ponieważ liczba urządzeń IoT stale rośnie, komunikacja lub łączność między tymi urządzeniami stała się ważnym tematem do rozważenia. Według badań firmy Gartner, urządzenia Internetu rzeczy osiągną 20,4 miliarda do 2020 roku. Dostępnych jest kilka protokołów komunikacyjnych IoT, które mają różne możliwości, szybkość transmisji danych, zasięg komunikacji, moc i pamięć. I każdy z nich ma zalety i braki w zakresie jednego lub kilku z tych czynników. Niektóre z protokołów komunikacyjnych nadają się do użytku w małych urządzeniach domowych, podczas gdy kilka innych może być używanych w dużych projektach smart city.
główne protokoły komunikacyjne IoT
ponieważ Internet rzeczy stał się gorącym polem dla profesjonalistów IT, oto krótkie spojrzenie na główne protokoły komunikacyjne IoT, które są najczęściej używane wśród urządzeń IoT.
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) to ulepszona wersja Bluetooth, jednej z najstarszych i najczęściej stosowanych technologii bezprzewodowych do efektywnej komunikacji w krótkim zasięgu około 10 metrów. Koncepcja Bluetooth została zainicjowana przez Nilsa Rydbecka w Ericsson Mobile w Szwecji w 1989 roku. W latach 2001-2004 zostało to dodatkowo zoptymalizowane jako niższe zużycie energii i niższa wersja protokołu Bluetooth Low Energy protocol lub Bluetooth Smart firmy Nokia. Został zaprojektowany tak, aby oferować znacznie mniejsze zużycie energii przy zachowaniu zasięgu komunikacji. Ze względu na ten atrybut, Bluetooth jest wiodącym protokołem używanym przez urządzenia IoT. Jest obecnie używany przez wszystkie główne systemy operacyjne, takie jak iOS, Android, Windows Phone, Blackberry, OS X, Linux i Windows. Najnowsza wersja technologii Bluetooth, Wersja 5.0, dodaje innowacyjny profil obsługi protokołu internetowego. Został w pełni opracowany i zoptymalizowany pod kątem urządzeń Internetu Rzeczy.
WiFi
WiFi to kolejny powszechnie stosowany protokół do komunikacji między urządzeniami IoT. WiFi stało się nieodzowną częścią naszego życia, ponieważ wykorzystuje szeroką gamę infrastruktury, oferując szybkie transfery danych przyspieszające do setek megabitów na sekundę i możliwość obsługi ogromnych ilości transferów danych. Dla wielu projektantów urządzeń elektronicznych jest to najbardziej preferowany wybór ze względu na infrastrukturę, którą nosi. Zasięg komunikacji między dwoma urządzeniami za pomocą WiFi wynosi około 50 metrów, co jest znacznie wyższe niż urządzenia komunikujące się z technologią Bluetooth.
WiFi jest oparte na rodzinie standardów IEEE 802.11, a jego pierwsza wersja została wydana w 1997 roku. Ta wersja była zdolna do dostarczania łącza o prędkości do 2Mbit / s. Obecnie najpopularniejszym standardem WiFi jest 802.11 n, który jest oparty na IEEE 802.11, ale szybko rośnie również użycie 802.11 ac. Najnowsza wersja zapewnia jeszcze szybszą komunikację niż 802.11 n. Chociaż WiFi jest bardzo odpowiednim protokołem do komunikacji między urządzeniami IoT, zużywa dużą moc do swoich operacji. Jest to jednak najpotężniejszy protokół przesyłania plików wśród większości obecnie urządzeń IoT.
ZigBee
ZigBee to protokół komunikacji bezprzewodowej krótkiego zasięgu oparty na standardzie IEEE 802.15.4 i działa na częstotliwości 2,4 GHz z szybkością transmisji danych 250 Kb / s. Głównymi atrybutami, które sprawiają, że ZigBee nadaje się do skutecznej komunikacji między urządzeniami IoT są niskie zużycie energii, wysoka skalowalność, bezpieczeństwo i trwałość wraz z dużą liczbą węzłów. Podczas gdy maksymalna liczba węzłów w sieci może wynosić 1024 z zasięgiem do 200 metrów, ZigBee może nawet używać 128-bitowego szyfrowania AES.
Specyfikacja ZigBee (IEEE 802.15.4-2003) została po raz pierwszy ratyfikowana w grudniu. 14, 2004, i został udostępniony w 2005. Protokół ZigBee jest idealnie zaprojektowany do stosowania w automatyce domowej i dużych obiektach przemysłowych, w których wymagana jest niska moc, a wymiana danych między domem lub budynkiem jest rzadka przy niskich szybkościach transmisji danych. Istnieje szeroka gama użytkowników korzystających z ZigBee jako preferowanego trybu komunikacji między urządzeniami IoT.
jego najnowszą wersją jest ZigBee 3.0, który można uznać za kilka standardów bezprzewodowych ZigBee mających wszystkie swoje funkcje połączone w jeden. Systemy elektryczne, takie jak oświetlenie uliczne i liczniki energii elektrycznej w obszarach miejskich, które wymagają niskiego zużycia energii, wykorzystują protokół ZigBee jako preferowany sposób komunikacji między urządzeniami IoT. Protokół ZigBee może być również używany z systemami bezpieczeństwa i inteligentnymi domami.
Z-Wave
podobnie jak ZigBee, Z-Wave jest protokołem komunikacji radiowej o niskiej mocy, który jest przeznaczony głównie dla systemów automatyki domowej i urządzeń elektronicznych, takich jak sterowniki lamp i czujniki. Częstotliwość protokołu komunikacyjnego Z – Wave wynosi 900 MHz, a zasięg wynosi około 30-100 metrów, dlatego zakłócenia tego protokołu z innymi protokołami komunikacji bezprzewodowej, takimi jak WiFi, Bluetooth i ZigBee (które działają w paśmie 2,4 GHz) są znikome. Jego szybkość transmisji danych waha się w przybliżeniu od 40kbps do 100kbps.
Z-Wave jest prostszym protokołem niż wszystkie inne, dlatego może być rozwijany łatwo i w znacznie szybszym tempie. Pasmo częstotliwości radiowych używane w Z-Wave jest specyficzne dla jego kraju. Na przykład, jest 868.42 MHz SRD (Europa), 900 MHz ISM lub 908,42 MHz (Stany Zjednoczone), 916 MHz (Izrael), 919,82 MHz (Hongkong), 921,42 MHz (Australia/Nowa Zelandia) i 865,2 Mhz (Indie).
LoRaWAN
Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) to protokół przeznaczony głównie do bezprzewodowych urządzeń IoT dalekiego zasięgu zasilanych bateryjnie w sieciach regionalnych, krajowych lub globalnych. Jest szczególnie znany ze swojej zdolności do komunikacji w dalekim zasięgu przy najmniejszym zużyciu energii i wykrywa sygnały poniżej poziomu hałasu. Protokół ten jest używany głównie w inteligentnych miastach, gdzie istnieje duża sieć z milionami i milionami urządzeń połączonych ze sobą, które działają z mniejszą mocą i pamięcią, tanią mobilną bezpieczną komunikacją w urządzeniach IoT i szeroką gamą zastosowań przemysłowych. Ma szybkość transmisji danych od 0.3 kbps do 50kbps.
Inteligentne oświetlenie uliczne jest praktycznym przykładem systemu wykorzystującego protokół LoRaWAN, gdzie światła uliczne są połączone z bramą LoRa, która wykorzystuje protokół LoRaWAN. Brama z kolei jest podłączona do aplikacji w chmurze, która całkowicie kontroluje jasność żarówek w oparciu o naturalne oświetlenie obecne w środowisku. Znacznie pomaga w zmniejszeniu zużycia energii w ciągu dnia, ściemniając żarówki.
Near Field Communication
Near Field Communication (NFC) to prosty i bezpieczny protokół, który ułatwia dwukierunkową komunikację między urządzeniami IoT. Wykorzystuje głównie indukcję elektromagnetyczną między dwiema antenami pętlowymi znajdującymi się wewnątrz siebie w pobliżu pola. Został zaprojektowany specjalnie dla smartfonów, umożliwiając klientom dokonywanie zbliżeniowych transakcji płatniczych. Pomaga również użytkownikom uzyskać dostęp do treści cyfrowych i podłączyć urządzenia elektroniczne. Zasadniczo rozszerza możliwości technologii kart bezstykowych i umożliwia urządzeniom IoT udostępnianie informacji w odległości około mniejszej niż 4 centymetry.
szybkość transmisji danych protokołu NFC wynosi od 106kbps do 424kbps. Ponieważ protokół NFC jest protokołem komunikacyjnym bliskiego zasięgu, zużywa mniej energii. Konfiguracja zajmuje mniej czasu i nie wymaga parowania urządzeń. Ze względu na komunikację krótkiego zasięgu, możliwość niepożądanych zakłóceń z innymi sieciami obecnymi w środowisku jest znacznie zmniejszona.
protokoły komunikacyjne IoT: „najlepsza opcja” vs. „najlepsza odpowiednia opcja”
obecnie najczęściej stosowanymi protokołami komunikacyjnymi IoT są Bluetooth i WiFi, ale komunikacja bliskiego zasięgu szybko się rozwija. Decyzja o tym, który protokół komunikacyjny omówiony powyżej jest najlepszy dla urządzeń IoT, jest trudna, ale zwycięzcą byłby ten, który jest łatwo dostępny w większości nowo produkowanych urządzeń i telefonów IoT w wygodnym tempie. Chociaż, w oparciu o obecną szeroką gamę przypadków użycia, zamiast znaleźć „najlepszą” opcję, może to być raczej kwestia znalezienia” najlepiej pasującej ” opcji w zależności od wymagań. Na przykład, jeśli chcesz przesyłać ogromne ilości danych i plików przez sieć, WiFi byłoby idealnym wyborem, natomiast jeśli chcesz dokonywać natychmiastowych płatności za pomocą technologii kart zbliżeniowych, NFC będzie na szczycie listy. Dlatego zwycięski protokół komunikacyjny całkowicie zależy od celów, które próbujesz osiągnąć.
polecany obraz: