Top 10 IoT Protocols You Need to Know
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來源：今日头条
一、點對點技術
點對點即表示兩個設備連接在一起以進行直接通信。通常只有兩個設備可以參與對等連接。
1. Bluetooth Classic (經典藍牙)
最知名的點對點無線技術，當屬藍牙無疑了。將手機連接到藍牙揚聲器時，藍牙揚聲器是手機和揚聲器之間，即為點對點無線連接。
由於相對較短的工作範圍，藍牙功耗相當低。它比WiFi消耗更少的功率，比蜂窩技術少得多，但仍遠遠超過藍牙低功耗或Zigbee等技術。
2. WiFi Direct
大家都知道WiFi，但很少有人聽說過WiFi Direct，即便是幾乎所有手機和平板電腦都支持它。與藍牙一樣，但與傳統WiFi不同，WiFi Direct是一種點對點無線技術。
傳統的WiFi設置了一個接入點，允許許多設備連接到它。但是，如果你想在沒有接入點的情況下將數據直接從一個設備傳輸到另一個設備，該怎麼辦?這就是WiFi Direct發揮作用的地方。
WiFi Direct使用與傳統WiFi相同的基本技術。它使用相同的頻率，並提供類似的頻寬和速度。但是，它不需要接入點，允許兩個設備具有類似於藍牙的直接連接。
WiFi Direct相對於藍牙的優勢主要是傳輸速度更快。事實上，WiFi Direct比藍牙快一百倍。雖然這個速度是以功耗為代價，但是成本才是最大的障礙。
二、近場通信
與本文中討論的其他無線技術根本不同。NFC使用在兩個線圈之間，共享的電磁場進行通信，而所有其他無線技術發射無線電波。
由於NFC通過兩個電磁，耦合在一起的線圈進行通信，因此工作範圍很小。兩個耦合線圈基本上，形成具有空氣芯的變壓器。
NFC最常見的用途，是非接觸式支付系統。雖然支付數據當然是加密的，但NFC的極短操作範圍，也有助於消除附近其他人破解交易的可能性。
NFC允許使用無源NFC標籤。在這種情況下，被動意味著沒有電源。相反，無源標籤由NFC讀取器設備的電磁場供電。通信和功率傳輸都發生在兩個耦合線圈之間。
無源標籤的優點是它們簡單，便宜，小巧，並且幾乎無限期，因為沒有電池。還提供有源標籤，其中包括電池。
作為旁注，無線充電，通過將設備放置在充電墊上為設備充電，也可以利用兩個耦合線圈之間的相同功率傳輸現象。
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三、低功耗/短程/低數據網格技術
創建低功耗、低數據網路有四種常用技術：藍牙低功耗、Zigbee、Z-Wave和6LoWPAN。
如果我們的產品是電池供電的，並且需要在短距離內發送相對較少的數據，那麼這四種技術中的一種可能是最佳解決方案。
所有這四種技術支持的關鍵特性稱為網狀網路，有時也稱為多對多網路。
通常，要將數據從設備A發送到設備C，您必須在設備A和設備C之間形成直接連接。對於藍牙和WiFi Direct等對等技術就是這種情況。
但是透過網狀網路，我們可以透過設備B，將數據從設備A發送到設備C。數據從設備A發送到設備B，設備B然後將數據中繼到設備C。這允許我們創建龐大的互連設備網路，可以覆蓋功率極低的大面積區域。
例如，假設有26個標記為A到Z的設備，這些設備在每個設備之間以30米左右的距離間隔開。通常情況下，如果將設備A的數據一直發送到距離750米遠的設備Z，則需要一台功率相當大的發射機。這需要具有大電池的產品。
但是通過網狀網路，我們可以將數據從設備A中繼到設備B，再到設備C等，直到設備Z，沒有一個設備必須傳輸超過一百英尺的數據，因此需要的功率由每個設備都小得多。
網狀網路可以打開很多非常有趣的應用程序。
1. 藍牙低功耗(BLE)
藍牙低功耗，不僅僅是藍牙經典的低能耗版本。事實上，它的應用程序與普通藍牙完全不同。
藍牙LE可能是小編參與過的項目中，最常見的無線功能類型。
BLE有許多應用，但最常見的一種是傳輸感測器數據。每分鐘測量一次溫度的感測器設備，或者每10分鐘記錄並傳輸，其位置的GPS設備就是一些例子。
在許多情況下，藍牙LE產品僅使用小型紐扣電池供電。如果數據不經常發送，則從紐扣電池運行的BLE設備，可能具有一年或更長的電池壽命。
藍牙LE受到手機和平板電腦的廣泛支持，使其成為將產品與行動應用程序連接的理想解決方案。它還支持高達1Mbps的下降傳輸速度(經典藍牙可以達到2-3 Mbps)。
BLE支持網狀網路，它允許最多32,767個設備的網狀網路!
除非你有充分的理由選擇其他技術之一(Zigbee、Z-Wave和6LoWPAN)，否則小編強烈建議你使用藍牙LE。它無疑是最簡單的無線技術，功耗極低，是最受支持的技術。
2. Zigbee
Zigbee是另一種短距離網路技術，在許多方面類似於具有類似應用的藍牙LE。它使用相同的2.4 GHz載波頻率，功耗極低，在類似範圍內運行，並提供網狀網路。
實際上，Zigbee網狀網路可以包含多達65,000個設備，這是藍牙LE可以支持的兩倍。但是，我還沒有看到推動任何限制的應用程序。
Zigbee主要用於家庭自動化應用，如智慧照明，智慧恆溫器和家庭能源監控。它還常用於工業自動化，智慧儀表和安全系統。
3. Z-Wave
Z-Wave是一種專有無線技術，主要與家庭自動化市場中的Zigbee和BLE競爭。
與使用流行的2.4 GHz頻段的BLE和Zigbee不同，Z-Wave使用低於1GHz的頻段。如果你希望在全球範圍內銷售產品，則許多國家/地區的確切頻段會有所不同。
載波頻率較低有兩個顯著優點：增加範圍和減少干擾。較低頻率的無線電波進一步傳播。
Z-Wave使用的頻段往往沒有那麼擁擠。較低載波頻率的缺點是數據傳輸速度較低，最終比藍牙LE慢近10倍。
Z-Wave支持最多232個設備的小型網狀網絡，這對大多數應用來說已經足夠了。
4. 6LoWPAN
6LoWPAN是Zigbee的新競爭對手。主要區別在於6LoWPAN是基於IP的網路，如WiFi。與Zigbee和Z-Wave一樣，6LoWPAN主要用於家庭自動化應用和智慧電表。
四、局域網(LAN)技術
如果你的產品需要訪問互聯網，並且將始終在WiFi接入點附近使用，那麼WiFi就是答案。由於其適度的覆蓋區域，WiFi被稱為局域網(LAN)技術。
WiFi快速，便宜，易於實施，具有良好的操作範圍，並且可以廣泛使用。至少對於行動產品而言，WiFi的最大缺點是功耗。由於功耗較高，如果您不需要WiFi提供的性能，通常最好使用其他無線技術。
五、遠端蜂窩技術
如果你的產品需要訪問雲，但它不會始終位於WiFi接入點附近，那麼你的產品就可能需要蜂窩無線電進行長途通信。
1. GSM / GPRS
長期以來，用於數據傳輸的GSM(全球行動通信系統)與GPRS(通用分組無線電服務)相結合，已成為不需要大量數據傳輸的產品最常用的蜂窩技術。這主要是由於GSM / GPRS硬體的廣泛可用性，和相對低的硬體成本。
然而，世界上大多數蜂窩電信商都在逐步淘汰GSM，因此他們可以為需要大量數據傳輸的4G和5G智慧手機釋放更多頻寬。
最可能的選擇是，將硬體從GSM解決方案，升級到LTE蜂窩技術，但隨之而來的是價格大幅提升。
2. LTE
LTE是一種4G蜂窩技術，支持比GSM更快的數據速率。如果你的產品需要非常快速的蜂窩數據傳輸速度，那麼LTE可能是最佳選擇。
但是，如果你的產品，並不真正需要這種級別的數據速度，那麼你將支付您根本不需要的硬體。嵌入式GSM模體，只需十幾元，而LTE模組的價格可能超過140元。LTE的電信商服務成本也將明顯高於GSM。
隨著物聯網(IoT)設備的大量普及，這種技術選擇的差距變得更加明顯。不過，這個差距正在被低功耗遠程技術所填補。
六、低功耗遠端技術
如果你需要長距離，低數據通信，就像許多物聯網產品一樣，那麼你的技術選擇，並不像其他應用那樣清晰。這種類型的網路，通常被稱為LPWAN或低功率廣域網。
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例如，如果你的產品在遠端位置，收集天氣數據，並自動將該數據上傳到雲，則可能需要LPWAN技術。正如小編已經指出的那樣，GSM或LTE蜂窩技術，都不適合低數據速率應用。
還有其他無線技術可以解決這個問題，包括LoRa，NB-IoT和LTE-M。不幸的是，這些都不是廣泛支持的全球標準。這使得許多產品的實施具有挑戰性或不可能性，具體取決於它們的銷售地點。
1. LoRa / LoRaWAN
LoRa(Long-Range的縮寫)可以在某些區域進行超過10公里的遠距離通信，同時耗電量很小。它是Semtech在2012年收購的專有無線技術。
LoRa是指底層技術，可以直接用於點對點通信。LoRaWAN是指上層網路協議。
如果你正在尋找低功耗，長距離，點對點的解決方案，那麼LoRa是一個很好的選擇。你通常可以購買比LoRaWAN模組便宜的LoRa模組。
如果希望產品連接到現有的LoRaWAN網路，則需要包含網路層的更昂貴的LoRaWAN模組。
雖然LoRa的設計可以在很大範圍內運行，但它並不是可以連接到行動網路的蜂窩技術。這使得它更簡單，實施起來更便宜，但它的應用程序是有限的。
例如，如果你的產品需要遠端訪問雲，那麼還需要提供LoRa Gateway設備以連接到Internet。Gateway設備連接到互聯網，並與任何遠端LoRa設備通信。
假設在操作範圍內沒有LoRa Gateway，LoRa不為任何單個遠端設備，提供遠端訪問雲的方法。
2. NB-IoT
與LoRa / LoRaWAN不同，NB-IoT是一種蜂窩技術。這意味著它更複雜，實施起來更昂貴，並且消耗更多功率。但是，它提供更高品質的蜂窩連接和直接訪問互聯網。
NB-IoT僅用於傳輸非常少量的數據。NB-IoT的最大缺點，是可用性有限。
3. LTE-M
如果你的產品需要比LoRa或NB-IoT支持的數據速率，更高的遠端蜂窩接入，那麼LTE-M可能是最佳選擇。
該技術適用於，需要直接連接到4G行動網路的物聯網設備。它是LTE蜂窩技術的一個子集，針對小型電池運行的低數據速率設備進行了優化。
LTE-M在幾個關鍵方面與標準LTE不同。 首先，實施起來更便宜，其次，因為由於頻寬更有限，可以使用更簡單的晶片。
其次，它針對降低功耗進行了優化，以免快速耗盡小電池。最後，蜂窩服務成本顯著降低，因為你沒有使用接近標準LTE所需頻寬的任何地方。
結語：小編認為選擇無線技術的關鍵，是縮小我們的要求。這其中，所需的工作範圍，數據傳輸速度，功耗和成本則是選擇無線技術的主要標準。
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