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IoT網(wǎng)關(guān)平臺與應用

2017年08月01日09:43:28 本網(wǎng)站 我要評論(2)字號:T | T | T

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和通用網(wǎng)關(guān)平臺設計挑戰探討


 


Indar Prakash Singhal

意法半導體

印度大諾伊達

indar.singhal@st.com

Prashant Pandey

意法半導體

印度大諾伊達

prashant-mpa.pandey@st.com

Raunaque Mujeeb Quaiser

意法半導體

印度大諾伊達

raunaque.quaiser@st.com


 



摘要有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)將能實(shí)現資源利用高效化、智能化的論述提高了科技界以及消費者對物聯(lián)網(wǎng)的期待。物聯(lián)網(wǎng)(IoT)需要給我們周?chē)娜沼梦锲罚ㄎ铮┰黾痈兄吐?lián)網(wǎng)功能,將其變成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。不過(guò),受到功率大小和運算能力限制,直接將物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)連接到公共網(wǎng)絡(luò )有時(shí)是行不通的。IoT網(wǎng)關(guān)能夠利用適合的聯(lián)網(wǎng)技術(shù),把資源有限的“物”連接到規模更大的網(wǎng)絡(luò )。有多種技術(shù)可用于“物”與網(wǎng)關(guān)之間的連接通信。同樣,IoT網(wǎng)關(guān)與云端的通信也有多種網(wǎng)絡(luò )協(xié)議可用。IoT網(wǎng)關(guān)設計面臨很多挑戰和難題,例如,數據安全、身份驗證和設備開(kāi)通。對于一個(gè)具體應用,做出正確的選擇,不是一件小事。本文介紹一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋IoT網(wǎng)關(guān)平臺架構,該網(wǎng)關(guān)平臺靈活可變,支持不同的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。我們還將探討“物”與“云”通過(guò)IoT網(wǎng)關(guān)平臺交換信息所需的多種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。本文有助于設計人員開(kāi)發(fā)安全、靈活、可擴展的IoT網(wǎng)關(guān)。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)(IoT),無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋,RF傳感器節點(diǎn), 6LoWPAN,Wi-Fi,藍牙,NFC , Sub GHz

前言

物聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)物品互聯(lián)網(wǎng),這里的物品(物)內部有電子系統,具有感知和上報功能,支持遠程控制,有時(shí)還能做出簡(jiǎn)單的決策。與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的其它常用術(shù)語(yǔ)包括M2M(機器間通信)IoE(萬(wàn)物互聯(lián))。將內部有電子系統的物品連接到網(wǎng)絡(luò )的概念由來(lái)已久。大致瀏覽一下相關(guān)資料后發(fā)現,物聯(lián)網(wǎng)似乎不是什么新概念。不過(guò),物聯(lián)網(wǎng)和傳統的機器間通信還是略有不同的。物聯(lián)網(wǎng)的目標是將所有能夠與用戶(hù)互動(dòng)的設備(物)都連接在一起,包括通常不聯(lián)網(wǎng)的設備,實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)。第二個(gè)不同之處是,物聯(lián)網(wǎng)打算沿用現有的基于IP的網(wǎng)絡(luò ),建立一個(gè)全球規模的物聯(lián)網(wǎng),而這一代機器間通信技術(shù)則是建立專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò )基礎設施。物聯(lián)網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)的概念可提高物聯(lián)網(wǎng)延伸距離,同時(shí)也使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)面臨一些獨特的挑戰。其中一個(gè)挑戰是,受限于系統內存、數據存儲容量和計算能力,很多物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)無(wú)法直接連接基于IP的網(wǎng)絡(luò )。IoT網(wǎng)關(guān)可以填補這塊空白,在基于IP的公共網(wǎng)絡(luò )與本地物聯(lián)網(wǎng)之間架起一座網(wǎng)絡(luò )橋梁,同時(shí)還能提供數據安全、存儲和處理服務(wù),盡可能地提高物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)終端設備的成本效益和能效。此外,網(wǎng)關(guān)還能讓網(wǎng)內設備使用不同的通信技術(shù)相互對話(huà)。不幸地是,影響設計的不確定因素太多,設計一個(gè)面向未來(lái)的IoT網(wǎng)關(guān)是一項十分艱巨的任務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)碎片化嚴重,廠(chǎng)商數以萬(wàn)計,缺少統一的標準。目前有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)規范過(guò)多,每家科技企業(yè)都各自為陣,只推廣自有技術(shù)。本文旨在于概述目前市場(chǎng)所有的可用技術(shù),不深入介紹廠(chǎng)商的具體通信協(xié)議。

 

IoT網(wǎng)關(guān)的設計挑戰

      節點(diǎn)連接: 將網(wǎng)關(guān)連接到物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn),需要選用一種近距離射頻(RF)通信技術(shù)。選擇射頻技術(shù)時(shí)需要比較各種參數,例如頻帶、調制方法、信道數量、數據速率、延遲、穩健性等。此外,還要考慮本地行業(yè)法規的相關(guān)規定。如果是節點(diǎn)類(lèi)型相同的同構網(wǎng)絡(luò ),射頻技術(shù)選擇就比較容易。相反,如果網(wǎng)內有多種不同的節點(diǎn),有不同的需求,射頻選擇就會(huì )復雜很多。

      后臺連接: IoT網(wǎng)關(guān)與節點(diǎn)的連接可以使用近距離射頻技術(shù),而網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)的連接則需要遠距離通信技術(shù)。選擇這項技術(shù)時(shí)需要考慮帶寬需求和本地現有可用的連接技術(shù),還要考慮是否是關(guān)鍵應用。因為每個(gè)地區的網(wǎng)絡(luò )連接技術(shù)都不盡相同,所以準備多個(gè)后臺連接方法是一個(gè)不錯的主意。

      管理服務(wù)器: 物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)作為獨立的實(shí)體,通常不接受網(wǎng)絡(luò )設備(通過(guò)網(wǎng)關(guān))的訪(fǎng)問(wèn)請求。較為普遍做法是通過(guò)中央服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn),同時(shí)IoT網(wǎng)關(guān)為服務(wù)器提供通信支持,因此,我們需要選擇網(wǎng)關(guān)與管理服務(wù)器之間的通信協(xié)議。

      本地智能: 在真云架構中,節點(diǎn)將全部數據發(fā)送到云端進(jìn)行處理和控制。不過(guò),這種設定并不是很理想,因為毫無(wú)價(jià)值的數據也會(huì )發(fā)到云服務(wù)器,導致帶寬浪費、服務(wù)器負荷增加,甚至連接斷開(kāi)時(shí)還會(huì )丟失數據。邊緣計算概念解決了這個(gè)問(wèn)題。如果IoT網(wǎng)關(guān)在本地承擔大部分決策工作,只向云端發(fā)送過(guò)慮后的有價(jià)值的數據,系統運行將會(huì )變得更加高效。出于靈活性考慮,網(wǎng)關(guān)決策邏輯可以由服務(wù)器設定。本地智能程度和類(lèi)型取決于實(shí)際應用,如果會(huì )影響網(wǎng)關(guān)設計決策,應給予深度考慮。

      需要考慮的功率因素: 網(wǎng)關(guān)電源也會(huì )影響我們的設計定案。因為廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)設備,所以傳感器網(wǎng)絡(luò )應盡可能從環(huán)境中汲取能量。

      數據安全: 這是決定大規模物聯(lián)網(wǎng)能成敗的關(guān)鍵要素。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )成更多應用(某些應用實(shí)際上是關(guān)鍵應用)的重要組成部分,數據安全變得更加重要。安全問(wèn)題應落實(shí)到每一個(gè)設計階段,而在設計任務(wù)全部完成后再增加安全功能的做法是錯誤的。

      可維護: 這是一個(gè)經(jīng)常被忽視的需求。歷史經(jīng)驗告訴我們,沒(méi)有系統是完美無(wú)缺的。不管部署前做過(guò)多少測試,部署后還會(huì )發(fā)現安全缺陷、隱患和漏洞。IoT網(wǎng)關(guān)和節點(diǎn)必須支持現場(chǎng)維護和更新功能。設備維護不應只依賴(lài)遠程維護,還應有更多的聯(lián)網(wǎng)方法可選。

下面我們詳細討論現有聯(lián)網(wǎng)技術(shù),以及每種連接技術(shù)可用于哪些場(chǎng)景。

節點(diǎn)連接技術(shù)

目前,藍牙、Wi-Fi、NFC、ZigBee是大家非常熟悉的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。此外,新興聯(lián)網(wǎng)技術(shù),例如Sub GHz、Thread、ANT、Z-Wave,可直接用于智能家居、智慧城市、智能照明和智能表計。

根據實(shí)際應用情況,功耗、數據速率、工作頻率、電池續航能力是決定選擇哪一種或一些聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要因素。本文后面的表1比較了當今主要無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的特性。

后臺連接:

網(wǎng)關(guān)與管理服務(wù)器(后臺)的連接需要選擇回程連接技術(shù)以及通信協(xié)議;爻踢B接是IoT網(wǎng)關(guān)到ISP互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商端點(diǎn)之間的遠距離連接。2G/3G/LTE等移動(dòng)通信技術(shù)是當前較熱的回程鏈路技術(shù)。此外,智能路燈等應用還可以使用電力線(xiàn)通信(PLC)技術(shù)。高帶寬應用可以選用光纖通信技術(shù)。沒(méi)有被移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )覆蓋的邊遠地區,可以選用衛星通信或微波點(diǎn)對點(diǎn)連接技術(shù)。

 

通信協(xié)議

有很多通信協(xié)議可用于IoT網(wǎng)關(guān)與云服務(wù)器之間的通信。這里我們討論一些比較熱門(mén)的技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)。

Plain HTTP: 這是目前普及度較高的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議,被服務(wù)器廠(chǎng)商廣泛接受,得到互聯(lián)網(wǎng)標準的支持,兼容性問(wèn)題較少,無(wú)縫支持RESTful API。不過(guò),這項技術(shù)的缺點(diǎn)是開(kāi)銷(xiāo)太大,體現在HTTP報頭和基于文本的格式方面。Plain HTTP雖然運行在TCP之上,但還是一種無(wú)狀態(tài)協(xié)議,不適合即時(shí)通信應用?蛻(hù)端必須發(fā)送一個(gè)請求信號,才能收到服務(wù)器的應答(命令)。為收到服務(wù)器的更新信息,客戶(hù)端必須不斷地輪詢(xún)服務(wù)器。

CoAP: 資源受限型應用協(xié)議,可以認為是二進(jìn)制版的HTTP,對HTTP協(xié)議的一些局限性做了改進(jìn),擁有非常準確的報頭,支持二進(jìn)制數據格式,因此降低了開(kāi)銷(xiāo);可運行在TCP或其它傳輸層甚至SMS之上。CoAP數據包很容易轉換成HTTP包。不過(guò),因為缺乏對互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的支持,此技術(shù)不能很好地兼容防火墻、代理服務(wù)器和路由器。因此,這項協(xié)議通常只適用于傳感器網(wǎng)絡(luò )內的私有網(wǎng)絡(luò )。

Web sockets: 這是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)標準支持的新的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議,采用與HTTP相同的尋址和握手方法,兼容現有網(wǎng)絡(luò )基礎設施。在完成握手對話(huà)后,立即轉換成TCP之上的雙工通信,適合即時(shí)雙向通信,特別適合主機共享的虛擬主機環(huán)境和代理服務(wù)器后面的網(wǎng)關(guān)。

MQTT: 也是一個(gè)深受市場(chǎng)歡迎的運行在TCP層之上(可選)的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議,有一個(gè)主題訂閱模式,更適合向相關(guān)網(wǎng)關(guān)廣播信息,同時(shí)還適用于網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通信,具有一些適合物聯(lián)網(wǎng)應用的功能,例如,較后一條消息永久存在和遺囑消息。

AMQP: 這或許是較適合網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通信的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。該協(xié)議的作用相當于一個(gè)存儲隊列,即便臨時(shí)斷網(wǎng),也確保數據包不會(huì )丟失。

      XMPP: 可擴展消息處理與現場(chǎng)協(xié)議,是聊天客戶(hù)端廣泛使用的即時(shí)通信協(xié)議,對很多功能進(jìn)行了標準化,例如,用戶(hù)驗證和消息ID。不過(guò),因為技術(shù)規范十分復雜,數據交換采用冗長(cháng)的XML格式,所以不適合物聯(lián)網(wǎng)應用。



1: 意法半導體的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋解決方案

 


IoT網(wǎng)關(guān)平臺架構

這里介紹一個(gè)我們自主開(kāi)發(fā)的靈活可變的傳感器數據監控設計方案。傳感器數據監控是一種普通應用,對安全或可靠性沒(méi)有特殊的要求。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋IoT網(wǎng)關(guān): 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是基于STM32IoT網(wǎng)關(guān)平臺方案,提供多種不同的通信連接技術(shù),如圖1所示。通信系統由藍牙、Wi-Fi、Sub-GHzNFC近距離通信組成。每種通信技術(shù)都有自身的優(yōu)勢。Wi-Fi用于在網(wǎng)關(guān)平臺與云端平臺之間傳輸物或節點(diǎn)數據,藍牙用于網(wǎng)關(guān)平臺與安卓應用程序之間交換物或節點(diǎn)數據,而Sub-GHz技術(shù)用于在網(wǎng)關(guān)平臺與物或節點(diǎn)之間傳送數據。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋平臺上,藍牙、Wi-FiSub-GHz模塊通過(guò)UART線(xiàn)與STM32通信,而NFC收發(fā)器通過(guò)SPI線(xiàn)與STM32通信,如何確保STM32微控制器與不同的通信設備配合而不會(huì )延遲,高效處理所有請求,是這個(gè)平臺設計的一大挑戰。這個(gè)網(wǎng)關(guān)平臺架構可以幫助我們利用不同的通信技術(shù)滿(mǎn)足不同的用例需求。我們在這個(gè)網(wǎng)關(guān)方案上增加一個(gè)應用層,充當云應用與物之間的網(wǎng)絡(luò )橋梁。這個(gè)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò )的操作系統是Contiki OS。手機應用軟件通過(guò)藍牙接口與網(wǎng)關(guān)通信。 

主要通信元件

Sub-GHz模塊: 網(wǎng)關(guān)通過(guò)SPIRIT1 Sub-GHz模塊與6LoWPAN網(wǎng)絡(luò )中的“物”通信。SPIRIT1模塊是超低功耗的高集成度射頻模塊,支持868 MHz / 915 Mhz ISM雙頻工作。該模塊基于SPIRIT1 RF sub-GHz收發(fā)器(內置SMPS電源)、STM32L1微控制器、內部濾波器/平衡不平衡轉換器芯片天線(xiàn)。UART主機接口可通過(guò)一個(gè)標準固件庫直接連接外部微控制器,利用點(diǎn)對點(diǎn)通信和AT命令簡(jiǎn)化射頻配置、數據傳輸接收。

Wi-Fi模塊: Wi-Fi模塊將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋網(wǎng)關(guān)連接到云端應用。SPWF01Sx智能Wi-Fi模塊是一款獨立的即插即用的802.11 b/g/n解決方案,內置功率放大器和32STM32微控制器。模塊還集成時(shí)鐘芯片和穩壓器。

近距離通信: 該網(wǎng)關(guān)平臺將CR95HF收發(fā)器用作NFC讀寫(xiě)設備,與“物”上的NFC無(wú)源標簽通信,配置設備。CR95HF13.56-MHz多協(xié)議非接觸式收發(fā)器。

      藍牙模塊: SPBT2632Cxx藍牙模塊是一個(gè)小尺寸的功能完成的射頻平臺,適用于家庭自動(dòng)化設備與藍牙設備和手機之間的數據傳輸。

物架構

在本解決方案中,物基于多傳感器-RF平臺,共有兩個(gè)組件(STEVAL-IDI002V2STEVAL-IDI003V2)。STEVAL-IDI002V2是主板,集成了STM32L1 Cotex-M3微控制器、雙接口EEPROMSub Ghz通信接口。STM32L1運行基于Contiki3x6LoWPAN協(xié)議棧。選擇這款微控制器是考慮到超低功耗的要求。雙接口EEPROM使多傳感器射頻平臺能夠存儲傳感器送來(lái)的數據,讓用戶(hù)可以選擇在NFC手機上查看數據。

STEVAL-IDI003V2電路板集成多個(gè)傳感器,例如MEMS加速度傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS濕度傳感器、MEMS麥克風(fēng)和光傳感器。給整個(gè)系統供電的是一枚鋰電池。



2: 射頻傳感器節點(diǎn)()

 

6LoWPAN網(wǎng)絡(luò )內,多傳感器射頻平臺是,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋(網(wǎng)關(guān))上的Sub-GHz射頻模塊是根節點(diǎn)。傳感器節點(diǎn)讀取傳感器數據,并通過(guò)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò )將其發(fā)送到根節點(diǎn)。傳感器節點(diǎn)還有GPIO端口,用于控制致動(dòng)器。

IoT網(wǎng)關(guān)提供本地和遠程連接選項,以訪(fǎng)問(wèn)傳感器數據和節點(diǎn)上的致動(dòng)器(4)

Web訪(fǎng)問(wèn)遠程用戶(hù)可以使用管理服務(wù)器提供的Web界面查看傳感器數據,向致動(dòng)器發(fā)送命令。

安卓應用軟件: 本地用戶(hù)可以用藍牙手機訪(fǎng)問(wèn)節點(diǎn)。在完成手機與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋平臺配對后,手機應用軟件可以使用節點(diǎn)的功能。

      NFC支持: 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋支持NFC讀寫(xiě)功能。這個(gè)通信功能可用于配置節點(diǎn)(射頻信道等)和網(wǎng)關(guān)(Wi-Fi和藍牙設置等)。

 

管理服務(wù)器應用設計

我們還設計了一個(gè)叫做ST Cloud Bridge的云端應用,在內置傳感器/致動(dòng)器的“物”或節點(diǎn)與終端用戶(hù)之間搭起一座互動(dòng)橋梁。圖3是該云端應用的框圖。物或節點(diǎn)將數據上傳到ST Cloud Bridge云應用,然后獲取命令和配置信息。終端用戶(hù)可以監視傳感器數據流,針對各種情況設置提醒通知。該平臺還能開(kāi)通、控制和配置節點(diǎn)。Cloud Bridge云應用主要由兩個(gè)部件組成:設備模塊和web模塊。設備模塊與傳感器/致動(dòng)器節點(diǎn)互動(dòng),而web模塊處理用戶(hù)所用的web客戶(hù)端和移動(dòng)客戶(hù)端。這兩個(gè)模塊通過(guò)共享物體或云端服務(wù)總線(xiàn)交互操作,該解決方案運行在Azure網(wǎng)站平臺上,提供數據安全功能,只與注冊過(guò)的節點(diǎn)交互,所以數據完整性不會(huì )受到影響。該云應用準許通過(guò)網(wǎng)關(guān)使用基于REST的標準API。

對于物聯(lián)網(wǎng)管理應用來(lái)說(shuō),支持多個(gè)協(xié)議十分重要。我們必須有設備管理模塊、監視模塊、上報模塊和開(kāi)通模塊。

考慮到物聯(lián)網(wǎng)應用固有的負載易變性,IaaS是企業(yè)托管云應用的首選方式,F在很多云服務(wù)提供商開(kāi)始提供物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用服務(wù),使物聯(lián)網(wǎng)應用的開(kāi)發(fā)維護變得更加方便快捷。



3: 節點(diǎn)管理云應用

 

物聯(lián)網(wǎng)應用

家庭自動(dòng)化

      智能家居:這些應用讓用戶(hù)能夠遠程監控安防設備和家電,還可以提高能源使用效率,例如,當用戶(hù)外出時(shí),自動(dòng)關(guān)閉家電電源。

智慧城市:

      智能路燈: 通過(guò)監視環(huán)境光和交通流量等參數,市政管理者可以控制路燈亮度和開(kāi)關(guān)燈時(shí)間,節省大量電能。如果路燈出現故障,系統會(huì )立即報修,降低意外事故風(fēng)險或犯罪率。

        智能表計: 無(wú)線(xiàn)連接的表計可實(shí)現遠程抄表和一些應用,例如,階梯式電價(jià)和雙向計量電能表。智能電表還能偵測并上報盜電、電路漏電等事件。

      智能停車(chē)場(chǎng): 基于接近檢測傳感器的智能停車(chē)場(chǎng)是另一種物聯(lián)網(wǎng)應用,能夠為駕駛員提前發(fā)送空車(chē)位信息,避免交通擁堵問(wèn)題,使按停車(chē)時(shí)間收費的計價(jià)也更加準確。

      智慧農業(yè):通過(guò)對濕度和營(yíng)養進(jìn)行精確監視,系統可提示澆灌和施肥時(shí)間,從而節省水和化肥成本,同時(shí)大幅提高產(chǎn)量。實(shí)踐證明,當與天氣預報配合使用時(shí),該系統可讓農民切實(shí)受益。

健康

這是即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應用,將會(huì )給終端用戶(hù)的健康護理帶來(lái)革命性變化。各種穿戴傳感器收集病患的體溫、血壓等重要生理參數,然后通過(guò)IoT網(wǎng)關(guān)發(fā)送到病患線(xiàn)上健康檔案,為用戶(hù)建立一個(gè)準確的生理參數檔案。對于醫護專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō),與病患病健康史相關(guān)的數據是一個(gè)有效的診斷工具,可以實(shí)時(shí)分析這些數據,在緊急情況下,可以快速行動(dòng),立即搶救病患。

工業(yè)

在監視和優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程方面,物聯(lián)網(wǎng)同樣可以發(fā)揮重要作用。低功耗傳感器節點(diǎn)的問(wèn)世在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域開(kāi)辟一條新的途徑。低功耗傳感器節點(diǎn)在以前還是一個(gè)不小的挑戰,除用于工業(yè)自動(dòng)化應用領(lǐng)域外,還能進(jìn)入對人類(lèi)有害或不能進(jìn)入的危險環(huán)境替代人類(lèi)工作。

結論

我們提出了一個(gè)能夠連接6LoWPAN網(wǎng)絡(luò )中的且支持手機和云應用的通用IoT網(wǎng)關(guān)平臺方案。所連接的網(wǎng)關(guān)是IPv6網(wǎng)絡(luò )中的IoT無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)。該系統解決方案可以定制,以適用于不同的用例。高品質(zhì)開(kāi)源網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的出現,例如,Contiki,有助于物聯(lián)網(wǎng)加快進(jìn)入消費領(lǐng)域。對于所有的物聯(lián)網(wǎng)應用,安全性依然是一個(gè)充滿(mǎn)挑戰的問(wèn)題,這無(wú)需言明。雖然現有安全技術(shù)還能撐住,但是,隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)不斷普及,我們將會(huì )發(fā)現更多安全挑戰。業(yè)界依然在努力尋找更好的低成本/低功耗的解決方案,建立一個(gè)安全的物聯(lián)網(wǎng)。半導體制程進(jìn)步、成本降低、更好的電源管理技術(shù)以及能源回收技術(shù)將會(huì )為物聯(lián)網(wǎng)世界打開(kāi)另一扇大門(mén)。


技術(shù)

標準

波段

 

距離

功率

數據速率

物聯(lián)網(wǎng)應用

藍牙

Bluetooth 4.x規范

2.4 GHz

 

50-150m (智能)

(藍牙)

1Mbps

穿戴設備

傳感器節點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)應用

Wi-Fi

802.11b/g/n/ac

2.4 / 5 GHz

 

50m

 

500Mbps-1Gbps

網(wǎng)絡(luò )攝像頭

網(wǎng)關(guān)設備

 

NFC

ISO/IEC 18000-3

13.56MHz

10cm

 

100–420kbps

接入管理

藍牙/Wi-Fi配對

電子票

支付

Sub GHz

802.15.4 6LowPAN

868 MHz / 915MHz

 

 

500kbp

 

智能路燈:

能源表計

智能樓宇

Zigbee

802.15.4

2.4GHz

10-100m

250kbp

智能路燈 智能樓宇

Z-Wave

ITU-T G.9959

900MHz

30m

9.6/40/100kbit/s

家庭自動(dòng)化

Thread

802.15.4 and 6LowPAN

2.4GHz

無(wú)

250kbp

家庭自動(dòng)化

1 : 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)比較