhetővé 2005-ben. A ZigBee protokollt ideálisan otthoni automatizáláshoz és nagy ipari létesítményekhez tervezték, ahol alacsony teljesítményre van szükség, és az otthoni vagy épület közötti adatcsere alacsony adatátviteli sebességgel ritka. A felhasználói bázis széles skálája használja a ZigBee-t az IoT eszközök közötti kommunikáció előnyben részesített módjaként.
legújabb kiadása a ZigBee 3.0, amely több ZigBee vezeték nélküli szabványnak tekinthető, amelyek összes funkcióját egybe egyesítik. Az elektromos rendszerek, mint például az utcai világítás és az elektromos fogyasztásmérők a városi területeken, amelyek alacsony energiafogyasztást igényelnek, a Zigbee protokollt használják előnyben részesített kommunikációs módként az IoT eszközök között. A ZigBee protokoll biztonsági rendszerekkel és intelligens otthonokkal is használható.
Z-Wave
a ZigBee-hez hasonlóan a Z-Wave egy alacsony fogyasztású rádiófrekvenciás kommunikációs protokoll, amelyet elsősorban otthoni automatizálási rendszerekhez és elektronikus eszközökhöz, például lámpavezérlőkhöz és érzékelőkhöz terveztek. A Z-Wave kommunikációs protokoll frekvenciája 900 MHz, a hatótávolság pedig körülbelül 30-100 méter, ezért ennek a protokollnak az interferenciája más vezeték nélküli kommunikációs protokollokkal, például a WiFi, a Bluetooth és a ZigBee (amelyek 2,4 GHz-en működnek) elhanyagolható. Az adatátviteli sebesség körülbelül 40kbps-tól 100kbps-ig terjed.
A Z-Wave egyszerűbb protokoll, mint az összes többi protokoll, ezért könnyen és sokkal gyorsabban fejleszthető. A Z-Wave-ben használt rádiófrekvenciás sáv az országára jellemző. Például van egy 868-as.42 MHz SRD sáv (Európa), 900 MHz ISM vagy 908,42 MHz sáv (Egyesült Államok), 916 MHz (Izrael), 919,82 MHz (Hongkong), 921,42 MHz (Ausztrália/Új-Zéland) és 865,2 Mhz (India).
LoRaWAN
a Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) egy olyan protokoll, amelyet elsősorban nagy hatótávolságú vezeték nélküli akkumulátorral működtetett IoT eszközökhöz szánnak regionális, nemzeti vagy globális hálózatokban. Különösen arról ismert, hogy képes nagy hatótávolságon kommunikálni a legkisebb energiafogyasztás mellett, és érzékeli a zajszint alatti jeleket. Ezt a protokollt elsősorban az intelligens városokban használják, ahol nagy hálózat van, ahol millió és millió eszköz csatlakozik egymáshoz, amelyek kevesebb energiával és memóriával működnek, alacsony költségű mobil biztonságos kommunikáció az IoT eszközökben és az ipari alkalmazások széles skálája. Ez egy adatsebesség 0,3 kbps 50kbps.
az intelligens utcai világítás a LoRaWAN protokollt használó rendszer gyakorlati példája, ahol az utcai lámpák a LoRaWAN protokollt használó LoRa átjáróval vannak összekötve. Az átjáró viszont egy felhőalkalmazáshoz kapcsolódik, amely teljes mértékben szabályozza az izzók fényerejét a környezetben lévő természetes megvilágítás alapján. Nagyban segít csökkenteni az energiafogyasztást a nappali órákban az izzók tompításával.
Near Field Communication
a Near Field Communication (NFC) egy egyszerű és biztonságos protokoll, amely megkönnyíti az IoT eszközök közötti kétirányú kommunikációt. Főleg elektromágneses indukciót használ két hurokantenna között, amelyek egymás közelében helyezkednek el a mező közelében. Kifejezetten okostelefonok számára készült, amely lehetővé teszi az ügyfelek számára, hogy érintés nélküli fizetési tranzakciókat hajtsanak végre. Ezenkívül segíti a felhasználókat a digitális tartalom elérésében és az elektronikus eszközök csatlakoztatásában. Alapvetően kiterjeszti az érintés nélküli kártyatechnológia képességét, és lehetővé teszi az IoT eszközök számára, hogy körülbelül 4 centiméternél kisebb távolságra osszák meg az információkat.
az NFC protokoll adatátviteli sebessége 106 kbps-tól 424 kbps-ig terjed. Mivel az NFC protokoll rövid hatótávolságú kommunikációs protokoll, kevesebb energiát fogyaszt. A beállítás kevesebb időt vesz igénybe, és nem igényli az eszközök párosítását. A rövid hatótávolságú kommunikáció miatt a környezetben lévő más hálózatokkal való nemkívánatos interferencia lehetősége jelentősen csökken.
IoT kommunikációs protokollok: ‘Best option’ vs. ‘best suitable option’
ma a leggyakrabban használt IoT kommunikációs protokollok a Bluetooth és a WiFi, de a Near Field kommunikáció gyorsan halad előre. Annak eldöntése, hogy a fentiekben tárgyalt kommunikációs protokoll a legjobb az IoT eszközök számára, nehéz, de a győztes az lenne, amely könnyen elérhető az újonnan gyártott IoT eszközök és telefonok többségében kényelmes áron. Bár a jelenlegi sokféle felhasználási eset alapján a “legjobb” opció megtalálása helyett inkább a “legmegfelelőbb” opció megtalálása lehet a követelményektől függően. Például, ha hatalmas mennyiségű adatot és fájlt kell átvinnie a hálózaton keresztül, akkor a WiFi lenne az ideális választás, míg ha azonnali fizetéseket szeretne végrehajtani érintés nélküli kártya technológiával, az NFC vezeti a listát. Ezért a nyertes kommunikációs protokoll teljes mértékben az elérni kívánt céloktól függ.
Kiemelt kép: