Como o número de IoT dispositivos aumenta continuamente, a comunicação ou a conectividade entre os dispositivos tornou-se um tópico importante para refletir. De acordo com a pesquisa de Gartner, a Internet de dispositivos Things atingirá 20,4 bilhões até 2020. Existem vários protocolos de comunicação IoT disponíveis, e eles têm diferentes capacidades, taxas de dados, alcance de comunicação, potência e memória. E cada um deles tem vantagens e falhas em termos de um ou vários desses fatores. Alguns dos protocolos de comunicação são adequados para uso em pequenos eletrodomésticos, enquanto outros podem ser usados em grandes projetos de cidades inteligentes.
principais protocolos de comunicação da IoT
como a IoT se tornou um campo quente para profissionais de TI, aqui está um breve olhar para os principais protocolos de comunicação da IoT que são os mais comumente usados entre os dispositivos da IoT.
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) é uma versão melhorada do Bluetooth, uma das mais antigas e mais amplamente utilizadas tecnologias sem fio para a comunicação eficaz dentro do curto alcance de aproximadamente 10 metros. The concept of Bluetooth was initiated by Nils Rydbeck at Ericsson Mobile in Sweden in 1989. Entre 2001 e 2004, este foi ainda mais otimizado como menor consumo de energia e versão de baixo custo Bluetooth protocolo de baixa energia ou Bluetooth Smart pela Nokia. Foi projetado para oferecer um consumo de energia significativamente reduzido, mantendo a gama de comunicação. Devido a este atributo, Bluetooth é o protocolo principal usado por dispositivos IoT. É atualmente usado por todos os principais sistemas operacionais, tais como iOS, Android, Windows Phone, Blackberry, OS X, Linux e Windows. A última versão da tecnologia Bluetooth, Versão 5.0, adiciona um perfil inovador de Suporte de Protocolo de Internet. Ele foi completamente desenvolvido e otimizado para dispositivos de Internet de coisas.
Wi-Fi
Wi-Fi é outro protocolo amplamente utilizado para a comunicação entre dispositivos IoT. O Wi-Fi tornou-se uma parte indispensável das nossas vidas, uma vez que utiliza uma vasta gama de infra-estruturas, oferecendo transferências rápidas de dados que aceleram até centenas de megabits por segundo e a capacidade de lidar com enormes quantidades de transferências de dados. Para muitos designers de dispositivos eletrônicos, esta é a escolha mais preferida por causa da infra-estrutura que carrega. O alcance para a comunicação entre dois dispositivos usando Wi-Fi é de aproximadamente 50 metros, o que é muito maior do que os dispositivos que se comunicam com a tecnologia Bluetooth.
Wi-Fi é baseado na família de padrões IEEE 802.11, e sua primeira versão foi lançada em 1997. Esta versão foi capaz de entregar Até 2Mbit/s velocidades de ligação. Atualmente, o padrão mais comum de Wi-Fi é 802.11 n, que é baseado no IEEE 802.11, mas o uso do 802.11 ac também está aumentando rapidamente. A última versão fornece uma comunicação ainda mais rápida do que 802.11 n. Embora o Wi-Fi seja um protocolo altamente adequado para a comunicação entre dispositivos IoT, ele consome alta potência para suas operações. No entanto, é o protocolo mais poderoso para transferências de arquivos entre a maioria dos dispositivos IoT atualmente.ZigBee é um protocolo de comunicação sem fio de curto alcance baseado na norma IEEE 802.15.4 e opera na frequência de 2,4 GHz com uma taxa de dados de 250kbps. Os principais atributos que tornam o ZigBee adequado para uma comunicação eficaz entre dispositivos IoT são baixo consumo de energia, alta escalabilidade, segurança e durabilidade, juntamente com altas contagens de nós. Enquanto o número máximo de nós na rede pode ser de 1024 com um alcance de até 200 metros, ZigBee pode até mesmo usar criptografia AES de 128 bits.
ZigBee specification (IEEE 802.15.4-2003) was first ratified on Dec. 14, 2004, e foi disponibilizado em 2005. O protocolo ZigBee é idealmente projetado para uso em automação doméstica e grandes locais industriais onde a baixa potência é necessária, e o intercâmbio de dados entre casa ou edifício é pouco frequente a baixas taxas de dados. Há uma vasta gama de bases de usuários usando ZigBee como o modo preferido de comunicação entre dispositivos IoT.
seu último lançamento é ZigBee 3.0, que pode ser considerado como vários padrões sem fio ZigBee tendo todas as suas características combinadas em um. Os sistemas elétricos, como iluminação de rua e contadores elétricos em áreas urbanas que exigem baixo consumo de energia, usam o protocolo ZigBee como seu modo de comunicação preferido entre os dispositivos IoT. O protocolo ZigBee também pode ser usado com sistemas de segurança e casas inteligentes.
Z-Wave
Similar a ZigBee, Z-Wave é um protocolo de comunicação de baixa potência de radiofrequência que é principalmente projetado para sistemas de automação doméstica e dispositivos eletrônicos, tais como controladores de lâmpadas e sensores. A frequência do Protocolo de comunicação de ondas Z é 900MHz, e o alcance é de cerca de 30-100 metros, e é por isso que a interferência deste protocolo com outros protocolos de comunicação sem fio, como WiFi, Bluetooth, e ZigBee (que estão operando a 2,4 GHz) é negligenciável. Sua taxa de dados varia aproximadamente de 40kbps a 100kbps.
Z-Wave é um protocolo mais simples do que todos os outros protocolos lá fora, e, portanto, pode ser desenvolvido facilmente e a um ritmo muito mais rápido. A banda de radiofrequências utilizada na onda Z é específica do seu país. Por exemplo, há um 868.42 MHz SRD banda (Europa), uma de 900 MHz ISM ou 908.42 MHz (Estados Unidos), 916 MHz (Israel), 919.82 MHz (Hong Kong), 921.42 MHz (Austrália/Nova Zelândia), e 865.2 Mhz (Índia).
LoRaWAN
Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) é um protocolo que é principalmente destinado a dispositivos de IoT operados por baterias de longo alcance em redes regionais, nacionais ou globais. É especificamente conhecida por sua capacidade de se comunicar em longo alcance com o menor consumo de energia e detecta os sinais abaixo do nível de ruído. Este protocolo é usado principalmente em cidades inteligentes, onde há uma grande rede com milhões e milhões de dispositivos conectados uns aos outros que funcionam com menos energia e memória, móveis de baixo custo de comunicação seguro na IoT dispositivos, e uma ampla gama de aplicações industriais. Tem uma taxa de dados de 0,3 kbps a 50kbps.
Smart street lighting is a practical example of the system using LoRaWAN protocol, where the street lights are connected with the LoRa gateway that uses LoRaWAN protocol. O portal, por sua vez, está conectado a uma aplicação em nuvem que controla completamente o brilho das lâmpadas com base na iluminação natural presente no ambiente. Ele ajuda muito na redução do consumo de energia durante o dia ao escurecer as lâmpadas.
Near Field Communication
Near Field Communication (NFC) é um protocolo simples e seguro que torna a comunicação bidirecional ligando entre dispositivos IoT mais fácil. Ele usa principalmente indução eletromagnética entre duas antenas de laço localizadas entre si perto do campo. Ele é projetado especificamente para smartphones que permitem aos clientes fazer transações de pagamento sem contato. Ele também ajuda os usuários a acessar conteúdo digital e conectar dispositivos eletrônicos. Basicamente, ele amplia a capacidade de tecnologia de cartão sem contato e permite que dispositivos de IoT compartilhem informações a uma distância de aproximadamente menos de 4 centímetros.
a taxa de dados do protocolo NFC varia de 106kbps a 424kbps. Como o protocolo NFC é um protocolo de comunicação de curto alcance, consome menos energia. Demora menos tempo para configurar e não requer o emparelhamento de dispositivos. Devido à comunicação de curto alcance, a possibilidade de interferência indesejada com outras redes presentes no ambiente é muito reduzida.
protocolos de comunicação IoT: ‘melhor opção’ vs. ‘melhor opção adequada’
hoje os protocolos de comunicação IoT mais usados São Bluetooth e Wi-Fi, mas a comunicação perto do campo está avançando rapidamente. Decidir sobre qual protocolo de comunicação discutido acima é o melhor para dispositivos de IoT é difícil, mas o vencedor seria aquele que está facilmente disponível na maioria dos recém-fabricados dispositivos de IoT e telefones a uma taxa confortável. Embora, com base na grande variedade atual de casos de uso, em vez de encontrar a opção “melhor”, poderia ser uma questão de encontrar a opção “melhor-adequada”, dependendo dos Requisitos. Por exemplo, se você precisar transferir grandes quantidades de dados e arquivos sobre a rede, Wi-Fi seria a escolha ideal, enquanto que se você quiser fazer pagamentos instantâneos com tecnologia de cartão sem contato, a NFC vai topar a lista. Portanto, o protocolo de comunicação vencedor depende inteiramente dos objetivos que você está tentando alcançar.
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