物联网协议的主要特征及优缺点

物联网的主要支柱之一是其连接性。它由一个巨大的元素网络组成，包括不同大小和形状的物体和人，它们相互连接以收集和共享信息。通常，收集信息并将其用于自动化或帮助做出决策。由于数据类型和应用程序的多样性，需要不同的通信和网络协议。

在本文中，我们将回顾一些主要物联网协议的主要特征，以及它们的一些优缺点。

物联网通信参数

在实现飞跃和部署物联网解决方案之前，了解每种威廉希尔官方网站 的限制因素至关重要。通信协议是在节点之间建立的一组规则，用于以可靠和安全的方式交换信息。

以下是通信协议的一些主要方面：

速度或数据速率：在一段时间内要传输的信息量。它通常以 bps（每秒位数）、kbps、Mbps 或 Gbps 表示。

范围： 两个相互通信的节点之间的最大距离。它主要取决于发射功率、使用的频带和调制类型。它还可能受到气象条件或节点物理位置的影响。在图 1 中，您可以看到数据速率与各种物联网网络协议范围的粗略图表。

图 1.各种物联网网络协议的数据速率与范围。图片由恩比恩提供

功耗：节点在其生命周期内工作所需的能量。该参数定义了需要永久电源或使用电池。由于有许多使用电池的应用，因此功耗是一个关键参数。这意味着它将影响其他元素，例如传感器的数量或通信功率传输。此外，由于电池的使用寿命有限，因此功耗会对维护策略产生直接影响。

互操作性：节点之间交换信息的能力，即使它们是不同类型的。

可扩展性：部署更多节点、增加最终用户数量以及无需迁移威廉希尔官方网站 即可存储和处理的数据量的挑战。

成本：安装和维护特定威廉希尔官方网站 的价格。功耗、维护和可扩展性对网络成本有很大影响。

网络拓扑： 节点相互通信的方式。拓扑可以与传统网络中使用的相同。星型、网状、点对点和点对多点是拓扑的一些示例，如图 2 所示。

图 2.不同网络拓扑的示例。图片由ITPRC提供

安全性： 保护发送和接收数据的方式。必须确保节点之间传输的通信仅到达预期节点。物联网威廉希尔官方网站 已经无处不在，它们可以将敏感信息传达给用户；因此，需要保护通信免受第三方的侵害。

物联网协议基础

协议允许节点以结构化的方式在它们之间进行交互。由于物联网设备的需求和用例在过去几年中迅速发展，协议也是如此。总而言之，主要有两种类型的协议：网络和数据。这种分类来自广泛用于 IT 通信网络的 OSI（开放系统互连）模型。

下面您可以对主要的物联网网络协议有一个大致的了解。

蓝牙： 该协议工作在 2.4 GHz 频率范围内，可用于短距离 （《100 m） 应用。蓝牙低功耗 （BLE） 是其发展的又一步，它显着降低了该协议所需的功率。这种类型有利于从传感器或可穿戴设备传输少量数据。图 3 中可以看到一个示例节点网络布局。

图 3.智能家居中的蓝牙物联网网络节点示例。

蜂窝：当前的蜂窝基础设施也可用于扩展物联网节点的通信能力。根据所选择的频段和特定威廉希尔官方网站 ，它可以适用于低功率应用（例如，2G）以及高数据速率应用（例如，LTE）。此外，还有一些蜂窝通信子类型，例如 LTE-M 和 NB-IoT，它们的诞生分别是为了提供更多的数据带宽或更低的功耗。

LoRaWAN：它是专为电池供电系统设计的低功耗、广域 （LPWA） 协议。它在 sub GHz 433/868/915 MHz 和 2.4 GHz 内运行。LoRaWAN网络通常遵循星型拓扑结构，其中元素是：端节点、网关和一组服务器。OSI 参考模型如图 4 所示。

图 4. LoRa 和 LoRaWan 的 OSI 参考模型。

近场通信（NFC）： NFC工作在13.56 MHz频段，范围为几厘米。这种类型的通信用于扩展密切接触的通信。在 NFC 中，有一个有源节点（例如智能手机）生成一个射频场，为标签提供能量。它工作在13.56 MHz的频段，范围为几厘米。

Sigfox： Sigfox 使用基于威廉希尔官方网站 的超窄带 （UNB），它在ISM 频段中工作，需要专用的基础设施。这意味着它可以在全球范围内使用，但需要本地运营商。

Wi-Fi： 工作在 2.4 GHz 和 5 GHz 频率下，Wi-Fi 连接因其普遍性和高数据速率而被广泛选择。它的主要缺点是其高功耗，因此它不经常用于电池供电的应用中。

Wi-Sun： Wi-Sun 是由 Wi-Sun 联盟创建的现场区域网络 （FAN） 协议，旨在实现低功耗和低延迟。它通过网状拓扑在 sub GHz 频段和 2.4 GHz 频段运行。

ZigBee： 此通信协议适用于 2.4 GHz 频段，适用于受限区域的短距离 （《100 m）。ZigBee用于传输少量信息，即需要真正低延迟的地方，并广泛用于行业和消费者应用程序。ZigBee RF4CE 旨在取代红外遥控器（例如，电视和 DVD 系统），并且无需在遥控器和设备之间设置视线。

Z-wave：适用于家庭自动化应用（图 5），工作在 ISM 频段，速率高达 100 Kbps。它的应用程序遵循网状网络拓扑结构，最多执行 4 个希望。

下表（表 1）显示了列出的通信协议的主要特征，按范围排序：