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物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備的通信方式有幾十種,使用數(shù)百種不同的協(xié)議。這是因?yàn)樗麄兊耐ㄐ欧绞饺Q于他們是什么,他們?cè)谀睦铮麄冃枰c哪些其他設(shè)備和系統(tǒng)交談,以及他們必須說(shuō)什么。沒有單一的最佳協(xié)議,它本質(zhì)上是用于將消息從一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由到另一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通用“語(yǔ)言”。正確的選擇始終取決于應(yīng)用程序的特定需求。
還有一些限制需要考慮。設(shè)備的功率預(yù)算是多少?有哪些成本限制?對(duì)物理尺寸、安全性、上市時(shí)間、地理區(qū)域和遠(yuǎn)程維護(hù)有什么要求?在本文中,我們將介紹物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的嵌入式組件,并討論不同的需求和上下文如何為每個(gè)用例確定最佳解決方案。
雖然物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有許多不同的架構(gòu),但大多數(shù)都包括以下組件:
當(dāng)我們談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí),我們通常會(huì)描述環(huán)境傳感器、連接電器、車輛跟蹤器甚至裝配線機(jī)器等東西。雖然物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以說(shuō)是任何可以與互聯(lián)網(wǎng)通信的電子設(shè)備,但我們通常不是指手機(jī)或一般用途的計(jì)算機(jī)。
通常,我們專注于用途較窄的設(shè)備,例如控制家中的燈光或跟蹤用于制造化學(xué)品的儲(chǔ)罐液位。例如,下圖顯示了使用 DigiXBee® 無(wú)線電模塊的工業(yè)儲(chǔ)罐傳感器與容納模塊 (SOM) 上的系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)之間的連接。
連接無(wú)線設(shè)備
其中許多設(shè)備最初并不是使用互聯(lián)網(wǎng)功能創(chuàng)建的,必須使用售后解決方案進(jìn)行修改才能連接。然而,物聯(lián)網(wǎng)功能越來(lái)越多地被設(shè)計(jì)到新設(shè)備中,它們可以大大降低成本并改進(jìn)功能。
雖然物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備根據(jù)創(chuàng)建它們的需求而有所不同,但幾乎總是包含一些基本組件。例如:
每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要通信。某些設(shè)備僅發(fā)送信息;許多其他人同時(shí)發(fā)送和接收。雖然與對(duì)等設(shè)備的某些通信是直接的,但遠(yuǎn)程通信通常需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)才能到達(dá)目的地。無(wú)論設(shè)備的消息需要發(fā)送到何處,每個(gè)旅程都始于第一步。
下圖說(shuō)明了無(wú)線通信的一個(gè)模型,以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)“節(jié)點(diǎn)”如何扮演定義的角色。正如您在此示例中所看到的,它被稱為“星形網(wǎng)絡(luò)”,智能無(wú)線模塊協(xié)調(diào)與充當(dāng)路由器的設(shè)備之間的通信,并將通信移出到終端設(shè)備。
對(duì)于無(wú)線設(shè)備和協(xié)議的不同組合,方案會(huì)發(fā)生變化。在下圖中,您可以看到如何使用不同的無(wú)線協(xié)議構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以各種方式運(yùn)行。最佳協(xié)議取決于許多因素,例如網(wǎng)絡(luò)上通信節(jié)點(diǎn)之間的距離。
物聯(lián)網(wǎng)通信的第一步或“跳躍”將是有線或無(wú)線的。有線連接可以使用簡(jiǎn)單的串行協(xié)議,盡管最常見的是使用以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),允許“直接”Internet協(xié)議(TCP / IP)連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或云應(yīng)用程序。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳遞的消息通過(guò)許多不同的設(shè)備路由,但是作為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師,我們可以安全地將這個(gè)過(guò)程抽象出來(lái)。有線連接快速可靠,但運(yùn)行物理布線通常過(guò)于昂貴或不切實(shí)際。當(dāng)然,對(duì)于任何移動(dòng)的東西,電線是不可能的。