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Le opzioni di connettività abbondano per il Internet delle cose

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Wi-Fi, Bluetooth, 802.15.4, Z-Fluttua e le tecnologie di DECT, tra l'altro, possono soddisfare le esigenze specifiche degli sviluppatori attraverso lo spettro di IoT.

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Il Internet delle cose (IoT) implica la connettività e gli sviluppatori ha lotti delle opzioni metalliche e senza fili a loro disposizione per farla accadere. Ethernet tende a dominare il regno metallico. Le strutture di IoT tracciano i protocolli di più alto livello relativo a questo tipo di connettività, ma i dispositivi indossano? lavoro di t fino a che non abbiano un metodo di comunicazione con la rete.

A questo punto, le esecuzioni di Ethernet variano da 10 Mb/s fino a 100 Gb/s. naturalmente, la parte alta generalmente designa la spina dorsale come bersaglio del Internet per collegare le aziende agricole dell'assistente nella nube, mentre il livello basso alla media scadenza funziona sul resto dei dispositivi. L'esecuzione mediana attualmente è Ethernet 1-Gb/s.

I dispositivi dell'eredità risiedono nella parte bassa, vale a dire 10 - ed Ethernet 100-Mb/s. I microcontroller inferiori, particolarmente un con i regolatori incorporati di Ethernet, anche possono essere trovati qui. Il low- tipico all'interruttore di Ethernet di media scadenza tratta Ethernet 10/100/1000-Mb/s. Questi interruttori di gigabit funzionano con appena circa tutto il dispositivo da handshaking per trovare una velocità e un protocollo compatibili. I protocolli possono essere abbastanza complessi, compreso i particolari come quality-of-service (QoS), controllo di flusso ed il supporto virtuale della rete riservata (VPN). Questi sono spesso trasparenti agli sviluppatori di IoT che funzionano al livello di protocollo del TCP/IP o più su.

Benchè Ethernet 10-Gb/s stia guadagnando terreno, particolarmente per l'interconnessione dell'assistente di media scadenza, un nuovo codice categoria di Ethernet acceleri i telai sull'orizzonte. Essenzialmente, Ethernet 1-Gb/s sta urtando fino a 2.5 Gb/s con una corrispondenza hop in su per Ethernet di alto-velocità come 10 Gb/s che si muovono verso 25 Gb/s. Questo cambiamento essenzialmente fornisce il rendimento più veloce usando lo stesso cablaggio.

Con Ethernet essenzialmente che servisce da spina dorsale per la comunicazione senza fili, i punti di accesso senza fili di vari sapori hanno un orificio di Ethernet quello? s in genere più velocemente del lato senza fili. Di conseguenza, il collegamento senza fili può funzionare alla velocità completa. I punti di accesso multipli esistono solitamente in una regolazione commerciale o industriale, con una singola spina dorsale di Ethernet che li collega insieme così come la fornitura del collegamento al Internet una volta adatti.

Wi-Fi trasporta la larghezza di banda

Wi-Fi, con il relativo allineamento di 802.11 varianti, fornisce l'più alto rendimento delle tecnologie wireless a questo punto. Ha cominciato con 802.11a e la b ed ha diventato 802.11ac. Il campione 802.11b ha avuto un tasso di dati da rivedere di 11 Mb/s e soltanto ha utilizzato la fascia 2.5-GHz, mentre 802.11ac usa 2.5 - e le fasce 5-GHz con una larghezza di banda unita di una gamma dell'interno di 5.3 Gb/s. è sull'ordine di 100 - 200 piedi. Lo sviluppo seguente? 802.11ax? è sospeso riuscire 802.11ac.

Un esempio del più ritardato in router del Wi-Fi viene dal D-Collegamento (fig. 1). Le maniglie AC5300 si accelera a 5.3 Gb/s. Il sistema, determinato da un'unità di elaborazione del doppio-centro 1.4-GHz, caratterizza otto antenne per il supporto di MIMO (a entrate multiple, a uscite multiple).

La sfida con utilizzazione di spettro di 802.11 preoccupazioni. Chiunque che prova ad usare Wi-Fi ad un tradeshow ha funzionato nel problema di sopra-utilizzazione di spettro. Per esempio, un'esposizione? la fascia di s 2.5-GHz ha 11 scanalatura (secondo il paese), ma le scanalature coincidono e quella può realmente ridurre la larghezza di banda di dati per tutti i partiti. Le disposizioni non sovrapponibili dei punti di accesso multipli utilizzano normalmente le scanalature 1, 6 e 11. Comunque i punti di accesso sulla stessa scanalatura possono coesistere con la trattativa, larghezza di banda di dati è limitati.

I protocolli senza fili comprendono i campioni di sicurezza. I 802.11 hanno fissato la segretezza equivalente (WEP) sono stati rotti e non dovrebbero essere usati, da esso? s limitata generalmente alle più vecchie piattaforme 802.11b. L'accesso protettivo Wi-Fi (WPA) e 802.11i, anche conosciuti come WPA2, sono i protocolli di sicurezza della scelta attualmente. Apra i punti di accesso senza fili può funzionare senza i protocolli di sicurezza.

Una sfida chiave per gli sviluppatori di IoT circonda i requisiti di potere. Non così tanto per i dispositivi wireless con potere metallico o le risorse sufficienti della batteria, ma piuttosto per i dispositivi mobili gradica gli smartphones ed i ridurre in pani. Eppure, Wi-Fi è spesso la scelta per questi dispositivi a causa della larghezza di banda, particolarmente quando viene ad effluire le video applicazioni (videocamere di sorveglianza o per esempio, di film). L'uso della batteria per queste applicazioni è misurato tipicamente in ore di uso continuo; spesso, altre funzioni del sistema, quali le esposizioni e le unità di elaborazione, usano più potere che il supporto del Wi-Fi. Eppure, esso? edizione di disegno non banale dello S.A.

Wi-Fi per i preventivi potere-più limitati è possibile, secondo i requisiti. Per esempio, le applicazioni che devono soltanto trasmettere uno scoppio dei dati indossano? la t necessariamente deve comunicare continuamente. Possono accendere il supporto del Wi-Fi ad un tempo predeterminato e più successivamente chiuderli giù. Il potere e la gamma inoltre sono registrabili.

Bluetooth

Bluetooth è una tecnologia a corta portata che usa i 2.4 - 2.485-GHz alla fascia di DOTTRINA (industriale, scientifico e medico). Progettato per le reti di zona personale mobili (vaschette), Bluetooth è trovato sui dispositivi come gli smartphones e le cuffie. Il gruppo di interesse speciale di Bluetooth dirige la tecnologia, con ultimo essere standard Bluetooth 4.2.

Bluetooth ha? classico? e versioni di energia bassa (LE); il campione 4.x concede entrambi o l'uno o l'altro da realizzare. Bluetooth LE inoltre è conosciuto come Bluetooth astuto. Poiché? classico? e Smart/LE aren? t backward-compatible, non possono funzionare con i più vecchi dispositivi.

Il LE version è importante perché è destinata per tenere conto i dispositivi che funzionano e comunicano per i mesi o gli anni usando le fonti a bassa potenza come le batterie delle cellule del tasto o energia-raccogliendo i dispositivi. Esso? s compatibile con la maggior parte dei smartphones e ridurre in pani che sono stati basati per un po di tempo su Bluetooth 4.x.

La gamma massima classica ed astuta di Bluetooth è rispettivamente di circa 100 m. (330 piedi), mentre il tasso di dati è fino a 3 Mbs/s e 1 Mb/s. Tuttavia, il rendimento reale di applicazione, come la maggior parte delle tecnologie wireless, è di meno? 2.1 Mb/s per il classico e 0.27 Mb/s per astuto.

Il classico è limitato ai sette collegamenti del dispositivo, ma ad esso? s non definita per astuto. Ciò è differente che il numero dei dispositivi accoppiati un dispositivo può avere, poiché molti non possono essere attivi contemporaneamente. I dispositivi astuti che non presentano limitazione del dispositivo si trasforma in in un fattore importante, perché le più applicazioni ora possono utilizzare tantissimi collegamenti simultanei.

Una sfaccettatura relativamente nuova a tecnologia quello? la s che guadagna l'interesse è l'uso dei falò di Bluetooth, che fa parte del campione di Bluetooth 4 LE. Questo campione è destinato per permettere che i falò a pile funzionino per i lungi periodi di tempo, trasmettenti le informazioni a passare i dispositivi di Bluetooth. Possono fornire informazioni rese personali, quale un buono per un prodotto su esposizione in un deposito. I falò designano i dispositivi come bersaglio come gli smartphones; lo smartphone può essere installato per ignorare o evidenziare le informazioni dai falò basati sulle preferenze di utente e sulle informazioni del falò. I falò sono essenzialmente dispositivi di IoT, anche.

Questa tecnologia può essere utilizzata nei piani d'azione multipli. Per esempio, le macchine di esercitazione possono ciascuna avere un falò che fornisce la loro disponibilità (in uso o non in uso) così come i risultati. Un'esercitazione app che ha un programma potrebbe indicare che macchine erano disponibili ed allora chiudere la macchina a chiave per pubblicare i risultati soltanto allo smartphone. La macchina potrebbe persino sbloccare automaticamente una volta che il dispositivo mobile si muove fuori portata, poiché Bluetooth può fornire informazioni di posizione basate sui falò.

Un certo numero di porto definito di varianti di Bluetooth? la t necessariamente ha raggiunto l'approvazione significativa. Per esempio, Bluetooth 3.0+HS ha unito il contributo a Bluetooth convenzionale con 802.11 Wi-Fi per mettere in mostra il rendimento 24-Mb/s. Il rendimento più veloce è trattato dalla componente del Wi-Fi, mentre Bluetooth fornisce il handshaking. Ciò è sostenuta soltanto dai dispositivi con l'indicazione di +HS.

Bluetooth si è trasformato in nella tecnologia wireless della scelta per i dispositivi mobili personali, particolarmente poiché possono essere diretti da uno smartphone Bluetooth-permesso a. Ciò comprende i dispositivi novelli come fisica del consumatore? SCiO (fig. 2). Il dispositivo usa l'azienda? sensore vicino all'infrarosso di spettroscopia di s (NIR) per analizzare i materiali quali alimento ed acqua. Prende circa un secondo o due affinchè un emettitore di IR illumini un campione ed affinchè il sensore rilevi i risultati. Il microcontroller analizza i risultati e trasmette questi via Bluetooth ad uno smartphone app. L'unità, che funziona per circa una settimana nell'ambito di uso normale, comprende un micro collegamento del USB per ricaricare la batteria.

Radio a bassa energia

Altre tecnologie wireless a bassa energia includono 802.15.4 e Z-Fluttuano. Un altro è DECT (telecomunicazioni senza cordone aumentate Digitahi), che possono applicarsi alle applicazioni di IoT.

Il campione 802.15.4 definisce un tasso di 250 dati di kb/s ed i 10m variano e supporti punto a punto e configurazioni della maglia. Utilizza tre fasce: 868 megahertz, 915 megahertz e 2.45 gigahertz. Considerato un protocollo grezzo, il campione è usato come la base per i protocolli di più alto livello come 6LoWPAN (IPv6 sulle reti di zona personale senza fili di potere basso) e ZigBee. In più, un certo numero di protocolli vendor-specific sono sviluppati su 802.15.4, quale MiWi del microchip (vedi? La radio di MiWi va pro? su electronicdesign.com), che sono spesso peso più chiaro ed hanno poche limitazioni di autorizzazione.

La maggior parte delle reti sostengono IPv4 e IPv6, ma IPv4 è attualmente la versione trincerata sul Internet. Ha un certo numero di problemi che sono risolti da IPv6 (per esempio, limitazioni di indirizzo). Essenzialmente la maggior parte dello spazio per l'indirizzo IPv4 è stato assegnato. IPv6 notevolmente amplia lo spazio per l'indirizzo, che sarà necessario con la pletora di dispositivi di IoT che richiedono i IDs unici.

Z-Fluttui, di sostegno dal Z-Fluttuano l'alleanza, imprese la fascia di DOTTRINA 900-MHz usando la codifica della scanalatura di GFSK Manchester. Le caratteristiche di prestazione sono simili a 802.15.4, compreso un rendimento di 100 kb/s ed i 100 ft. (m) gamma 30.5. Inoltre tratta i campi di maglia e punto a punto le reti e simili di applicazione degli obiettivi quali i comandi domestici di illuminazione ed automatici. Una rete può avere fino a 232 nodi ed i dispositivi dello schiavo e del regolatore contribuiscono a facilitare il controllo e la configurazione.

Entrambe Z-Fluttui e 802.15.4 varianti sono destinate per funzionare in un modo di potere-risparmio, significato? re active per soltanto un tempo limitato? spesso basso quanto 0.1%. Più potere è usato durante questo periodo, ma quasi nessun potere è consumato nel modo di sonno. Inoltre, progettare entrambi i metodi in moda da reciprocamente - le reti esclusive possono coesistere nello stesso spazio. Ciò è caratteristica critica, perché alcune reti devono essere isolato dovuto i problemi di sicurezza.

IoT telefona a casa

L'alleanza di ULE (energia ultra bassa) usa la tecnologia di DECT, che è comune in più nuovi telefoni senza cordone come quelle dalle comunicazioni di VTech (fig. 3). L'alta qualità di voce era importante per il disegno dei DECT, così traducendo in alto-affidabilità i collegamenti stati necessari per i dati di IoT.

La gamma di DECT ULE delle frequenze si aggirare intorno a 1.9 gigahertz, fornenti 120 scanalature duplex. Il relativo schema di funzionamento in multiplex di TDMA effettua 24 fascie orarie con una lunghezza della struttura delle 10 spettrografie di massa, che identifica a 1.152 Mb/s. Per discorso, questo significa 32 kb/s ADPCM o 64 la codifica di kb/s G.722. Scale di formato di pacchetto da 32 a 256 byte. Può persino trattare le immagini ed i video dati.

DECT ULE? una gamma tipica di s di 300 m. tende a fornire più riempimento che alcune tecnologie facenti concorrenza. Può sostenere i protocolli di più alto livello come 6LoWPAN. In più, i DECT ULE usa il più forte 128 schema di crittografia del bit AES piuttosto che la crittografia 64-bit integrata nei dispositivi standard di DECT. L'autenticazione e la crittografia del pacchetto sono standard.

I sistemi sono progettati per uso a bassa potenza? Il potere di rf è in media 10 Mw con una specifica massima di potere 250-mW. Lo stato latente scende sotto la spettrografia di massa 100. I supporti di architettura oltre 400 nodi, con 256 nodi che sono direttamente accessibili. Un'applicazione tipica del sensore con un secondo ciclo di sonno 20 che consuma il µA 20 può funzionare per 10 anni su una batteria del AAA.

ULE è la tecnologia meno nota nel campo di IoT a causa del relativo rapporto ai telefoni senza cordone. Da un lato, questo rapporto significa che un numero significativo dei sostenitori ed i circuiti integrati sono disponibili per i DECT. Il risultato finale è più a basso costo una volta confrontato alle tecnologie gradice ZigBee.

Un collegamento alla comunicazione vocale può essere un altro vantaggio, come dentro, per esempio, le applicazioni intelligenti del campanello. La voce è la base per il campione di DECT, così facilitando la relativa inclusione nelle soluzioni di IoT.

Sfide cellulari

La maggior parte dei dispositivi cellulari di IoT designano lo sviluppo come bersaglio a lungo termine campioni 4G e 5G (di LTE). Cellulare presenta il vantaggio di riempimento, che è essenzialmente globale, anche se le bande larghe ancora indossano? la t ha riempimento cellulare. Inoltre, il riempimento può essere chiazzato nelle zone con molte torrette delle cellule dovuto i fattori che variano dai fornitori di servizio e dalle circostanze vaganti alle ostruzioni naturali ed artificiali. Tuttavia, esso? s l'unica alternativa, tranne alcune tecnologie satelliti limitate, per i progettisti di IoT che hanno bisogno del riempimento fuori delle zone fisse disponibili a Wi-Fi così come per riempimento locale simile a quello fornito da Bluetooth e dall'altra radio a corta portata.

La questione importante, benchè, sia costo di ricorso, poiché il funzionamento cellulare richiede i programmi dai fornitori di servizio. Presupporre questi requisiti può essere incontrato, le caratteristiche cellulari osserva molto buon. Il rendimento per 4G LTE-Ha avanzato le parti superiori fuori a circa 1 Gb/s, mentre 5G promette 10 Gb/s. naturalmente, questo è l'importo massimo; in pratica, le velocità cadono basato sulla distanza e sull'utilizzazione all'interno di una cellula.

I requisiti di potere possono essere un'edizione, particolarmente per le applicazioni mobili con i bisogni di continuo-connettività ed ad alta velocità. Nessun dubbio, costo entra in gioco pure, essendo che i prezzi sono tipicamente dal byte.

Altre possibilità meno comuni della rete esistono sia dal lato metallico che senza fili, ma valgono la pena di accennare. Per esempio, la rete del Powerline dell'alleanza di HomePlug usa i collegamenti di potere per alimentare l'interfaccia così come un mezzo della trasmissione. Una miriade di prodotti interoperabili comprende i dispositivi quali i punti di accesso ed i ponticelli senza fili ad Ethernet.

Un altro particolare non indirizzato a questo punto interessa i profili di applicazione. Questi campioni forniscono le definizioni di informazioni e controllano lo scambio fra i dispositivi per le applicazioni standard quale immagazzinaggio, illuminando il controllo o determinate applicazioni mediche. I campioni di più alto livello come ZigBee sostengono queste definizioni di profilo. Questi possono essere particolarmente convenienti agli sviluppatori di IoT, perché il loro uso permette al contributo ad una gamma dei dispositivi compatibili. Inoltre, gli sviluppatori del dispositivo possono sostenere una gamma delle applicazioni che utilizzano questi campioni.

Vari corredi di sviluppo e disegni di riferimento sono disponibili per tutte tecnologie indirizzate in questo articolo. Per esempio, QuickLogic? il modulo di s TAG-N usa nRF51822 Bluetooth a semiconduttore nordico mozzo astuto del sensore di ArticLink ed astuto 3 di ultra-basso-potere S2 che inserisce in un fattore forma dello smartwatch (fig. 4). Può effettuare le funzioni come i gesti d'inseguimento e determinazione dei contesti di posizione. Il modulo, che si collega al Android app di QuickLogic per lo sviluppo, inoltre funziona con Nordic? corredo di sviluppo di s nRF51822.

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