Articles

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:

  1. Wi-Fi
  2. Wi-Fi direct
  3. Zigbee
  4. Z wave
  5. Bluetooth
  6. RF
  7. 6LowPAN
  8. GPRS/3G/LTE
  9. 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.