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如何确定万物互联的通信标准

2018-02-23 09:30
来源: 物联中国

物联网(IoT)的成功取决于可连接至世界各地的设备,而无线通信将成为实现这一目标的主要手段。无线标准种类繁多,该如何做出恰当的选择?

目前,物联网的身影在手机上随处可见,蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙等通讯技术已是众所周知。还有一些其他的技术,无论是否新技术,都为物联网应用提供了另一种选择。由于应用程序各不相同,范围、数据需求、安全性和功率需求、电池使用寿命和目标市场等,这些因素将决定如何对技术进行选择。

选择无线标准时,功耗是一个关键的考虑因素。设备是电池充电还是插板充电呢?电池充电的设备必须尽可能节约能源,限制更换电池或给电池充电的必要性。电池的类型也是一个重要的考虑因素。如果想使用硬币电池来运行设备,且几年时间都不进行更换(如温度传感器),那么,这个选择将与预期定期充电(如手表)的设备有很大的不同。

数据率也是一个重要的考虑因素。有多少数据需要在设备和用户的手机、云端或中央枢纽之间进行传输?某些无线通信技术的吞吐量比其他技术高,因此,进行适当的设计选择至关重要。例如,多媒体流应用程序需要比健康追踪器更高的吞吐量。

根据所预期的传输距离和设备的物理位置,频率和传输功率在设计决策中占了很大的比例。设备通信的频率将影响设备穿透墙壁和建筑物的能力,以及信号可以传播的总距离。一般而言,相比高频率,低频率可以更好地穿透墙壁和建筑物。

此外,还需要考虑设备需要发送数据的距离。由于应用程序的差异,可能需要远程(km),如远程农业监视器;或中程(m),如智能家居;或短程(cm),如健康跟踪器。

最后,查看网络拓扑,或设备如何彼此连接以给用户提供数据或控制环境,这一点也至关重要。是否会有一个中央枢纽,使所有的设备都与之通信?这些设备会直接与用户的移动设备通讯么?或者,每个设备都能在网格配置中相互通信么?

有了这么多的连接选项,于是更难抉择出最佳选择。接下来,让我们详细地探讨这些选项,以及它们如何与特定的设备相关联。

1 IEEE 802.11 / Wi-Fi

对于开发人员而言,Wi-Fi连接通常是一个常见的选择,尤其是在家居产品和许多消费环境中,Wi-Fi可谓无处不在。根据IEEE标准,Wi-Fi的数据传输速率可以从1 Mbps到Gbps,里程可达300 m。对于Wi-Fi 和 IoT来说,最大的挑战是电池续航时间有限。Wi-Fi供应商正使用新功能和新标准,努力降低Wi-Fi功耗,但需要一段时间才能正式推向市场。最新的IEEE 802.11 ah标准使用915 MHz频谱,数据率低至300 kbps,最高里程可达1 km,其新特性可将电池寿命延长至数月甚至数年。

标准:IEEE 802.11

频率:2.4GHz 和5GHz带宽频率为915 MHz

里程:高达300m——使用IEEE 802.11ah标准高达1km

数据率:1 Mbps~7 Gbps

2 Bluetooth 蓝牙

作为主要的短程通信标准之一,蓝牙在许多消费品市场中的地位已经变得举足轻重。预计,蓝牙将成为可穿戴产品的主要技术。

蓝牙将无线配件与智能手机或平板电脑连接起来,并可作为互联网网关使用。可穿戴式心率监测器将数据上传至云端服务器,或手机遥控的门锁向安全公司发送状态信息,这是众多物联网应用的两个案例,而这些应用都可以通过蓝牙技术来实现。

低功耗蓝牙 (BLE—智能蓝牙)是物联网应用的重要协议,它提供了与蓝牙类似的里程,却大幅降低了功耗。不过,蓝牙智能/BLE的设计并不针对文件传输,而是更适合小块数据。由于其在智能手机和许多其他移动设备上进行了广泛的整合,故而在个人设备上使用时有很多技术上的优势。互联网协议支持的最新版本将允许智能蓝牙传感器直接访问互联网。

标准:蓝牙4.2核心规范

频率:2.4GHz (ISM)

里程:50-150m (智能蓝牙/BLE)

数据率:1Mbps(智能蓝牙/BLE)

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