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物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)備的通信方式有幾十種，使用數(shù)百種不同的協(xié)議。這是因?yàn)樗麄兊耐ㄐ欧绞饺Q于他們是什么，他們?cè)谀睦铮麄冃枰c哪些其他設(shè)備和系統(tǒng)交談，以及他們必須說什么。沒有單一的最佳協(xié)議，它本質(zhì)上是用于將消息從一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由到另一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通用“語言”。正確的選擇始終取決于應(yīng)用程序的特定需求。

還有一些限制需要考慮。設(shè)備的功率預(yù)算是多少？有哪些成本限制？對(duì)物理尺寸、安全性、上市時(shí)間、地理區(qū)域和遠(yuǎn)程維護(hù)有什么要求？在本文中，我們將介紹物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的嵌入式組件，并討論不同的需求和上下文如何為每個(gè)用例確定最佳解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信組件

雖然物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有許多不同的架構(gòu)，但大多數(shù)都包括以下組件：

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備——從最小的溫度傳感器到巨大的工業(yè)機(jī)器人

本地通信 – 設(shè)備用于與相鄰設(shè)備通信的方法

應(yīng)用程序協(xié)議 – 定義如何傳輸信息內(nèi)容的框架

網(wǎng)關(guān) – 轉(zhuǎn)換和重新傳輸信息，通常將本地設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 – 管理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的接受和傳輸?shù)南到y(tǒng)，通常位于云數(shù)據(jù)中心內(nèi)

云應(yīng)用程序 – 將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理成有用的信息，以呈現(xiàn)給用戶

用戶界面 – 人們可以看到物聯(lián)網(wǎng)信息，對(duì)其進(jìn)行操作，并向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)出命令

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

當(dāng)我們談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，我們通常會(huì)描述環(huán)境傳感器、連接電器、車輛跟蹤器甚至裝配線機(jī)器等東西。雖然物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以說是任何可以與互聯(lián)網(wǎng)通信的電子設(shè)備，但我們通常不是指手機(jī)或一般用途的計(jì)算機(jī)。
通常，我們專注于用途較窄的設(shè)備，例如控制家中的燈光或跟蹤用于制造化學(xué)品的儲(chǔ)罐液位。例如，下圖顯示了使用 DigiXBee® 無線電模塊的工業(yè)儲(chǔ)罐傳感器與容納模塊 （SOM） 上的系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)之間的連接。

連接無線設(shè)備

其中許多設(shè)備最初并不是使用互聯(lián)網(wǎng)功能創(chuàng)建的，必須使用售后解決方案進(jìn)行修改才能連接。然而，物聯(lián)網(wǎng)功能越來越多地被設(shè)計(jì)到新設(shè)備中，它們可以大大降低成本并改進(jìn)功能。
雖然物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備根據(jù)創(chuàng)建它們的需求而有所不同，但幾乎總是包含一些基本組件。例如：

通常有一個(gè)傳感器來檢測(cè)物理事件，如運(yùn)動(dòng)或漏水。

也可能有執(zhí)行器產(chǎn)生物理變化，例如打開燈或關(guān)閉閥門。

這些傳感器和執(zhí)行器與一個(gè)或多個(gè)微處理器連接，這些微處理器運(yùn)行驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)功能的邏輯。

作為連接的設(shè)備，它必須至少有一個(gè)通信組件，可以是某種類型的無線電，也可以是以太網(wǎng)等有線通信方法。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常由電池供電，因此在選擇設(shè)備、設(shè)計(jì)功能和創(chuàng)建通信策略時(shí)，電源管理成為關(guān)鍵考慮因素。

所有這些組件都將安裝在某種類型的外殼中，通常是相當(dāng)小的外殼。根據(jù)環(huán)境的不同，該外殼可能需要密封和防水，或者可能需要大量通風(fēng)以管理熱量。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常部署得非常大，因此獲得正確的成本至關(guān)重要。當(dāng)這些便士乘以數(shù)百萬時(shí)，每一分錢都很重要。 本地通信方法和協(xié)議

每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要通信。某些設(shè)備僅發(fā)送信息;許多其他人同時(shí)發(fā)送和接收。雖然與對(duì)等設(shè)備的某些通信是直接的，但遠(yuǎn)程通信通常需要通過網(wǎng)關(guān)才能到達(dá)目的地。無論設(shè)備的消息需要發(fā)送到何處，每個(gè)旅程都始于第一步。
下圖說明了無線通信的一個(gè)模型，以及無線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)“節(jié)點(diǎn)”如何扮演定義的角色。正如您在此示例中所看到的，它被稱為“星形網(wǎng)絡(luò)”，智能無線模塊協(xié)調(diào)與充當(dāng)路由器的設(shè)備之間的通信，并將通信移出到終端設(shè)備。

對(duì)于無線設(shè)備和協(xié)議的不同組合，方案會(huì)發(fā)生變化。在下圖中，您可以看到如何使用不同的無線協(xié)議構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以各種方式運(yùn)行。最佳協(xié)議取決于許多因素，例如網(wǎng)絡(luò)上通信節(jié)點(diǎn)之間的距離。

物聯(lián)網(wǎng)通信的第一步或“跳躍”將是有線或無線的。有線連接可以使用簡(jiǎn)單的串行協(xié)議，盡管最常見的是使用以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，允許“直接”Internet協(xié)議（TCP / IP）連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或云應(yīng)用程序。通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞的消息通過許多不同的設(shè)備路由，但是作為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師，我們可以安全地將這個(gè)過程抽象出來。有線連接快速可靠，但運(yùn)行物理布線通常過于昂貴或不切實(shí)際。當(dāng)然，對(duì)于任何移動(dòng)的東西，電線是不可能的。