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物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)設備相互通信的程度。無線網(wǎng)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(wǎng)絡技術的要求是非常不同的。因此，市場上已經(jīng)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(wǎng)的設備，重點可以放在數(shù)據(jù)傳輸率和范圍上。



網(wǎng)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(wǎng)狀網(wǎng)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(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用。


物聯(lián)網(wǎng)設備可以集成到不同的網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)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(nèi)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(wǎng)狀網(wǎng)絡的短距離網(wǎng)絡協(xié)議。每個協(xié)議都有自己的特點，例如最大網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)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(nèi)導航、安全非接觸式訪問和室內(nèi)/室外資產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)(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(wǎng)市場中，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡，而Thread或Zigbee可以與同一網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(jīng)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(wǎng)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(wǎng)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(jīng)發(fā)展以滿足這一進步。現(xiàn)代硬件和軟件工具包支持開發(fā)人員克服聯(lián)網(wǎng)和不斷發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的復雜挑戰(zhàn)