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使用網(wǎng)關(guān)克服低功耗無(wú)線局域網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的橋接挑戰(zhàn)

2512792 2022-11-25 | pdf | 231.21KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

許多低功耗無(wú)線接口和協(xié)議（例如低功耗藍(lán)牙、ZigBee、Thread 等）在智能家居和智能工業(yè)傳感器網(wǎng)格應(yīng)用中很受歡迎。然而，正如開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)的那樣，這些 RF 協(xié)議是在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 成為現(xiàn)實(shí)之前設(shè)計(jì)的，因此通常缺乏與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) IPv4 和 IPv6 的互操作性，這使得將設(shè)計(jì)連接到物聯(lián)網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)智能傳感、自動(dòng)化和控制。許多低功耗無(wú)線接口和協(xié)議（例如低功耗藍(lán)牙、ZigBee、Thread 等）在智能家居和智能工業(yè)傳感器網(wǎng)格應(yīng)用中很受歡迎。然而，正如開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)的那樣，這些 RF 協(xié)議是在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 成為現(xiàn)實(shí)之前設(shè)計(jì)的，因此通常缺乏與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) IPv4 和 IPv6 的互操作性，這使得將設(shè)計(jì)連接到物聯(lián)網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)智能傳感、自動(dòng)化和控制。有多種方法可以解決此 IP 互操作性問(wèn)題，例如轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)包或使用與 IP 兼容的無(wú)線接口。第一個(gè)選項(xiàng)效率低下，第二個(gè)選項(xiàng)將設(shè)計(jì)師的選擇范圍縮小到 Wi-Fi。有多種方法可以解決此 IP 互操作性問(wèn)題，例如轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)包或使用與 IP 兼容的無(wú)線接口。第一個(gè)選項(xiàng)效率低下，第二個(gè)選項(xiàng)將設(shè)計(jì)師的選擇范圍縮小到 Wi-Fi。本文將重點(diǎn)介紹第三種選擇：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。它們用作網(wǎng)絡(luò)聚合器，通常具有高級(jí)安全性和多個(gè) I/O 回程選項(xiàng)。在介紹合適的解決方案以及如何充分利用它們之前，本文將描述它們的功能和特點(diǎn)。本文將重點(diǎn)介紹第三種選擇：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。它們用作網(wǎng)絡(luò)聚合器，通常具有高級(jí)安全性和多個(gè) I/O 回程選項(xiàng)。在介紹合適的解決方案以及如何充分利用它們之前，本文將描述它們的功能和特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線選項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線選項(xiàng)盡管缺乏直接的 IP 互操作性，但許多流行的低功耗無(wú)線接口和協(xié)議具有良好的范圍和吞吐量、與其他 2.4 GHz 技術(shù)共存以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持等特點(diǎn)。（參見(jiàn) Digi-Key 文章“盡管缺乏直接的 IP 互操作性，但許多流行的低功耗無(wú)線接口和協(xié)議具有良好的范圍和吞吐量、與其他 2.4 GHz 技術(shù)共存以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持等特點(diǎn)。（參見(jiàn) Digi-Key 文章“比較低功耗無(wú)線技術(shù)比較低功耗無(wú)線技術(shù)”。）”。）雙向無(wú)線連接允許用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)，同時(shí)使來(lái)自過(guò)程的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)強(qiáng)大的基于云的算法進(jìn)行分析，例如優(yōu)化性能、節(jié)約能源或提高生產(chǎn)率。雙向無(wú)線連接允許用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)，同時(shí)使來(lái)自過(guò)程的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)強(qiáng)大的基于云的算法進(jìn)行分析，例如優(yōu)化性能、節(jié)約能源或提高生產(chǎn)率。如前所述，可通過(guò)三種方式克服低功耗無(wú)線協(xié)議缺乏 IP 互操作性的問(wèn)題。第一種是選擇具有網(wǎng)絡(luò)適配層的協(xié)議，該協(xié)議“轉(zhuǎn)換”數(shù)據(jù)包，以便它們可以在 IPv6 網(wǎng)絡(luò)上傳輸。一些制造商提供低功耗藍(lán)牙、ZigBee、Thread 和其他 RF 協(xié)議“堆棧”，這些協(xié)議“堆?！痹诘凸臒o(wú)線個(gè)域網(wǎng) (6LoWPAN) 傳輸層上集成了 IPv6。通常，此類堆棧運(yùn)行良好，但除了在每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要更多的處理器資源和功耗外，實(shí)施起來(lái)也更復(fù)雜。如前所述，可通過(guò)三種方式克服低功耗無(wú)線協(xié)議缺乏 IP 互操作性的問(wèn)題。第一種是選擇具有網(wǎng)絡(luò)適配層的協(xié)議，該協(xié)議“轉(zhuǎn)換”數(shù)據(jù)包，以便它們可以在 IPv6 網(wǎng)絡(luò)上傳輸。一些制造商提供低功耗藍(lán)牙、ZigBee、Thread 和其他 RF 協(xié)議“堆?！保@些協(xié)議“堆?！痹诘凸臒o(wú)線個(gè)域網(wǎng) (6LoWPAN) 傳輸層上集成了 IPv6。通常，此類堆棧運(yùn)行良好，但除了在每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要更多的處理器資源和功耗外，實(shí)施起來(lái)也更復(fù)雜。第二種選擇是使用具有本地 IP 支持的無(wú)線協(xié)議。Wi-Fi 或許是最好的例子。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，Wi-Fi 僅定義堆棧的物理 (PHY)、媒體訪問(wèn)控制 (MAC) 和邏輯鏈路控制 (LLC) 層。然而，由于 Wi-Fi 在互聯(lián)網(wǎng)連接方面的普遍性，供應(yīng)商通常會(huì)提供基于 Wi-Fi 較低層的完整 TCP/IP 堆棧。權(quán)衡是 Wi-Fi 節(jié)點(diǎn)比競(jìng)爭(zhēng)性無(wú)線技術(shù)更大、更昂貴并且需要更多功率，因此并不適合所有應(yīng)用。第二種選擇是使用具有本地 IP 支持的無(wú)線協(xié)議。Wi-Fi 或許是最好的例子。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，Wi-Fi 僅定義堆棧的物理 (PHY)、媒體訪問(wèn)控制 (MAC) 和邏輯鏈路控制 (LLC) 層。