IoT無線連接基礎知識
出處:網絡整理 發(fā)布于:2025-03-07 17:04:00
選擇正確的IoT無線網絡解決方案
物聯(lián)網應用程序有幾種不同的無線連接解決方??案。考慮到廣泛的用例,選擇正確的無線連接解決方??案來滿足給定的IoT應用程序的要求可能非常具有挑戰(zhàn)性。
選擇連接解決方??案時,應考慮各種因素,例如范圍,數據速率,安全性,功耗和可擴展性。
網絡拓撲- 傳感器,執(zhí)行器和網關節(jié)點如何布置或相互連接 - 是可能影響網絡性能的另一個重要因素。
物聯(lián)網無線網絡的兩個基本體系結構是Star和網狀連接。
星形拓撲優(yōu)點和缺點
星形拓撲如圖1所示。
起始地形的表示。
家用Wi-Fi網絡是熟悉的星形拓撲結構,電話,平板電腦和打印機都連接到中央集線器(無線接入點)。該中心樞紐既是本地網絡中的路由器,又是通往互聯(lián)網的門戶。
由于集線器負責沿星際網絡分配數據包,因此可以通過單個“ HOP”(節(jié)點和集線器之間的數據傳輸)或兩個“ hops”(通過集線器之間的兩個節(jié)點之間的數據傳輸)到達其目的地。此功能導致具有一致且可預測的性能的快速網絡。
另一個優(yōu)點是,基于星形拓撲的IoT網絡可以輕松識別和隔離一個故障的節(jié)點,因為每個節(jié)點都與集線器具有獨立的連接。
但是,隨著數據包必須通過中央節(jié)點,網絡具有單點故障。如果中央節(jié)點失敗,則整個網絡將不復存在。
無線恒星連接的另一個主要局限性是所有節(jié)點都應在中央節(jié)點的直接無線電范圍內。這限制了網絡的物理大小。
此外,星際網絡沒有靈活的繞RF障礙物或具有較高RF干擾的環(huán)境路線。
網格網絡不是這種情況,這通常會在每兩個節(jié)點之間結合多個路由路徑,因為我們將在短時間內討論。網格網絡具有更靈活的布局,并且更有可能能夠圍繞RF障礙物路由。
網格網絡:完整和部分網格拓撲
在網絡網絡中,一個節(jié)點可以直接與其他多個節(jié)點進行通信。
網格網絡有兩種類型:完整網格和部分網格。
在完整的網格拓撲結構中,每個節(jié)點都可以直接與網絡中的所有其他節(jié)點進行通信。
在圖2所示的部分網絡網絡中,每個節(jié)點可以直接連接到網絡中的一個或幾個節(jié)點,但不一定是網絡中的其他每個節(jié)點。
部分網絡網格的表示。
在網絡網絡中,節(jié)點可以充當中繼器,通過網絡將數據路由。結果,每兩個節(jié)點之間有幾個不同的路徑。這種冗余可以提高網絡的彈性;如果一個路徑失敗,則可以使用替代路徑通過網絡傳播數據。
由于節(jié)點能夠充當中繼器,因此不在彼此直接無線電范圍內的節(jié)點仍然可以通過路由器節(jié)點進行通信。這是物聯(lián)網應用程序中網格網絡的主要優(yōu)點,因為它允許用戶將網絡的范圍擴展到單個無線電的范圍之外。
不利的一面是,通信的多跳躍性質可以增加在整個網絡中傳播數據包的延遲。
躍點計數,因此,網絡延遲是數據數據包通過的路由器數量的函數。這使得評估網絡性能比簡單結構(例如上面討論的星形拓撲結構)更為復雜。
在這種情況下,人們可能會使用服務質量(QoS)度量:在指定時間持續(xù)時間內到達終目的地的傳輸數據包的比率(例如300ms)。
網格網絡的路由節(jié)點應實現一些路由算法,以有效地將數據包運送到目的地。為了實現這些路由功能,路由節(jié)點應具有更多的處理能力和內存,這增加了這些節(jié)點的復雜性和成本。
星,樹和網格拓撲的Zigbee協(xié)議
Zigbee是一個開放的標準,旨在滿足低成本,低功率無線物聯(lián)網網絡的需求。
Zigbee基于IEEE 802.15.4鏈路層,并以無執(zhí)照的頻段運行,包括2.4 GHz,900 MHz和868 MHz。 Zigbee支持星,樹和網格拓撲。
典型的Zigbee網絡網絡如圖3所示。
Zigbee網絡網絡。
圖3。 Zigbee網絡網絡的一個示例。圖片用SM歌曲WJ Yao 提供Zigbee網絡網絡中的收音機扮演著不同的角色。節(jié)點可以是協(xié)調器,路由器或終點設備。協(xié)調器設置了網絡,并允許路由器和結束設備加入網絡。除了創(chuàng)建網絡外,協(xié)調員還負責管理網絡的安全性。
路由器節(jié)點總是在聽路由通過網絡收到的信息。這些節(jié)點通常是主電源的。
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