物联网应用程序中常用的六种连接方法介绍

在消费电子产品中，蜂窝，Wi-Fi和以太网连接已经得到了广泛应用，但物联网（IoT）与消费电子产品不同，大多数物联网边缘设备不会检查电子邮件或沉迷于看电影，因此它们不需要消费类电子产品中使用的高数据速率。 物联网解决方案通常由数百或数千个连接的边缘设备组成。随着更多边缘设备的添加，典型的设计约束（例如成本和电源管理）变得越来越大。而随着规模的增大，物联网产品连接到互联网的方式变得越加重要，甚至可以决定产品的成败。

六大常见的物联网连接方法

物联网（IoT）由连接到同一网络的数百或数千个设备组成 下面我们一起来看看IoT应用程序中最常用的6种连接方法。

1、以太网

以太网是一种将事物连接到互联网的快速而可靠的方法。以太网常见于工业和楼宇自动化中，它在包含同一网络中许多节点的系统中被广泛应用。 由于以太网是硬连线的，因此它本质上也是一种非常安全的连接方法。还可以通过以太网供电（PoE）通过以太网电缆为设备供电，从而无需单独的电源模块。 但是，硬接线确实带来了重大的设计挑战，并且并非对每个应用程序都有意义。 通过以太网连接的节点必须靠近路由器。即使在诸如家庭和楼宇自动化之类的短距离应用中，以太网电缆也是如此庞大，以至于管理和隐藏电线仍然是一个重大挑战。 在现代建筑中，自动化照明系统在施工过程中需要进行硬接线，但是在未为其设计的建筑中安装以太网IoT系统通常是不可行的。

2、无线上网

作为Internet连接的必备工具，Wi-Fi的无线性质非常吸引人。它受到主流设备的广泛支持，并且不包含以太网的硬接线约束。?Wi-Fi是消费电子产品中最受欢迎的Internet连接选项，它带来了高速和无线连接的好处。 尽管得到了普及，但将Wi-Fi功能添加到嵌入式设计中通常很复杂。Wi-Fi之所以吸引人，是因为它无线且快速，但是这些功能是以安全漏洞和功耗为代价的。因此，基于Wi-Fi的IoT设计要求工程师精心平衡安全性，功耗和成本。 幸运的是，当今存在解决方案来帮助工程师克服这些障碍。使用针对IoT优化的Wi-Fi模块将简化您的设计并节省开发时间。诸如WINC1500之类的模块已通过全面认证，支持安全协议，并针对电池供电的设备进行了优化，从而实现了Wi-Fi连接，而不会影响成本和功耗。?

3、低功耗广域网（LPWAN）

在消费产品中不太常见，因此您可能不熟悉它们。但是，物联网应用的很大一部分却是在广域应用中，例如环境监控。 使用广域网进行环境监控的好处在于，我们可以监控农村，近海和通常无法进入的区域。但问题在于这些地点在农村，近海地区，通常无法到达。因此，我们无法给在Mariana海沟中浮动的设备快速充电或连接莫哈韦沙漠中的Wi-Fi。 农业是LPWAN的完美应用，因为这些网络可以用很少的功率覆盖大片区域。

典型的LPWAN使用范围似乎徘徊在10公里左右。数据的传输速度非常慢，但是除非您的IoT解决方案正在检查电子邮件和流视频，否则您可能不需要高速连接。 尽管LPWAN通常用于农业和远程应用中，但它们并不是唯一的。城市使用率在不断增长，北美最大的LPWAN商业IoT部署之一用于跟踪拍卖场中的车辆。 有两种常见的LPWAN协议：LoRaWAN（来自Long Range或LoRa）和Sigfox。两者之间的区别是成本。Sigfox是一项基于订阅的服务，其运作方式与蜂窝网络类似。如果您所在地区有Sigfox，则可以通过订阅与本地提供商联系。借助LoRaWAN，开发人员可以通过创建“自己动手”网络来避免订阅费用，但是大多数人仍然选择使用本地网络提供商的LoRa网关基础结构并按使用费付费。

4、蜂窝电话

除了极度偏远的乡村和偏远地区，蜂窝网络覆盖了整个世界。对于需要此范围的嵌入式系统，蜂窝是唯一的选择。 但是，它很昂贵。您必须使用提供商，未经政府监管部门批准，您无法建立自己的网络。每个节点的嵌入式组件和提供商订阅的成本通常超过了蜂窝网络的广泛覆盖范围所带来的好处。 也就是说，区分用于连接事物的蜂窝网络和您每月为手机支付的账单非常重要。物联网专用的蜂窝网络正在涌现，以与LPWAN竞争。 不断增长的物联网蜂窝网络是LTE CAT-M。M代表“机器”，是针对物联网进行了优化的低速，低成本，低功耗的选择。虽然您的手机账单可能很大，但是CAT-M计划每月大约需要$ 7，才能获取5 MB的数据。蜂窝物联网连接的其他选项是CAT-0，CAT-1和更新的NB-IoT（“窄带”为NB）。 随着5G的推出，我们可以预期它将推动物联网的创新。5G的更高速度可以在尖端的IoT应用（例如自动驾驶汽车）中取得更大的进步，尽管其价格要比面向IoT的网络更高。5G覆盖范围不及LTE或3G普及，但它正在扩展。一些行业分析师预测，在未来五年中，5G将达到全球人口的20％。

5、卫星

小区覆盖可能会覆盖大多数人口稠密的世界，但是如果您想在散布，荒凉的地区连接事物怎么办？ 卫星连接用于物联网应用，例如蜂窝服务未涵盖的地球偏远地区的运输物流。虽然预计随着卫星技术的发展会发生变化，但是开发卫星物联网应用程序并不像其他连接选项那样容易。

许多卫星星座保留供国防使用，但是您可以从Iridium和ORBCOMM购买模块。 虽然卫星对于小区服务未涵盖的世界偏远地区是有益的，但目前针对商业物联网使用的选择受到限制。

6、蓝牙

您可能已经很熟悉蓝牙。蓝牙经典版和蓝牙低功耗（BLE）的最大范围都超过100米，但通常用于相距不超过几米的设备。在日常生活中，我们在手机和PC的附件中看到了蓝牙–耳机，键盘和显示技术。 蓝牙非常适合消费类电子产品，因为它具有低功耗（BLE极低的功耗），广泛的支持并且可以快速配对。 与Wi-Fi不同，蓝牙不会直接连接到Internet。您将需要设置网关以连接到Internet。虽然设置自己的网关似乎令人生畏，但通常就像连接到也连接到Wi-Fi的移动设备一样容易。 蓝牙5.0是最近的更新，扩展了蓝牙的范围，因此可以在家庭区域网络中使用。尽管Bluetooth Classic和Bluetooth LE通常用于连接相距仅数米的设备，但您可以将整个家庭与Bluetooth 5.0连接。扩展范围将蓝牙带入了家庭自动化，照明和工业应用领域。

结语：

综合来看，Wi-Fi和蓝牙等常用网络通常是评估和探索物联网设计的最简单方法，因为两者不需要建立自己的网关或为提供商付费。
责任编辑；zl