Bezdrátové síťové protokoly IoT

Protokol AMQP

AMQP je aplikační (softwarový) protokol vrstvy, který nabízí směrování a řazení do fronty pro prostředí middlewaru orientovaného na zprávy. Používá se pro spolehlivé připojení typu point-to-point a podporuje bezproblémovou a bezpečnou výměnu dat mezi zařízeními a cloudem. AMQP má tři odlišné komponenty, jmenovitě Exchange, Message Queue a Binding (výměnu, frontu zpráv a vazbu). Tyto tři komponenty zajišťují spolehlivou a úspěšnou výměnu a ukládání zpráv. Rovněž označují vztah mezi dvěma zprávami. Další informace o AMQP najdete zde.

Protokol CoAP

CoAP je protokol s omezenou šířkou pásma a omezenou sítí pro omezené gadgety. Tento protokol umožňuje klientovi odeslat serveru požadavek a server odešle odpověď v protokolu HTTP zpět klientovi. Používá protokol User Datagram Protocol (UDP) pro zjednodušenou implementaci a minimalizuje využití prostoru. Protokol využívá binární datový formát EXL. Protokol CoAP se primárně používá v automatizaci, mikrokontrolérech a mobilních telefonech. Protokol odešle požadavek do domovského koncového bodu aplikace a vrátí odpověď aplikace na služby a prostředky. Chcete-li se dozvědět více o CoAP, klikněte sem.

Data Distribution Service (DDS)

DDS je flexibilní komunikační protokol typu peer-to-peer. Dělá vše od spouštění malých zařízení až po připojení vysoce výkonných sítí. DDS zjednodušuje nasazení, zvyšuje spolehlivost a minimalizuje složitost.

Protokol MQTT

MQTT, také známý jako protokol odběru/publikování, je zjednodušený protokol pro zasílání zpráv a také nejvýhodnější pro zařízení IoT. Shromažďuje data z různých zařízení a dohlíží na vzdálená zařízení. Běží přes protokol TCP a podporuje výměnu zpráv řízenou událostmi prostřednictvím bezdrátových sítí. MQTT se používá hlavně v zařízeních, která vyžadují méně výkonnou paměť, například pro senzory ve vozidle a chytré hodinky. Chcete-li se dozvědět více o MQTT, klikněte sem.

Komunikační protokol Machine-to-Machine (M2M)

Odkazuje na otevřený průmyslový protokol. M2M je vytvořen pro vzdálenou správu zařízení IoT. Tyto nákladově efektivní protokoly využívají veřejné sítě. M2M vytváří prostředí, kde dva stroje vzájemně komunikují a vyměňují si data. Takový protokol podporuje stroje, aby se samy monitorovaly a umožňovaly systémům přizpůsobit se měnícímu se prostředí. Používá se hlavně pro inteligentní domy, vozidla a bankomaty. Chcete-li se dozvědět více o M2M, klikněte sem.

Protokol XMPP

XMPP má jedinečný design. Byl vyvinut pomocí otevřeného XML (Extensible Markup Language). Využívá mechanismus push k výměně synchronních zpráv. Flexibilní XMPP lze bezproblémově integrovat s jakýmikoli změnami. XMPP funguje jako indikátor přítomnosti. Zobrazuje stav dostupnosti serverů.

Kromě aplikací WhatsApp, Google Talk a dalších aplikací pro rychlé zasílání zpráv je XMPP také užitečný v online hrách, protokolu VoIP a webových stránkách se zpravodajstvím. Chcete-li se dozvědět více o XMPP, klikněte sem.

Bluetooth

Bluetooth je široce používán pro komunikaci na krátkou vzdálenost a je standardním protokolem IoT pro bezdrátový přenos dat. Jeho nízkoenergetická verze je Bluetooth Low Energy (BLE). Nejnovější verze, BLE 5.0, podporuje aplikace s nízkou datovou rychlostí a rozšířený dosah až 150 metrů. Funkce jako signalizace a lokalizační služby ji pomohly nasadit v široké škále fitness a automobilových aplikací. Může podporovat hvězdicovou topologii. Nejnovější verze podporují topologii sítě a rozšiřují síť pomocí sítí mnoho zařízení pro domácí automatizační aplikace.

Zigbee

ZigBee používá standardní fyzickou a linkovou vrstvu IEEE 802.15.4, pracující v pásmu ISM 2,4 GHz a poskytuje dosah až 300 stop. Podporuje topologii sítě. Síť proto může být rozšířena na delší vzdálenost pomocí operací vícenásobného směrování. Protokol je vysoce interoperabilní a zahrnuje standardní knihovny datových modelů, zabezpečení a postupy správy sítě. ZigBee má nízkou spotřebu energie, zjišťování uzlů, detekci duplikovaných paketů, zjišťování tras, režim spánku a spolehlivost. Je široce používán v inteligentních domácnostech a aplikacích pro automatizaci budov.

Z-Wave

Z-Wave je bezdrátová technologie s nízkou spotřebou energie navržená pro IoT aplikace automatizace domácností. Nabízí nízkou latenci a spolehlivou komunikaci malých datových paketů s datovými rychlostmi až 100 kbit/s. Podporuje topologii sítě s maximálně 232 uzly v jedné síti. Funguje na frekvenci 868 MHz pro evropský region a 915 MHz pro Severní Ameriku a Austrálii a poskytuje datovou rychlost 100 Kbps. Chcete-li se dozvědět více o Z-Wave, klikněte sem.

6LowPAN

Nízkoenergetická bezdrátová osobní síť IPv6 (6LowPAN) je technologie založená na internetovém protokolu. Jedná se o síťový protokol, který definuje mechanismy zapouzdření a komprese záhlaví. Má svobodu kmitočtového pásma a fyzické vrstvy a lze ho také použít na více komunikačních platformách, včetně ethernetu, WiFi, 802.15.4 a sub-1GHz ISM. Je navržen tak, aby odesílal pakety IPv6 po sítích založených na IEEE802.15.4 a implementoval mnoho otevřených standardů IP, včetně TCP, webových soketů, UDP, HTTP, COAP a MQTT. Standard poskytuje end-to-end adresovatelné uzly, což umožňuje routeru propojit síť s IP. 6LowPAN je robustní, škálovatelná a samoopravitelná síťová síť.

Thread

Thread, založený na různých standardech, včetně IEEE802.15.4, IPv6 a 6LoWPAN, je nový síťový protokol IPv6 založený na IP a zaměřený na prostředí domácí automatizace. Primárně doplňuje WiFi a nabízí odolné řešení založené na IP pro IoT. Thread posiluje síť využívající rádiové transceivery IEEE802.15.4. Spravuje až 250 uzlů s vysokou úrovní ověřování a šifrování.

WiFi

WiFi je bezdrátový komunikační protokol. WiFi využívá topologii hvězdicové sítě a přístupový bod lze použít jako bránu do internetu. Každý přístupový bod se může připojit k maximálně 250 zařízením a většina komerčně dostupných řešení podporuje až 50 zařízení. Rozhraní 802.11-b/g/n pracuje na frekvenci 2,4 GHz a poskytuje přenosovou rychlost 150–200 Mb/s v domácím nebo kancelářském prostředí, obvykle na vzdálenost 50 metrů. Nejnovější standard 802.11-ac funguje na 5 GHz a poskytuje datovou rychlost 500 Mb/s - 1 Gb/s.

Mobilní sítě

Mnoho aplikací IoT používá pro datovou komunikaci existující mobilní sítě jako 3G, 4G LTE a 5G. 3G využívá 2100 MHz a nabízí datovou rychlost 384 Kbps - 10 Mbps a 4G LTE poskytuje vysokou datovou rychlost 3 Mbps - 10 Mbps při 2700 MHz. Jsou nevhodné pro většinu aplikací IoT kvůli své vysoké spotřebě energie a vysokým nákladům na implementaci. Cat-M1 a NB-IOT byly představeny v partnerském projektu 3. generace (3GPP) pro přijetí do stávajících 4G LTE sítí pro komunikaci IoT a M2M. 5G s větší kapacitou než jakákoli 4G síť se vyvíjí s cílem zvýšit počet uživatelů mobilního širokopásmového připojení a podpořit komunikaci mezi zařízeními. K tomu se pro 5G používají různé techniky, jako je masivní vícenásobný vstup s více výstupy (MIMO), plně duplexní komunikace, heterogenní sítě (HetNet), milimetrová vlna (mmWave) a síťový slicing („krájení“). Celé síťové služby 5G lze podle Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) rozdělit do tří různých kategorií: rozšířená mobilní širokopásmová komunikace (eMBB), masivní komunikace mezi stroji/zařízeními (mMTC) a vysoce spolehlivé komunikace s nízkým zpožděním (uRLLC).

NFC

Komunikace NFC je rádiový komunikační protokol s velmi krátkým dosahem. Využívá standard ISO/IEC 18000-3 a frekvenční pásmo ISM 13,56 MHz. Poskytuje datovou rychlost 100–420 kb/s a ​​dosah až 20 cm. Některá zařízení NFC umí číst (podle ISO 15693) pasivní vysokofrekvenční značky RFID, které také fungují na 13,56 MHz. NFC poskytuje plně duplexní komunikaci v detekčním rozsahu od kovových i nekovových podkladů. Používá se pro bezkontaktní platby, rychlou synchronizaci a aplikace pro přístup k digitálnímu obsahu.

Sigfox

Sigfox je poskytovatel privátní sítě podobný poskytovatelům telefonních nebo celulárních služeb zaměřený na poskytování služeb zákazníkům v IoT. Využívá pásma ISM sub-GHz (868 až 869 MHz nebo 902 až 928 MHz) a podporuje hvězdicový topologický dálkový dosah (až 50 km). Přestože je komunikace Sigfox obousměrná, datová část ze základnové stanice do uzlu je nedostačující. Používá se pro dálkový průzkum, kde je třeba sporadicky přenášet malé množství dat s vysokými požadavky na životnost baterie. Chcete-li se dozvědět více o Sigfox, klikněte sem.

LoRaWAN

LoRaWAN je bezdrátový komunikační protokol WAN s nízkou spotřebou ve frekvenčním rozsahu sub GHz (433/868/915 MHz). Má typickou rychlost přenosu dat 0,3 do 50 kb/s a ​​může pokrýt dosah až 15 km. Vyšší vzdálenosti je dosaženo dynamickým snižováním datových rychlostí. Je navržen tak, aby poskytoval nízkoenergetickou, nízkonákladovou, bezpečnou a plně duplexní komunikaci pro internet věcí, M2M, Smart City a průmyslové aplikace. Chcete-li se dozvědět více o LoRaWan, klikněte sem.