IoT技术选型及模型设计的思考

  作者:Gavin Whitechurch翻译:杨旭来源:TechTarget中国 英文

 

  IoT是Internet of Things的缩写,对应的中文就是“物联网”。在近几年随着大型物联平台的出现和智能设备数量和种类,不断增长,芯片厂商不断的技术突破,新的使用领域和互联场景不断出现,IoT进入到一个快速增长和爆发的时代。(本文被收录在程序员杂志2017年4月刊)

  一:IoT时代的无线通讯技术

  世界最遥远的具体就是没有网络,网络通讯技术是IoT的基础,常见的无线网络通讯有:WIFI,NFC,Zigbee,Bluetooth, Wireless Wide Area Network(包括等等GPRS,3G/4G/5G,后面简称为WWAN),NB-IOT,Sub1GHZ等等。它们由于组网,功耗,通讯距离,安全性等区别,使他们各种拥有不同的适用场景。 WIFI、Bluetooth、WWAN是现阶段物联网的主力,占了95%以上,ZigBee主要用在全屋智能领域,NB-IoT是下一代针对IoT设计的网络。

  那么如何在众多无线通讯技术中找到适合自己的呢?根据我的经验做一下简单的总结,供大家参考。

  1.1为什么选WIFI

  WIFI最大的优点是连接快速持久稳定,它是解决IoT设备端连接的首选方案,唯一需要考虑的是smart devices对WIFI覆盖范围的依赖导致smart devices的活动范围比较小,不适合随时携带和户外场景。

  举例:各种智能家电可以通过WIFI被远程控制。

  1.2为什么选Bluetooth

  Bluetooth最大的优点就是不依赖于外部网络,便携,低功耗。只要有手机和smart devices,就能保持稳定的连接,走到哪连到哪。所以大部分运动的智能设备和户外使用的设备都会优先考虑Bluetooth。它的主要不足是1:不能直接连接云端 2:传输速度比较慢 3:组网能力比较弱

  举例:智能手环,共享单车的智能蓝牙锁,IBeacon定位

  1.3 为什么选WWAN:

  WIFI的不足是smart devices移动范围小,蓝牙的短板是设备不能直连云端和组网能力弱。而WWAN既可以随时移动,也可以随时联网,看似好像完满弥补了WIFI和Bluetooth的不足,实际上它也主要存在二个短板,1:它在使用的过程中会产生费用,2:网络状况不稳定,常常遇到无网或弱网的环境。

  举例:车载智能设备,政府的城市公共自行车

  1.4 无线模块选项分析

  前面介绍了主流的三种无线技术占到了所有IoT使用场景的99% ,剩下的是一些特殊场景用到的无线技术选型。

  ZigBee的使用:

  例如在全屋智能(精装修智能房屋)的场景中,从交付开始,家中就已存在大量IoT设备,如果使用WIFI方案,每个设备配网会非常麻烦,并且WIFI每次做移动,修改密码,智能设备都要相应的做调整。如果使用蓝牙方案,已目前的BLE4.2标准,蓝牙的组网智能一个central连接7个外设(部分芯片会有能力扩充,这里因为比较少见,所以忽略),蓝牙组网能力弱,也满足不了需求。所以在全屋智能的场景,经常会使用ZigBee+WIFI的二合一网关。ZigBee和蓝牙一样都是近距离低功耗的通讯技术,但它对比蓝牙有个最大的优势,就是强大的组网能力,在全屋场景,家中的IoT设备多达几十个,蓝牙配网模式满足不了需求,所以一般会使用搭配ZigBee和wifi的二合一网关,通过ZigBee连接IoT设备,通过WIFI将数据同步到云端。

  Sub1GHZ的使用:

  再如飞行器的使用场景,飞行器一般都在没有WIFI的环境使用,所以WIFI不满足,飞行器常常有较远的飞行距离,所以Bluetooth和ZigBee也不满足,飞行器常常在海边,山上等GPRS无信号或弱网的环境使用,所以WWAN也不适用。这样看来单一的无线模块都不能很好的解决飞行器的通讯需求,所以飞行器需要用的是多种无线模块的组合使用。通过Bluetooth让遥控器和手机连接,通过Sub1Ghz处理长距离的时飞行器和遥控器的通讯,通过其他波长处理中距离或短距离飞行中的数据通信。这种组合既能满足手机操控,又能在中距离有高质量的图像数据,在远距离还能继续控制。

  同样功能的设备不一定选相同的通讯模块:

  例如补水仪,统一的功能,都是从设备喷出水汽到皮肤,给皮肤补水,但有便携式和固定式样两种,便携式体积小,便于携带,随时使用,那一定会选蓝牙。固定式功能更多,可以冷热交替补水,所以一般在家中使用,选wifi没错。