när antalet IoT-enheter kontinuerligt ökar har kommunikationen eller anslutningen mellan dessa enheter blivit ett viktigt ämne att fundera över. Enligt Gartners forskning kommer Internet of Things-enheter att nå 20,4 miljarder år 2020. Det finns flera IoT-kommunikationsprotokoll tillgängliga och de har olika funktioner, datahastigheter, kommunikationsområde, kraft och minne. Och var och en av dem har fördelar och brister när det gäller en eller flera av dessa faktorer. Några av kommunikationsprotokollen är lämpliga för användning i små hushållsapparater, medan flera andra kan användas i stora smarta stadsprojekt.
stora IoT-kommunikationsprotokoll
eftersom IoT har blivit ett hett fält för IT-proffs, här är en kort titt på stora IoT-kommunikationsprotokoll som är de vanligaste bland IoT-enheterna.
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) är en förbättrad version av Bluetooth, en av de äldsta och mest använda trådlösa teknikerna för effektiv kommunikation inom kort räckvidd på cirka 10 meter. Konceptet Bluetooth initierades av Nils Rydbeck på Ericsson Mobile i Sverige 1989. Mellan 2001 och 2004 optimerades detta ytterligare som lägre strömförbrukning och lägre kostnad version Bluetooth Low Energy protocol eller Bluetooth Smart av Nokia. Den har utformats för att erbjuda betydligt minskad strömförbrukning samtidigt som kommunikationsområdet bibehålls. På grund av detta attribut är Bluetooth det ledande protokollet som används av IoT-enheter. Det används för närvarande av alla större operativsystem som iOS, Android, Windows Phone, Blackberry, OS X, Linux och Windows. Den senaste versionen av Bluetooth-teknik, Version 5.0, lägger till en innovativ Supportprofil för Internetprotokoll. Det har blivit helt utvecklat och optimerat för Internet of Things-enheter.
WiFi
WiFi är ett annat allmänt använt protokoll för kommunikation mellan IoT-enheter. WiFi har blivit en oumbärlig del av våra liv eftersom den använder ett brett utbud av infrastruktur, som erbjuder snabba dataöverföringar som påskyndar hundratals megabit per sekund och förmågan att hantera enorma mängder dataöverföringar. För många elektroniska enhetsdesigners är detta det mest föredragna valet på grund av den infrastruktur som den bär. Räckvidden för kommunikation mellan två enheter med WiFi är cirka 50 meter, vilket är mycket högre än enheterna som kommunicerar med Bluetooth-teknik.
WiFi är baserat på IEEE 802.11-familjen av standarder, och den första versionen släpptes 1997. Denna version kunde leverera upp till 2mbit / s länkhastigheter. För närvarande är den vanligaste standarden för WiFi 802.11 n, som är baserad på IEEE 802.11, men användningen av 802.11 ac ökar också snabbt. Den senaste versionen ger ännu snabbare kommunikation än 802.11 n. Även om WiFi är ett mycket lämpligt protokoll för kommunikation mellan IoT-enheter, förbrukar det hög effekt för sin verksamhet. Det är dock det mest kraftfulla protokollet för filöverföringar bland de flesta IoT-enheter för närvarande.
ZigBee
ZigBee är ett kortdistans trådlöst kommunikationsprotokoll baserat på IEEE 802.15.4-standarden och arbetar med frekvensen 2.4 GHz med en 250kbps datahastighet. De viktigaste attributen som gör ZigBee lämplig för effektiv kommunikation mellan IoT-enheter är låg strömförbrukning, hög skalbarhet, säkerhet och hållbarhet tillsammans med höga nodantal. Medan det maximala antalet noder i nätverket kan vara 1024 med en räckvidd på upp till 200 meter, kan ZigBee till och med använda 128 bitars AES-kryptering.
ZigBee-specifikationen (IEEE 802.15.4-2003) ratificerades först den Dec. 14, 2004, och gjordes tillgänglig 2005. ZigBee-protokollet är idealiskt utformat för användning i hemautomatisering och stora industriområden där låg effekt krävs, och datautbyte mellan hem eller byggnad är sällsynt vid låga datahastigheter. Det finns ett stort utbud av användarbas med ZigBee som det föredragna kommunikationssättet mellan IoT-enheter.
den senaste versionen är ZigBee 3.0, som kan betraktas som flera trådlösa ZigBee-standarder som har alla sina funktioner kombinerade till en. De elektriska systemen som gatubelysning och elmätare i stadsområden som kräver låg strömförbrukning använder ZigBee-protokollet som deras föredragna kommunikationssätt bland IoT-enheter. ZigBee-protokollet kan också användas med säkerhetssystem och smarta hem.
Z-Wave
i likhet med ZigBee är Z-Wave ett radiofrekvenskommunikationsprotokoll med låg effekt som främst är utformat för hemautomatiseringssystem och elektroniska enheter som lampkontroller och sensorer. Frekvensen för Z-Wave-kommunikationsprotokollet är 900MHz och intervallet är cirka 30-100 meter, varför störningen av detta protokoll med andra trådlösa kommunikationsprotokoll som WiFi, Bluetooth och ZigBee (som arbetar vid 2, 4 GHz) är försumbar. Dess datahastighet varierar ungefär från 40kbps till 100kbps.
Z-Wave är ett enklare protokoll än alla andra protokoll där ute, och därför kan det utvecklas enkelt och i mycket snabbare takt. Radiofrekvensbandet som används i Z-Wave är specifikt för sitt land. Till exempel finns det en 868.42 MHz SRD-band (Europa), ett 900 MHz ISM-eller 908,42 MHz-band (USA), 916 MHz (Israel), 919,82 MHz (Hong Kong), 921,42 MHz (Australien/Nya Zeeland) och 865,2 Mhz (Indien).
LoRaWAN
Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) är ett protokoll som främst är avsett för trådlösa batteridrivna IoT-enheter med lång räckvidd i regionala, nationella eller globala nätverk. Det är särskilt känt för sin förmåga att kommunicera i långväga med minst strömförbrukning och detekterar signalerna under Ljudnivån. Detta protokoll används främst i smarta städer, där det finns ett stort nätverk med miljoner och Miljoner enheter anslutna till varandra som fungerar med mindre ström och minne, billig mobil säker kommunikation i IoT-enheter och ett brett utbud av industriella applikationer. Den har en datahastighet på 0,3 kbps till 50 kbps.
Smart gatubelysning är ett praktiskt exempel på systemet som använder LoRaWAN-protokollet, där gatubelysningen är ansluten till LoRa gateway som använder LoRaWAN-protokollet. Gatewayen är i sin tur ansluten till en molnapplikation som helt styr ljusstyrkan hos glödlampor baserat på den naturliga belysningen som finns i miljön. Det hjälper till att minska strömförbrukningen under dagtid genom att dämpa glödlamporna.
Near Field Communication
Near Field Communication (NFC) är ett enkelt och säkert protokoll som underlättar tvåvägskommunikationen mellan IoT-enheter. Den använder främst elektromagnetisk induktion mellan två slingantenner belägna i varandra nära fältet. Den är speciellt utformad för smartphones så att kunderna kan göra kontaktlösa betalningstransaktioner. Det hjälper också användarna att komma åt digitalt innehåll och ansluta elektroniska enheter. I grund och botten utökar den förmågan hos kontaktlös kortteknik och gör det möjligt för IoT-enheter att dela information på ett avstånd av ungefär mindre än 4 centimeter.
datahastigheten för NFC-protokollet varierar från 106kbps till 424kbps. Eftersom NFC-protokollet är ett kortdistanskommunikationsprotokoll förbrukar det mindre ström. Det tar mindre tid att installera och kräver inte parning av enheter. På grund av kortdistanskommunikation minskar risken för oönskade störningar med andra nätverk som finns i miljön kraftigt.
IoT-kommunikationsprotokoll: ’bästa alternativet’ vs. ’bästa lämpliga alternativet’
idag är de vanligaste IoT-kommunikationsprotokollen Bluetooth och WiFi, men nära fältkommunikation går snabbt framåt. Att bestämma vilket kommunikationsprotokoll som diskuteras ovan är bäst för IoT-enheter är svårt, men vinnaren skulle vara den som är lätt tillgänglig i de flesta nytillverkade IoT-enheter och telefoner till en bekväm takt. Även om, baserat på det nuvarande breda utbudet av användningsfall, istället för att hitta det ”bästa” alternativet, kan det snarare vara en fråga om att hitta det ”bäst lämpliga” alternativet beroende på kraven. Om du till exempel behöver överföra stora mängder data och filer över nätverket, skulle WiFi vara det perfekta valet, medan om du vill göra omedelbara betalningar med kontaktlös kortteknik kommer NFC att toppa listan. Därför beror det vinnande kommunikationsprotokollet helt på de mål du försöker uppnå.
utvalda bilder: