Komunikační(bezdrátové) protokoly v IOT

Pokud jste v oblasti internetu věcí nováčci,důrazně doporučuji projít si Úvod do internetu věcí, abyste si osvojili základy.Také se můžete podívat na další blogy na Tech-a-techblog .
Takže jsme v blogu Komponenty IOT diskutovali o tom, že IOT se skládá z věcí, snímačů a akčních členů, lidí, komunikačních protokolů, cloudu a analýzy. takže v tomto příspěvku budeme diskutovat o různých komunikačních protokolech používaných v IOT.
Existují dva typy komunikačních protokolů:
- Bezdrátová komunikace
- Drátová komunikace
Dnes budeme diskutovat o bezdrátové komunikaci.
Existuje celkem 9 bezdrátových protokolů,které jsou uvedeny níže:
- Wi-Fi
- Wi-Fi direct
- Zigbee
- Z wave
- Bluetooth
- RF
- 6LowPAN
- GPRS/3G/LTE
- NFC
Probereme je postupně, počínaje,
Všichni vlastně víme o Wifi, mnozí z vás ji možná nyní používají ke čtení tohoto blogu.Umožňuje přístup k internetu na cestách. počítače s Wi-Fi odesílají a přijímají data uvnitř i venku.Je stejně rychlá jako připojení přes kabelový modem. odkazuje na komunikační standard IEEE 802.11. Obvykle vytváří místní síť (LAN).
Bezdrátová síť LAN:
- K komunikaci a přenosu dat používá vysokofrekvenční rádiové vlny, nikoliv dráty.
- Přístupový bod spojuje kabelové a bezdrátové sítě dohromady a umožňuje odesílání a příjem dat mezi bezdrátovými klienty a kabelovou sítí.
- Bezdrátový identifikátor SSID, známý také jako „název sítě“, je identifikace sady služeb, která řídí přístup do dané bezdrátové sítě.
WIFI v modelu OSI:
Jak vidíme na obrázku výše,Wifi patří jak do vrstvy1(fyzická), tak do vrstvy2(datové spojení).
Výhody a nevýhody Wifi:
Výhody:
- Odstraňuje síťová zařízení od kabelů
- Levnější vývoj pro vestavný systém
- Spolehlivé výrobky
- Bezpečnost
- Vysoká rychlost
Nevýhody:
- 802.11b/g využívají spektrum 2,4 GHz, které je přeplněno jinými zařízeními (Bluetooth… )
- 802.11n zdvojnásobuje rádiové spektrum/šířku pásma (40 MHz)
- Spotřeba energie
- Omezený dosah sítě
- Bezpečnostní rizika (konfigurace)
Použití Wifi:
- Přístup k internetu
- Hotspoty
- Celoměstská Wi-Fi
- Celoměstská Wi-Fi
- Přímá komunikace mezi počítači
- Bezdrátová ad hoc síť
2)Wifi Direct :
Wi-Fi Direct, původně nazývaný Wi-Fi P2P, je standard Wi-Fi umožňující snadné vzájemné propojení zařízení bez nutnosti použití bezdrátového přístupového bodu.Je užitečný pro vše od prohlížení internetu až po přenos souborů. komunikovat s jedním nebo více zařízeními současně.Schopnost propojit zařízení, i když jsou od různých výrobců. navazuje spojení peer- to-peer.
K plnění svých funkcí využívá řadu standardů:
- Technologie Wi-Fi
- Wifi Direct Device and Service Discovery
- Wifi Protected Setup
- WPA2
Výhody a nevýhody technologie Wifi Direct:
Výhody:
- Přenosná Wi-Fi®, která je všude s vámi.
- Připojení Wi-Fi Direct můžete používat bez připojení k internetu.
- Připojení Wi-Fi Direct se uskuteční kdekoli a kdykoli.
- Jednoduché zabezpečené připojení.
Nevýhody:
- Je to novinka pro Android.
- Potřebuje navázat spojení s ostatními zařízeními a jakmile skupinu opustíte, už nejste připojeni.
- Nepodporuje telefony iPhone.
Aplikace Wifi Direct :
- Herní ovladače
- Zařízení pro dálkové ovládání
- Užitkové aplikace
- Aplikace pro ovládání domácnosti
3)Zigbee :
ZigBee je nová bezdrátová technologie.Technologický standard vytvořený pro řídicí a senzorové sítě. je založen na standardu IEEE 802.15.4.Vytvořila ji ZigBee Alliance; jejími členy jsou společnosti Philips, Motorola, Intel,HP. je v podstatě navržena pro nízkou spotřebu energie, což umožňuje, aby baterie v podstatě vydržely věčně. ZigBee umožňuje kompletně propojit domácnosti, kde jsou všechna zařízení schopna komunikovat a být ovládána jedinou jednotkou.Poskytuje zabezpečení sítě a podpůrné služby pro aplikace, které fungují nad IEEE.
Výhody a nevýhody Zigbee :
Výhody:
- Bezdrátové uzly, které jsou schopny vydržet na baterie několik let.
- Přímá komunikace
- Je méně složitá než Bluetooth. – Nízká spotřeba energie
- Bezdrátová
- Síťová komunikace
Nevýhody:
- Práce na malou vzdálenost s nízkou rychlostí
- Nákladná
Aplikace Zigbee :
- Sledování produktů na silniční mapě
- Spotřební elektronika
- Osobní a zdravotní péče
- Komerční a bytové řízení
- Průmyslové a vládní trhy po celém světě
- Domácí sítě
- Průmyslové řízení a správa
4)Z-Wave :
Z-Wave je bezdrátový komunikační protokol používaný především pro domácí automatizaci. Jedná se o síť mesh využívající ke komunikaci nízkoenergetické rádiové vlny. pracuje ve frekvenčním pásmu sub GHz – 900 Mhz, 100 kb/s. Z-wave Alliance – konsorcium více než 250 výrobců. pracuje na architektuře sítě mesh s jedním primárním a několika sekundárními řadiči.
Standard Z-Wave :
- Z-Wave je proprietární bezdrátový standard.
- Standard není otevřený jako mnoho jiných bezdrátových standardů, ale je k dispozici zákazníkům společnosti Zensys/Sigma Design.
- Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) zařadila Z-Wave.
Výhody Z-Wave :
- Spolehlivá a bezpečná komunikace
- Jednoduchá instalace
- Nízká spotřeba energie
- Dálkové nebo místní ovládání
- Řada dostupných zařízení, interoperabilita
- cenová dostupnost
Použití Z-Wave :
- Zabezpečení domácnosti
- Úspora energie
- Chytrý výrobek a aplikace založené na internetu věcí
5)Bluetooth :
Otevřený standard pro rozvoj osobní sítě (PAN).Mezi jeho vlastnosti patří nízké náklady, nízká spotřeba a krátký dosah obvykle kolem 10 m. Může si vyměňovat informace s jiným zařízením Bluetooth prostřednictvím rádia. používá se k vytvoření malé sítě zařízení, která jsou blízko sebe. podporuje IEEE802.15.4 a pracuje ve frekvenčním rozsahu 2,4 GHz.
Výhody a nevýhody Bluetooth :
Výhody:
- Je levný
- Snadno se instaluje
- Je bezdrátový
- Je zdarma, pokud je jím zařízení vybaveno.
- Umožňuje pohodlné připojení k různým zařízením
Nevýhody:
- Může být hacknuto
- Je-li nainstalováno v mobilním telefonu, je náchylné k přijímání mobilních virů
- Umožňuje pouze komunikaci mezi zařízeními na krátkou vzdálenost
- Může připojit pouze dvě zařízení najednou
- Může za určitých podmínek ztratit spojení
Použití Bluetooth:
- Bezdrátové propojení mezi přenosnými a stolními počítači nebo stolními počítači, které jsou v omezeném prostoru a je potřeba malá šířka pásma.
- Přenos souborů, obrázků a MP3, mezi mobilními telefony.
- Sluchátka s technologií Bluetooth pro chytré telefony a mobilní telefony.
- Zařízení pro záznam dat, které přenáší data do počítače prostřednictvím technologie Bluetooth.
Níže je uvedeno srovnání Wifi,Z-wave,Zigbee a Bluetooth z různých hledisek.
6)RF(Radio Frequency) :
Integrované obvody určené k vysílání a/nebo příjmu rádiových signálů. mají rádiový vysílač a/nebo přijímač. souhrnný pojem, který zahrnuje mnoho různých částí hardwaru. funguje na několika různých bezdrátových protokolech. K vysílání a příjmu dat se používají antény. využívá buď bezdrátový sériový, nebo specifický protokol. signály obsahující data nebo informace jsou modulovány.
Použití RF modulu:
- Monitorování vozidel
- Dálkové ovládání
- Telemetrie
- Bezdrátová síť malého dosahu
- Bezdrátový odečet měřidel
- Systémy řízení přístupu
- Bezdrátové systémy zabezpečení domů
- Průmyslový systém sběru dat
- Čtení rádiových značek.
- RF bezkontaktní čipové karty
7)6LOWPAN :
6LoWPAN je zkratka pro IPv6 přes bezdrátové osobní sítě s nízkým výkonem. 6LoWPAN tedy umožňuje nejmenším zařízením s omezenou výpočetní schopností přenášet informace bezdrátově pomocí internetového protokolu.
Aplikace sítě 6LowPAN :
- Monitorování stavu zařízení
- Monitorování prostředí
- Zabezpečení
- Domácí automatizace
- Automatizace budov
8)3G/4G(LTE) :
Technologie 3G:
- Technologie 3G se vztahuje ke třetí generaci, která byla představena v roce 2000.Rychlost přenosu dat se zvýšila z 144 kb/s- 2 Mb/s. Typicky se nazývá Smart Phones a funkce zvýšily svou šířku pásma a rychlost přenosu dat, aby se přizpůsobily webovým aplikacím a audio a video souborům.
Výhody 3G:
- Zajišťuje rychlejší komunikaci
- Posílání/přijímání velkých e-mailových zpráv
- Vysokorychlostní web / větší bezpečnost
- Videokonference / 3D hry
- TV streaming / mobilní TV / telefonní hovory
- Velké kapacity a širokopásmové možnosti
Nevýhody 3G:
- Drahé poplatky za služby 3G licencí
- Bylo náročné vybudovat infrastrukturu pro 3G
- Vysoké nároky na šířku pásma.
- Drahé 3G telefony.
Technologie 4G:
- Technologie 4G označuje nebo zkráceně nazývá čtvrtou generaci, která byla zahájena koncem roku 2000 a je schopna poskytovat rychlost 100 Mb/s – 1 Gb/s. Jeden ze základních termínů používaných pro označení 4G je MAGIC. MAGIC znamená Mobile Multimedia,Anytime Anywhere,Global Mobility Support,Integrated Wireless Solution,Customized Personal Services (mobilní multimédia, kdykoli a kdekoli, podpora globální mobility, integrované bezdrátové řešení, osobní služby na míru).
Výhody 4G jsou stejné jako u 3G.
Nevýhody 4G:
- Používá se více baterie
- Těžko se implementuje
- Potřebuje složitý hardware
- K implementaci sítě nové generace je nutné drahé vybavení.
Následující obrázek přináší srovnání 3G a 4G.
9)NFC :
NFC,je zkratka pro Near Field Communication. jedná se o vysokofrekvenční bezdrátovou komunikační technologii krátkého dosahu, která umožňuje výměnu dat mezi zařízeními.Umožňuje dvěma elektronickým zařízením, z nichž jedno je obvykle přenosné zařízení, například chytrý telefon, navázat komunikaci přiblížením do vzdálenosti 4 cm.
Výhody a nevýhody NFC :
Výhody:
- Široký výzkum a dostupnost.
- Může být použit v různých situacích.
- Velmi snadné použití.
- Služby s přidanou hodnotou.
- Kompatibilní se stávající infrastrukturou RFID.
Nevýhody:
- Funguje pouze na krátkou vzdálenost
- Nízká rychlost přenosu dat
- Pro obchodní společnosti může být prvotní zavedení technologie nákladné
Použití NFC:
- Váš telefon je vaše cestovní karta.
- Sdílejte data a soubory mezi zařízeními.
- Získejte informace dotykem chytrých plakátů.
- Váš telefon je vaše kreditní/debetní karta.
Existují ještě další komunikační protokoly, ale to jsou ty, které jsou široce rozšířené a používané.
Ještě existují další komunikační protokoly, ale to jsou ty, které jsou široce rozšířené a používané.