在采取行動(dòng)并部署物聯(lián)網(wǎng)解決方案之前，了解每種技術(shù)的限制因素至關(guān)重要。通信協(xié)議是節(jié)點(diǎn)之間建立的一組規(guī)則，用于以可靠和安全的方式交換信息。
　　以下是通信協(xié)議的一些主要方面：
　　速度或數(shù)據(jù)速率：一段時(shí)間內(nèi)要傳輸?shù)男畔⒘俊ＫǔＲ?bps（每秒位數(shù)）、kbps、Mbps 或 Gbps 表示。
　　范圍： 兩個(gè)互通節(jié)點(diǎn)之間的距離。它主要取決于發(fā)射功率、使用的頻段和調(diào)制類型。它還可能受到氣象條件或節(jié)點(diǎn)物理位置的影響。在圖 1 中，您可以看到數(shù)據(jù)速率與各種 IoT 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議范圍的粗略圖表。

　　數(shù)據(jù)速率與各種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的范圍

　　圖 1.各種 IoT 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)速率與范圍。圖片由Embien提供
　　功耗：節(jié)點(diǎn)在其生命周期內(nèi)工作所需的能量。該參數(shù)定義了對(duì)電源或電池使用的需求。由于有許多應(yīng)用使用電池，因此功耗是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。這意味著它將影響其他元素，例如傳感器的數(shù)量或通信功率傳輸。此外，由于電池的使用壽命有限，功耗會(huì)直接影響維護(hù)策略。
　　互操作性：節(jié)點(diǎn)之間交換信息的能力，即使它們屬于不同類型。
　　可擴(kuò)展性：在無需遷移技術(shù)的情況下部署更多節(jié)點(diǎn)、增加終用戶數(shù)量以及存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)量的挑戰(zhàn)。
　　成本：安裝和維護(hù)特定技術(shù)的價(jià)格。功耗、維護(hù)和可擴(kuò)展性對(duì)網(wǎng)絡(luò)成本有很大影響。

　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?節(jié)點(diǎn)相互通信的方式。拓?fù)淇梢耘c傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中使用的拓?fù)湎嗤Ｐ切?、網(wǎng)狀、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)是拓?fù)涞囊恍┦纠?，如圖 2 所示。

　　不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞氖纠?br>　　圖 2.不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞氖纠D片由ITPRC提供
　　安全性： 保護(hù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法。需要保證節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)耐ㄐ艃H到達(dá)預(yù)期的節(jié)點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)無處不在，它們可以向用戶傳達(dá)敏感信息；因此，需要保護(hù)通信免受第三方侵害。
　　物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議基礎(chǔ)知識(shí)
　　協(xié)議允許節(jié)點(diǎn)以結(jié)構(gòu)化的方式在它們之間進(jìn)行交互。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求和用例在過去幾年中迅速發(fā)展，協(xié)議也隨之發(fā)展。總而言之，主要有兩類協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)協(xié)議。此分類來自廣泛應(yīng)用于 IT 通信網(wǎng)絡(luò)的 OSI（開放系統(tǒng)互連）模型。
　　下面您可以對(duì)主要的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有一個(gè)大致的了解。

　　藍(lán)牙： 該協(xié)議工作在 2.4 GHz 頻率范圍內(nèi)，可用于短距離（<100 m）應(yīng)用。低功耗藍(lán)牙 (BLE) 是其進(jìn)一步發(fā)展的一步，它顯著降低了該協(xié)議所需的功耗。這種類型有利于傳輸來自傳感器或可穿戴設(shè)備的少量數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)布局示例如圖 3 所示。

　　智能家居中藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的示例。
　　圖 3.智能家居中藍(lán)牙 IoT 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的示例。
　　蜂窩：當(dāng)前的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施也可用于擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的通信能力。根據(jù)所選頻段和特定技術(shù)，它可能足以滿足低功率應(yīng)用（例如，2G）以及高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用（例如，LTE）。此外，還有蜂窩通信的子類型，例如 LTE-M 和 NB-IoT，它們的誕生分別是為了提供更多的數(shù)據(jù)帶寬或更低的功耗。

　　LoRaWAN：它是一種低功耗廣域（LPWA）協(xié)議，專為電池供電系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。它在 sub GHz 433/868/915 MHz 和 2.4 GHz 范圍內(nèi)運(yùn)行。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)通常遵循星形拓?fù)?，其中的元素是：終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和一組服務(wù)器。 OSI 參考模型如圖 4 所示。

　　圖 4.LoRa和 LoRaWan 的 OSI 參考模型。
　　近場(chǎng)通信（NFC）：  NFC工作在13.56 MHz頻段，范圍為幾厘米。這種類型的通信用于擴(kuò)展近距離接觸通信。在 NFC 中，有一個(gè)有源節(jié)點(diǎn)（例如智能手機(jī)）生成為標(biāo)簽供電的射頻場(chǎng)。它工作在13.56 MHz頻段，范圍為幾厘米。
　　Sigfox： Sigfox 使用基于技術(shù)的超窄帶 (UNB)，它在ISM 頻段工作，需要專用的基礎(chǔ)設(shè)施。這意味著它可以在范圍內(nèi)使用，但需要本地運(yùn)營商。
　　Wi-Fi：Wi-Fi 連接 的工作頻率為 2.4 GHz 和 5 GHz，因其普遍性和高數(shù)據(jù)速率而被廣泛選擇。它的主要缺點(diǎn)是功耗高，因此在電池供電的應(yīng)用中不經(jīng)常使用。
　　Wi-Sun： Wi-Sun 是由 Wi-Sun 聯(lián)盟創(chuàng)建的場(chǎng)域網(wǎng)絡(luò) (FAN) 協(xié)議，旨在實(shí)現(xiàn)低功耗和低延遲。它通過網(wǎng)狀拓?fù)湓?sub GHz 頻段以及 2.4 GHz 頻段運(yùn)行。
　　ZigBee： 該通信協(xié)議工作在 2.4 GHz 頻段，適用于受限區(qū)域的短距離（<100 m）。ZigBee專為傳輸少量信息而設(shè)計(jì)，即需要真正低延遲的情況，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用中。 ZigBee RF4CE 旨在取代紅外遙控器（例如電視和 DVD 系統(tǒng)），并消除遙控器和設(shè)備之間的視線需求。

　　Z-wave：適用于家庭自動(dòng)化應(yīng)用（圖 5），工作在 ISM 頻段，速率高達(dá) 100 Kbps。其應(yīng)用程序遵循網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，多?zhí)行 4 個(gè)希望。

　　Z-Wave IoT 網(wǎng)絡(luò)在家庭中的示例應(yīng)用。

　　圖 5. Z-Wave IoT 網(wǎng)絡(luò)家庭應(yīng)用示例。圖片由Qubino提供