认识物联网中“运-管-边-端”02——“端”之通信协议

时间: 2024-06-04 21:42:02 |   作者: 业绩案例

  导读:在老鬼非鬼的《认识物联网中“运-管-边-端”01——“端”之硬件平台》一文中,相信我们大家对物联网中的端(即物)的硬件情况有了一个基本的认识,了解到了在基于物联网环境下对物硬件层面的各种特别的条件和主要关注点。物与物之间连连接起来,要进行数据交互或者控制,那么M2M(即物与物之间)的通信方式的选择以及通信协议的选择对物联网的重要性就不言而喻的。就变得很重要了。

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  在物联网时代,设备将以百亿级别的数量接入到整个网络中,如此大量的、分散、异构的设备,就像来自世界上不同国家的人,选择通过书信、电话、Email、视频、语音、面对面等方式来进行交流,如何让双方相互之间都能够理解对方的意思,听懂对方说的话,就显得很重要了。那么世界上不同的设备间,如果也能够有一种“语言”,就像英语一样,大家都能够说并听懂的话,万物互联将变得更加容易和必须。

  在物联网中要实现相互之间的交流,就更加需要这么一种语言,就是我们常常听到的“通信协议”。物与物之间通过这些通信协议进行数据的交互,通信,以实现Machine to Machine的连接(即M2M)。

  其实大家在生活中经常能够接触到各种各种的通信方式,比如电脑插网线、手机连WIFI,蓝牙传文件、卫星打电话,以及量子通信等等。但归结起来,其实就在于两个选择:无线通信、有线通信。

  未来的物联网时代,各种自己家里的汽车、手机、冰箱、洗衣机、耳机、热水器等等都需要接入到这个庞大的网络中,百亿级别、千亿级别的设备接入需求。如果采用大量的有线M这个层面上,可能将是如下情形:

  在无线通信中,通信距离的远近往往会和能耗直接关系。一般像距离比较远的情况下,发射出去的无线信号需要被对方接收的话,其实往往需要更大的能耗。

  在前面《认识物联网中“运-管-边-端”01——“端”之硬件平台》一种,老鬼其实说过,物联网时代中的物往往需要更低的能源消耗,才能得到更多的消费者的认可。

  如果在通信的时候,消耗的大量的能源,对于消费者而言往往时“不友好”的。由此一个低能耗的通信,在物联网时代就变得尤其突出了。

  所以,一个低功耗的无线传输方案或者通信,就让很多早已发展或新发明的通信协议,就自然而言的站到了舞台的中央.

  其实目前已经存在了很多满足物联网通信要求的协议,尤其是在互联网发展的过程中,产生了各种需求的通信协议。这些协议可以以类似Wi-Fi、RFID、NFC、ZigBee、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、GSM、GPRS、3/4/5G网络、Ethernet、RS232、RS485、USB等等模式进行通信。

  低功耗短距离协议,顾明思议,就是指该类型的物联网通信协议主要特点是功耗较低,同时有效的传输距离比较短。在当前的该类型的协议中,应用较多的尤其是在智能家居行业中应用的较多的ZigBee协议目前被很多的硬件开发商所使用。其他比如像RFID、NFC等低功耗短距离的通信协议使用也较多,老鬼将在物联网网络协议专题中进行详细介绍。

  比如像ZigBee协议目前在照明、空调、窗帘等家具设备的远程控制,电视、DVD、CD机等电器的远程遥控,无线键盘、鼠标、游戏操纵杆,工业中部分数据自动采集、分析和处理,医疗传感器、病人的紧急呼叫按钮以及一些交互式玩具中都有使用。

  低功耗短距离协议,相较于低功耗短距离协议来说,其功耗相对于而言较高,但是通信距离甚至可以到几公里以上。其中目前包括华为、阿里巴巴等推崇比较的多的或者使用较多的长距离协议主要是NB-IOT、LoRa协议。

  NB-IoT协议,即窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)。目前是很重要的一种物联网协议。该协议构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

  NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池使用寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

  LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准,低功耗一般很难覆盖远距离,远距离一般功耗高,要想马儿不吃草还要跑得远,好像难以办到。

  LoRa的名字就是远距离无线电(Long Range Radio),它最大特点是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线倍。

  至此,关于物联网中的物对于通信协议的基础要求同各位进行了一个基本交流。老鬼在后续的文章中将会陆续相信的向大家介绍其他和物联网有关的文章,包括协议的专篇介绍和协议的深度技术解读和测试,以便于您能够充分的认识和理解这些协议和他们的优劣势。

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