物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)包括用于各種創(chuàng)新應用的眾多設備，例如可穿戴設備、家庭自動化、智能建筑、工業(yè)自動化、醫(yī)療設備等。應用程序工作的可靠性取決于物聯(lián)網設備相互通信的程度。無線網絡構成了設備之間通信的基礎。

在不同應用場景的背景下對網絡技術的要求是非常不同的。因此，市場上已經建立了各種無線通信標準。這些標準確保了設備的安全互操作性，并且每種技術都適用于不同的用例。例如，許多設備可以由電池或替代能源供電。低功耗在這里很重要，這樣設備一次充電就可以運行更長的時間。另一方面，對于連接到電網的設備，重點可以放在數(shù)據(jù)傳輸率和范圍上。



網絡拓撲也因應用而異。一些傳感器陣列可以布置成星形配置，邊緣設備作為集線器，而網狀網絡越來越多地用于智能家居應用，例如智能照明。

除了以上因素，選擇最優(yōu)的無線協(xié)議還取決于邊緣應用的安全要求。此外，支持云訪問的開發(fā)環(huán)境的可用性和多種協(xié)議的開發(fā)也起著核心作用。幾種無線協(xié)議目前在物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用。


物聯(lián)網設備可以集成到不同的網絡拓撲中



多協(xié)議設備支持靈活但復雜的應用

Wi-Fi 6以更快的速度得分
當前的Wi-Fi一代Wi-Fi 6旨在支持更高的帶寬、更高的速度、更低的延遲和大量可靠的連接。Wi-Fi 6基于IEEE 802.11ax標準，工作在2.4、5和6GHz頻段。Wi-Fi接入點充當網關，允許多個客戶端設備連接到Internet并相互連接。這些接入點支持在5/6GHz頻段內同時進行高帶寬和易延遲應用的多頻段操作，并在2.4GHz頻段內支持更低的數(shù)據(jù)速率和更長的傳輸距離。Wi-Fi Direct在兩個客戶端設備之間建立直接連接。

適用于短距離的Zigbee、Thread和藍牙LE
Zigbee、Thread和藍牙低功耗(Bluetooth LE)是使用較少功率并支持網狀網絡的短距離網絡協(xié)議。每個協(xié)議都有自己的特點，例如最大網絡規(guī)模、數(shù)據(jù)量和延遲。然而，這三者都支持低功耗和數(shù)據(jù)消耗網絡，使其成為家庭和樓宇自動化應用的理想選擇。Zigbee和Thread均基于IEEE 802.15.4 PHY和MAC層，并在2.4GHz頻段運行。隨著每個協(xié)議的發(fā)展，它們之間的性能差異變得越來越小。因此，在選擇一種或另一種協(xié)議時，最重要的決策因素之一可能是各自生態(tài)系統(tǒng)的成熟程度。

超寬帶技術(UWB)得分與安全性
UWB 最初用于高速數(shù)據(jù)通信，現(xiàn)已發(fā)展成為一種基于IEEE 802.14.4a標準的極其安全和高精度的技術。UWB技術可以嵌入到智能手機、可穿戴設備和智能鑰匙等設備中。這些設備使用稱為“測距”和“飛行時間”(ToF)的技術來準確測量在系統(tǒng)范圍內時與另一個 UWB 設備的距離。UWB的典型用例包括移動支付、室內導航、安全非接觸式訪問和室內/室外資產定位。

近場通信(NFC)征服日常生活
NFC在RFID頻譜的射頻(RF)范圍內工作，以存儲和傳輸數(shù)據(jù)。由于它是一種專為短距離設計的技術，因此只有當兩個設備彼此靠近時，才能通過NFC進行數(shù)據(jù)傳輸。這使得節(jié)能運行成為可能。NFC是用于訪問控制和非接觸式移動支付的成熟技術。支持NFC的設備可以充當臨時用戶界面，并允許配置其他產品，例如工業(yè)機械和車輛。

5G得分更智能、延遲更低
由于更高的數(shù)據(jù)速度、更大的網絡容量和更短的延遲時間，5G越來越多地用于長距離連接。5G承諾將機器學習和人工智能(AI)帶到網絡邊緣。此外，由于低延遲時間，可以實現(xiàn)一系列實時應用，例如車聯(lián)網(V2X)、虛擬現(xiàn)實應用和智能制造。

多協(xié)議設備+云=增加復雜性
在當今的物聯(lián)網市場中，越來越多的物聯(lián)網設備正在開發(fā)具有多協(xié)議功能。這意味著應用程序開發(fā)人員具有更大的靈活性。例如，藍牙LE可以將設備連接到現(xiàn)有的家庭自動化網絡，而Thread或Zigbee可以與同一網絡上的其他設備進行交互。同時，與云的連接正在成為物聯(lián)網應用的標準要求。遠程診斷、無線(OTA)升級、遠程設備管理和增強的網絡邊緣計算能力只是支持云的設備的一些優(yōu)勢。
然而，對于面臨越來越短的開發(fā)周期的開發(fā)人員來說，多協(xié)議設備增加的靈活性，加上云連接的復雜性，意味著已經負擔過重的項目需要額外的費用和時間。幸運的是，在這些硬件和軟件開發(fā)的同時，越來越多的工具使開發(fā)工作變得更容易。例如，Matter是一個統(tǒng)一的、基于IP的連接協(xié)議，可簡化多協(xié)議系統(tǒng)的開發(fā)。Matter是一種開源標準，使開發(fā)人員能夠構建可靠、安全的物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)并提高智能家居設備之間的兼容性。同時，許多云提供商提供

掌握挑戰(zhàn)
有效和安全的邊緣計算取決于物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)中的所有設備能夠相互通信。在應用范圍不斷擴大的同時，對通信的需求也變得越來越復雜。設備和協(xié)議已經發(fā)展以滿足這一進步?，F(xiàn)代硬件和軟件工具包支持開發(fā)人員克服聯(lián)網和不斷發(fā)展的物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的復雜挑戰(zhàn)