חלק 1-ניתוח מלא של פרוטוקולי תקשורת IoT

עם הגידול המתמשך במספר מכשירי ה-IoT, התקשורת או החיבור בין מכשירים אלו הפכו לנושא חשוב לשיקול.תקשורת מאוד נפוצה וקריטית עבור האינטרנט של הדברים.בין אם מדובר בטכנולוגיית שידור אלחוטית לטווח קצר או בטכנולוגיית תקשורת סלולרית, היא משפיעה על התפתחות האינטרנט של הדברים.בתקשורת, פרוטוקול התקשורת חשוב במיוחד, והם הכללים והמוסכמות ששתי הישויות חייבות לעקוב אחריהם כדי להשלים את התקשורת או השירות.מאמר זה מציג מספר פרוטוקולי תקשורת IoT זמינים, בעלי ביצועים שונים, קצב נתונים, כיסוי, הספק וזיכרון, ולכל פרוטוקול יש יתרונות משלו ופחות או יותר חסרונות.חלק מפרוטוקולי התקשורת הללו מתאימים רק למכשירי חשמל ביתיים קטנים, בעוד שאחרים יכולים לשמש לפרויקטים של עיר חכמה בקנה מידה גדול.פרוטוקולי התקשורת של האינטרנט של הדברים מחולקים לשתי קטגוריות, האחת היא פרוטוקול הגישה, והשנייה היא פרוטוקול התקשורת.פרוטוקול הגישה אחראי בדרך כלל על הרשת והתקשורת בין המכשירים ברשת המשנה;פרוטוקול התקשורת הוא בעיקר פרוטוקול התקשורת של המכשיר הפועל על פרוטוקול האינטרנט המסורתי TCP/IP, האחראי על חילופי הנתונים והתקשורת של המכשירים דרך האינטרנט.

1. תקשורת סלולרית לטווח ארוך

(1) פרוטוקולי תקשורת 2G/3G/4G מתייחסים לפרוטוקולי מערכות התקשורת הניידות מהדור השני, השלישי והרביעי בהתאמה.

(2)NB-IoT

ה-Narrow Band Internet of Things (NB-iot) הפך לענף חשוב של האינטרנט של הכל.

נבנה על רשתות סלולריות, ה-nb-iot צורך רק כ-180kHz של רוחב פס וניתן לפרוס אותו ישירות ברשתות GSM, UMTS או LTE כדי להפחית את עלויות הפריסה ולשדרוגים חלקים.

Nb-iot מתמקדת בשוק האינטרנט של הדברים עם הספק נמוך (LPWA) והיא טכנולוגיה מתפתחת הניתנת ליישום נרחב ברחבי העולם.

יש לו מאפיינים של כיסוי רחב, חיבורים רבים, מהירות מהירה, עלות נמוכה, צריכת חשמל נמוכה וארכיטקטורה מעולה.

תרחישי יישום: רשת nB-iot מביאה תרחישים הכוללים חניה חכמה, כיבוי אש מושכל, מים חכמים, פנסי רחוב חכמים, אופניים משותפים ומכשירי חשמל ביתיים חכמים וכו'.

(3)5G

טכנולוגיית התקשורת הסלולרית מהדור החמישי היא הדור האחרון של טכנולוגיית תקשורת סלולרית.

יעדי הביצועים של 5G הם קצבי נתונים גבוהים, זמן השהייה מופחת, חיסכון באנרגיה, עלויות נמוכות יותר, הגדלת קיבולת המערכת וקישוריות מכשירים בקנה מידה גדול.

תרחישי יישום: AR/VR, אינטרנט של כלי רכב, ייצור חכם, אנרגיה חכמה, רפואית אלחוטית, בידור ביתי אלחוטי, מל"ט מחובר, ULTRA HIGH Definition/שידור חי פנורמי, סיוע אישי בבינה מלאכותית, עיר חכמה.

2. תקשורת לא סלולרית למרחקים ארוכים

(1) WiFi

בשל הפופולריות המהירה של נתבי WiFi ביתיים וטלפונים חכמים בשנים האחרונות, פרוטוקול WiFi נמצא בשימוש נרחב גם בתחום הבית החכם. היתרון הגדול ביותר של פרוטוקול WiFi הוא גישה ישירה לאינטרנט.

בהשוואה ל-ZigBee, ערכת הבית החכם המשתמשת בפרוטוקול Wifi מבטלת את הצורך בשערים נוספים.בהשוואה לפרוטוקול Bluetooth, זה מבטל את התלות במסופים ניידים כגון טלפונים ניידים.

הכיסוי של WiFi מסחרי בתחבורה ציבורית עירונית, קניונים ומקומות ציבוריים אחרים יחשוף ללא ספק את פוטנציאל היישום של תרחישי WiFi מסחריים.

(2) זיגבי

ZigBee הוא פרוטוקול תקשורת אלחוטית להעברת מהירות נמוכה וקצר, היא רשת העברת נתונים אלחוטית אמינה ביותר, המאפיינים העיקריים הם מהירות נמוכה, צריכת חשמל נמוכה, עלות נמוכה, תמיכה במספר רב של צמתי רשת, תמיכה במגוון טופולוגיות רשת. , מורכבות נמוכה, מהיר, אמין ובטוח.

טכנולוגיית ZigBee היא סוג חדש של טכנולוגיה, שהופיעה לאחרונה.זה מסתמך בעיקר על רשת אלחוטית לשידור.זה יכול לבצע חיבור אלחוטי בטווח קרוב ושייך לטכנולוגיית תקשורת רשת אלחוטית.

היתרונות הטבועים בטכנולוגיית ZigBee הופכים אותה בהדרגה לטכנולוגיה מיינסטרים בתעשיית האינטרנט של הדברים ומקבלים יישומים בקנה מידה גדול בתעשייה, בחקלאות, בבית חכם ובתחומים נוספים.

(3) לורה

LoRa (LongRange, LongRange) היא טכנולוגיית אפנון המספקת מרחקי תקשורת ארוכים יותר מטכנולוגיות דומות. שער LoRa, חיישן עשן, ניטור מים, זיהוי אינפרא אדום, מיקום, הכנסה ומוצרי Iot אחרים בשימוש נרחב. כטכנולוגיה אלחוטית צר פס, LoRa משתמשת ב- הפרש זמן הגעה למיקום גיאוגרפי. תרחישי יישום של מיקום LoRa: ניטור עיר חכמה ותנועה, מדידה ולוגיסטיקה, ניטור מיקום חקלאי.

3. NFC (תקשורת בשדה קרוב)

(1)RFID

זיהוי תדר רדיו (RFID) הוא קיצור של זיהוי תדר רדיו. העיקרון שלו הוא תקשורת נתונים ללא מגע בין הקורא לתג כדי להשיג את מטרת זיהוי המטרה. היישום של RFID נרחב מאוד, יישומים טיפוסיים הם שבב של בעלי חיים, מכשיר אזעקת שבבי רכב, בקרת גישה, בקרת חניה, אוטומציה של קו ייצור, ניהול חומרים. מערכת ה-RFID השלמה מורכבת מ-Reader, תגים אלקטרוניים ומערכת ניהול נתונים.

(2)NFC

השם המלא הסיני של NFC הוא Near Field Communication Technology.NFC פותח על בסיס טכנולוגיית זיהוי תדרי רדיו ללא מגע (RFID) ובשילוב עם טכנולוגיית חיבור אלחוטי.היא מספקת שיטת תקשורת בטוחה ומהירה מאוד למוצרים אלקטרוניים שונים שהופכים פופולריים יותר ויותר בחיי היומיום שלנו.ה"שדה הקרוב" בשמו הסיני של NFC מתייחס לגלי רדיו ליד השדה האלקטרומגנטי.

תרחישי יישום: משמש בבקרת גישה, נוכחות, מבקרים, כניסה לוועידה, סיור ושדות אחרים.ל-NFC יש פונקציות כמו אינטראקציה בין אדם למחשב ואינטראקציה בין מכונה למכונה.

(3) בלוטות'

טכנולוגיית ה-Bluetooth היא מפרט גלובלי פתוח לתקשורת אלחוטית ותקשורת קולית.זהו חיבור טכנולוגי מיוחד לטווח קצר המבוסס על חיבור אלחוטי לטווח קצר בעלות נמוכה ליצירת סביבת תקשורת למכשירים קבועים וניידים.

Bluetooth יכול להחליף מידע באופן אלחוטי בין מכשירים רבים כולל טלפונים ניידים, מחשבי כף יד, אוזניות אלחוטיות, מחשבים ניידים וציוד היקפי נלווה.השימוש בטכנולוגיית "Bluetooth" יכול לפשט ביעילות את התקשורת בין מכשירי מסוף תקשורת ניידים, וגם לפשט בהצלחה את התקשורת בין המכשיר לאינטרנט, כך שהעברת הנתונים הופכת למהירה ויעילה יותר, ומרחיבה את הדרך לתקשורת אלחוטית.

4. תקשורת קווית

(1) USB

USB, קיצור של באנגלית Universal Serial Bus (Universal Serial Bus), הוא תקן אפיק חיצוני המשמש לוויסות החיבור והתקשורת בין מחשבים והתקנים חיצוניים.זוהי טכנולוגיית הממשק המיושמת בתחום ה-PC.

(2) פרוטוקול תקשורת טורית

פרוטוקול התקשורת הטורית מתייחס למפרט הרלוונטי המפרט את תוכן חבילת הנתונים, הכולל את סיביות ההתחלה, נתוני גוף, סיביות בדיקה וסיביות סטופ.שני הצדדים צריכים להסכים על פורמט מנות נתונים עקבי כדי לשלוח ולקבל נתונים בדרך כלל.בתקשורת טורית, הפרוטוקולים הנפוצים כוללים את RS-232, RS-422 ו-RS-485.

תקשורת טורית מתייחסת לשיטת תקשורת שבה נתונים מועברים ביט אחר ביט בין ציוד היקפי למחשבים.שיטת תקשורת זו משתמשת בפחות קווי נתונים, מה שיכול לחסוך בעלויות תקשורת בתקשורת למרחקים ארוכים, אך מהירות השידור שלה נמוכה מהשידור המקביל.רוב המחשבים (לא כולל מחשבים ניידים) מכילים שתי יציאות RS-232 טוריות.תקשורת טורית היא גם פרוטוקול תקשורת נפוץ עבור מכשירים וציוד.

(3) אתרנט

Ethernet היא טכנולוגיית LAN מחשבים. תקן IEEE 802.3 הוא התקן הטכני עבור Ethernet, הכולל את תוכן חיבור השכבה הפיזית, אות אלקטרוני ופרוטוקול שכבת גישה למדיה??

(4)MBus

מערכת MBus לקריאת מונים מרחוק (mbus סימפונית) היא אפיק דו-חוטי דו-חוטי בתקן אירופאי, המשמש בעיקר למכשירי מדידת צריכה כגון מד חום וסדרת מדי מים.