Mit der kontinuierlichen Zunahme der Anzahl von IoT-Geräten ist die Kommunikation oder Verbindung zwischen diesen Geräten zu einem wichtigen Betrachtungsthema geworden.Kommunikation ist für das Internet der Dinge weit verbreitet und von entscheidender Bedeutung.Ob es sich um drahtlose Kurzstreckenübertragungstechnologie oder mobile Kommunikationstechnologie handelt, sie beeinflusst die Entwicklung des Internets der Dinge.Bei der Kommunikation ist das Kommunikationsprotokoll besonders wichtig. Dabei handelt es sich um die Regeln und Konventionen, die die beiden Einheiten befolgen müssen, um die Kommunikation oder den Dienst abzuschließen.In diesem Artikel werden mehrere verfügbare IoT-Kommunikationsprotokolle vorgestellt, die sich in Leistung, Datenrate, Abdeckung, Leistung und Speicher unterscheiden. Jedes Protokoll hat seine eigenen Vorteile und mehr oder weniger Nachteile.Einige dieser Kommunikationsprotokolle eignen sich nur für kleine Haushaltsgeräte, andere können für große Smart-City-Projekte eingesetzt werden.Die Kommunikationsprotokolle des Internets der Dinge sind in zwei Kategorien unterteilt: das Zugriffsprotokoll und das Kommunikationsprotokoll.Das Zugriffsprotokoll ist im Allgemeinen für die Vernetzung und Kommunikation zwischen den Geräten im Subnetz verantwortlich;Das Kommunikationsprotokoll ist hauptsächlich das Gerätekommunikationsprotokoll, das auf dem traditionellen Internet-TCP/IP-Protokoll läuft und für den Datenaustausch und die Kommunikation der Geräte über das Internet verantwortlich ist.
1. Mobilfunkkommunikation über große Entfernungen
(1) 2G/3G/4G-Kommunikationsprotokolle beziehen sich auf die Mobilkommunikationssystemprotokolle der zweiten, dritten und vierten Generation.
(2)NB-IoT
Das Narrow Band Internet of Things (NB-iot) hat sich zu einem wichtigen Zweig des Internet of Everything entwickelt.
Das auf Mobilfunknetzen basierende nb-iot verbraucht nur etwa 180 kHz Bandbreite und kann direkt in GSM-, UMTS- oder LTE-Netzen eingesetzt werden, um die Bereitstellungskosten zu senken und Upgrades reibungslos durchzuführen.
Nb-iot konzentriert sich auf den Low Power Wide Coverage (LPWA) Internet of Things (IoT)-Markt und ist eine aufstrebende Technologie, die weltweit umfassend eingesetzt werden kann.
Es zeichnet sich durch eine große Abdeckung, viele Verbindungen, hohe Geschwindigkeit, niedrige Kosten, geringen Stromverbrauch und eine hervorragende Architektur aus.
Anwendungsszenarien: Das nB-iot-Netzwerk bietet Szenarien wie intelligentes Parken, intelligente Brandbekämpfung, intelligentes Wasser, intelligente Straßenlaternen, gemeinsame Fahrräder und intelligente Haushaltsgeräte usw.
(3)5G
Die Mobilkommunikationstechnologie der fünften Generation ist die neueste Generation der zellularen Mobilkommunikationstechnologie.
Die Leistungsziele von 5G sind hohe Datenraten, reduzierte Latenz, Energieeinsparungen, niedrigere Kosten, erhöhte Systemkapazität und groß angelegte Gerätekonnektivität.
Anwendungsszenarien: AR/VR, Internet der Fahrzeuge, intelligente Fertigung, intelligente Energie, drahtlose Medizin, drahtloses Home-Entertainment, vernetztes UAV, ULTRA HIGH Definition/Panorama-Live-Übertragung, persönliche KI-Unterstützung, Smart City.
2. Nicht-zellulare Fernkommunikation
(1)WLAN
Aufgrund der rasanten Beliebtheit von Heim-WLAN-Routern und Smartphones in den letzten Jahren findet das WLAN-Protokoll auch im Bereich Smart Home breite Anwendung. Der größte Vorteil des WLAN-Protokolls ist der direkte Zugriff auf das Internet.
Im Vergleich zu ZigBee macht das Smart-Home-Konzept mit dem WLAN-Protokoll den Bedarf an zusätzlichen Gateways überflüssig.Im Vergleich zum Bluetooth-Protokoll entfällt die Abhängigkeit von mobilen Endgeräten wie Mobiltelefonen.
Die Abdeckung kommerzieller WLANs im öffentlichen Nahverkehr, in Einkaufszentren und anderen öffentlichen Orten wird zweifellos das Anwendungspotenzial kommerzieller WLAN-Szenarien offenbaren.
(2)ZigBee
ZigBee ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll mit niedriger Geschwindigkeit und Kurzstreckenübertragung, ein äußerst zuverlässiges drahtloses Datenübertragungsnetzwerk. Die Hauptmerkmale sind niedrige Geschwindigkeit, geringer Stromverbrauch, niedrige Kosten, Unterstützung einer großen Anzahl von Netzwerkknoten und Unterstützung verschiedener Netzwerktopologien , geringe Komplexität, schnell, zuverlässig und sicher.
Bei der ZigBee-Technologie handelt es sich um eine neue Art von Technologie, die erst kürzlich auf den Markt kam.Die Übertragung erfolgt hauptsächlich über ein drahtloses Netzwerk.Es kann drahtlose Verbindungen im Nahbereich herstellen und gehört zur drahtlosen Netzwerkkommunikationstechnologie.
Die inhärenten Vorteile der ZigBee-Technologie machen sie nach und nach zu einer Mainstream-Technologie in der Internet-of-Things-Branche und finden groß angelegte Anwendungen in Industrie, Landwirtschaft, Smart Home und anderen Bereichen.
(3)LoRa
LoRa (LongRange, LongRange) ist eine Modulationstechnologie, die längere Kommunikationsentfernungen als ähnliche Technologien bietet. LoRa-Gateway, Rauchsensor, Wasserüberwachung, Infraroterkennung, Positionierung, Einfügung und andere weit verbreitete IoT-Produkte. Als schmalbandige drahtlose Technologie nutzt LoRa die Zeitunterschied der Ankunft für die Geolokalisierung. Anwendungsszenarien der LoRa-Positionierung: Smart City und Verkehrsüberwachung, Messung und Logistik, landwirtschaftliche Positionierungsüberwachung.
3. NFC (Nahfeldkommunikation)
(1)RFID
Radio Frequency Identification (RFID) ist die Abkürzung für Radio Frequency Identification. Ihr Prinzip ist die berührungslose Datenkommunikation zwischen dem Lesegerät und dem Tag, um den Zweck der Identifizierung des Ziels zu erreichen. Die Anwendung von RFID ist sehr umfangreich, typische Anwendungen sind Tierchips, Auto-Chip-Alarmgerät, Zugangskontrolle, Parkkontrolle, Automatisierung von Produktionslinien, Materialmanagement. Das komplette RFID-System besteht aus Lesegerät, elektronischem Tag und Datenverwaltungssystem.
(2)NFC
Der chinesische vollständige Name von NFC ist Near Field Communication Technology.NFC wird auf Basis der berührungslosen Radiofrequenz-Identifikationstechnologie (RFID) entwickelt und mit drahtloser Verbindungstechnologie kombiniert.Es bietet eine sehr sichere und schnelle Kommunikationsmethode für verschiedene elektronische Produkte, die in unserem täglichen Leben immer beliebter werden.Das „Nahfeld“ im chinesischen Namen NFC bezieht sich auf Radiowellen in der Nähe des elektromagnetischen Feldes.
Anwendungsszenarien: Wird in den Bereichen Zugangskontrolle, Anwesenheit, Besucher, Konferenzanmeldung, Patrouille und anderen Bereichen verwendet.NFC verfügt über Funktionen wie Mensch-Computer-Interaktion und Maschine-zu-Maschine-Interaktion.
(3)Bluetooth
Die Bluetooth-Technologie ist eine offene globale Spezifikation für die drahtlose Daten- und Sprachkommunikation.Es handelt sich um eine spezielle drahtlose Nahbereichstechnologieverbindung, die auf einer kostengünstigen drahtlosen Nahbereichsverbindung basiert, um eine Kommunikationsumgebung für feste und mobile Geräte einzurichten.
Bluetooth kann Informationen drahtlos zwischen vielen Geräten austauschen, darunter Mobiltelefonen, PDAs, drahtlosen Headsets, Notebooks und zugehörigen Peripheriegeräten.Der Einsatz der „Bluetooth“-Technologie kann die Kommunikation zwischen mobilen Kommunikationsendgeräten effektiv vereinfachen und auch die Kommunikation zwischen dem Gerät und dem Internet erfolgreich vereinfachen, sodass die Datenübertragung schneller und effizienter wird und den Weg für die drahtlose Kommunikation erweitert.
4. Kabelgebundene Kommunikation
(1)USB
USB, die Abkürzung für Englisch Universal Serial Bus (Universal Serial Bus), ist ein externer Busstandard, der zur Regelung der Verbindung und Kommunikation zwischen Computern und externen Geräten verwendet wird.Dabei handelt es sich um die im PC-Bereich eingesetzte Schnittstellentechnologie.
(2)Serielles Kommunikationsprotokoll
Das serielle Kommunikationsprotokoll bezieht sich auf die relevanten Spezifikationen, die den Inhalt des Datenpakets festlegen, einschließlich Startbit, Hauptdaten, Prüfbit und Stoppbit.Beide Parteien müssen sich auf ein einheitliches Datenpaketformat einigen, um Daten normal senden und empfangen zu können.Zu den in der seriellen Kommunikation häufig verwendeten Protokollen gehören RS-232, RS-422 und RS-485.
Unter serieller Kommunikation versteht man eine Kommunikationsmethode, bei der Daten Stück für Stück zwischen Peripheriegeräten und Computern übertragen werden.Diese Kommunikationsmethode verwendet weniger Datenleitungen, was bei der Fernkommunikation Kommunikationskosten einsparen kann, ihre Übertragungsgeschwindigkeit ist jedoch geringer als bei der Parallelübertragung.Die meisten Computer (Notebooks nicht eingeschlossen) verfügen über zwei serielle RS-232-Anschlüsse.Die serielle Kommunikation ist auch ein häufig verwendetes Kommunikationsprotokoll für Instrumente und Geräte.
(3)Ethernet
Ethernet ist eine Computer-LAN-Technologie. Der IEEE 802.3-Standard ist der technische Standard für Ethernet, der den Inhalt der Protokolle der physikalischen Schichtverbindung, des elektronischen Signals und der Medienzugriffsschicht umfasst.
(4)MBus
Das MBus-Fernablesesystem für Zähler (symphonic mbus) ist ein 2-Draht-Zweibus nach europäischem Standard, der hauptsächlich für Verbrauchsmessgeräte wie Wärmezähler und Wasserzählerserien verwendet wird.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.09.2021
