选择最佳物联网协议

虽然物联网大部分依赖于传统的嵌入式开发技能，但始终在线连接的要求要求工程师不仅要为无线方法做出决策，还要为通信协议做出决策。因此，不同的协议正试图将自己确立为提供从边缘节点到云的数据通信的基石。对于某些类型的数据或交换数据的方法，每一个都在争相被视为最好的。

Thread 协议（图 1）最初是为 Nest Labs 在其智能恒温器和烟雾探测器产品中使用而开发的，并于 2015 年被 Google 收购。随着合作伙伴和用户社区的不断壮大，Thread 的技术证书使其成为 ZigBee、Z-Wave 和蓝牙低功耗 （BLE） 等产品的可行替代品。Thread 成功的原因之一是谷歌选择不开发全新的协议，而是基于已建立的 IEEE 802.15.4 无线标准。

【图1 | Thread 协议的主要组件。Thread 以电器、访问和气候控制、能源管理、照明、安全和安保为目标。（通过线程组）］

BLE 可能是最接近 Thread 的竞争对手，但 BLE 无法形成自愈网状网络，这正日益成为物联网应用的先决条件。可靠性是任何形式的基于传感器的通信的关键，例如恒温器、安全警报，当然对于安全性至关重要的工业应用也是如此。

尽管如此，BLE 肯定还没有退出物联网竞赛。多年来，蓝牙从各种形式的功能增强中受益，现在蓝牙特别兴趣组 （Bluetooth SIG） 的一些参与者，例如博通、高通和其他行业领导者，正在努力提高 BLE 的功能使其适用于物联网应用。

高度集成的 BLE SoC 的一个很好的例子是 Broadcom 的 BCM20737 WICED SMART 蓝牙设备，它使用低功耗 WICED 智能芯片具有安全功能和 iBeacon 技术。它包括 RSA 4000 位加密和解密支持，并包括对 A4WP Rezence 无线充电的本机支持。

蓝牙 SIG 也为连接到互联网铺平了道路。2 月，它启动了蓝牙智能网状网络工作组（已得到 80 多家公司的支持），目标是构建标准化蓝牙网状网络能力的架构。

IPv6、IEEE 802.15.4 和 Thread、ZigBee 和 Z-Wave 使用的低功耗无线个域网 （6LoWPAN） 上称为 IPv6 的个域网是互补的，因为后两者被明确设计为服务于有限的设备处理能力、低数据速率、极低的射频输出功率以及电源或电池的最低功耗。这应该使设备和网络设计相对简单且具有成本效益。128 位 AES 加密是这些加密的标准，美国国家安全局认为这种方法被评为“秘密”许可级别，因为超级计算机需要 149 万亿年才能破解密码。

凭借 Thread 的低延迟（通常为 100 毫秒，远低于 Wi-Fi），它可以在网络上容纳多达 300 台设备、AES 128 位安全性和网状网络方法，使其成为一个非常强大的使用协议在物联网应用中。也就是说，没有证据表明 Thread 将成为物联网连接领域的主导领导者。随着物联网的预测增长（图 3），许多协议显然有建立自己的空间，可能在特定应用中开辟自己的利基市场。

 

【图3 | 无线设备的预计增长表明物联网呈指数级增长。（通过 BI 智能）］

但是 ZigBee/ZigBee Pro、Z-Wave、AllJoyn、CSR Mesh 和 IoTivity 呢？

ZigBee 3.0 工作频率为 2.4 GHz，最大数据速率为 250 kbps，已获得大约 400 家供应商的广泛支持，并且可以使用成熟的网状网络协议支持数千个节点。它的链路距离约为 100 英尺，支持 IPv6 并提供 128 位 AES 加密安全性。这个最新版本包含了多年来激增的所有以前的 ZigBee 配置文件，ZigBee 联盟因此受到严厉批评。

ZigBee 旁边是相对较新的 ZigBee Pro 规范。该网状网络协议明显针对物联网进行了优化，不仅可以在 2.4 GHz 频谱中运行，而且还可以在 800-900 MHz 的未经许可的 ISM 频谱中运行。使用频率捷变扩频调制方法，超过 16 个通道，除了广播传输选项外，它还支持多星型拓扑。与大多数物联网节点应用程序一样，节能是首要考虑因素，因此该协议适合那些没有电池但通过各种机电、光或运动方法收集能量的设备。

与此同时，Z-Wave 仅在 800-900 MHz ISM 频段内运行。Z-Wave 仅在 100 英尺左右的有限范围内、低数据速率 （100 kbps） 和最多支持 232 个节点的情况下获得了超过 375 个组织的支持。

来自 Linux 基金会的 AllSeen 联盟及其 AllJoyn 框架。AllJoyn 是一个新兴的开源协作软件框架，它允许开发人员为物联网编写应用程序，无论品牌、类别、传输介质和操作系统如何，而无需使用云甚至互联网（两者都受支持，但是）。它提供对 Wi-Fi、以太网、串行和电力线传输媒体的支持。支持的操作系统包括 RTOS、Arduino、Linux、Android、iOS、Windows 和 Mac。该框架使用 128 位 AES 加密，目前受到 120 多家公司的支持。

Linux 基金会内部运行的另一个协议是 IoTivity，它专注于提高互操作性和定义物联网的连接要求。它使用通用通信框架以无线方式连接和管理个人计算和新兴物联网设备之间的信息流，而不受外形尺寸、操作系统或服务提供商的影响。

在 Google 的支持下，Thread 极有可能蓬勃发展。在一家通过提供大量云连接平台来拥抱物联网的公司的支持下，它应该做得很好。但是，还有许多其他的云服务提供商正在日益壮大。虽然它们中很少有人可以在规模上竞争，但它们确实为其他协议在未来获得重要份额提供了很多机会。

审核编辑：郭婷