六大常見的物聯網連接方法

　　在消費電子產品中，蜂窩，Wi-Fi和以太網連接已經得到了廣泛應用，但物聯網(IoT)與消費電子產品不同，大多數物聯網邊緣設備不會檢查電子郵件或沉迷于看電影，因此它們不需要消費類電子產品中使用的高數據速率。

　　物聯網解決方案通常由數百或數千個連接的邊緣設備組成。隨著更多邊緣設備的添加，典型的設計約束(例如成本和電源管理)變得越來越大。而隨著規模的增大，物聯網產品連接到互聯網的方式變得越加重要，甚至可以決定產品的成敗。

　　物聯網(IoT)由連接到同一網絡的數百或數千個設備組成

　　下面我們一起來看看IoT應用程序中最常用的6種連接方法。

　　1、以太網

　　以太網是一種將事物連接到互聯網的快速而可靠的方法。以太網常見于工業和樓宇自動化中，它在包含同一網絡中許多節點的系統中被廣泛應用。

　　由于以太網是硬連線的，因此它本質上也是一種非常安全的連接方法。還可以通過以太網供電(PoE)通過以太網電纜為設備供電，從而無需單獨的電源模塊。

　　但是，硬接線確實帶來了重大的設計挑戰，并且并非對每個應用程序都有意義。

　　通過以太網連接的節點必須靠近路由器。即使在諸如家庭和樓宇自動化之類的短距離應用中，以太網電纜也是如此龐大，以至于管理和隱藏電線仍然是一個重大挑戰。

　　在現代建筑中，自動化照明系統在施工過程中需要進行硬接線，但是在未為其設計的建筑中安裝以太網IoT系統通常是不可行的。

　　2、無線上網

　　作為Internet連接的必備工具，Wi-Fi的無線性質非常吸引人。它受到主流設備的廣泛支持，并且不包含以太網的硬接線約束。?Wi-Fi是消費電子產品中最受歡迎的Internet連接選項，它帶來了高速和無線連接的好處。

　　盡管得到了普及，但將Wi-Fi功能添加到嵌入式設計中通常很復雜。Wi-Fi之所以吸引人，是因為它無線且快速，但是這些功能是以安全漏洞和功耗為代價的。因此，基于Wi-Fi的IoT設計要求工程師精心平衡安全性，功耗和成本。

　　幸運的是，當今存在解決方案來幫助工程師克服這些障礙。使用針對IoT優化的Wi-Fi模塊將簡化您的設計并節省開發時間。諸如WINC1500之類的模塊已通過全面認證，支持安全協議，并針對電池供電的設備進行了優化，從而實現了Wi-Fi連接，而不會影響成本和功耗。?

　　3、低功耗廣域網(LPWAN)

　　在消費產品中不太常見，因此您可能不熟悉它們。但是，物聯網應用的很大一部分卻是在廣域應用中，例如環境監控。

　　使用廣域網進行環境監控的好處在于，我們可以監控農村，近海和通常無法進入的區域。但問題在于這些地點在農村，近海地區，通常無法到達。因此，我們無法給在Mariana海溝中浮動的設備快速充電或連接莫哈韋沙漠中的Wi-Fi。

　　農業是LPWAN的完美應用，因為這些網絡可以用很少的功率覆蓋大片區域。

　　典型的LPWAN使用范圍似乎徘徊在10公里左右。數據的傳輸速度非常慢，但是除非您的IoT解決方案正在檢查電子郵件和流視頻，否則您可能不需要高速連接。

　　盡管LPWAN通常用于農業和遠程應用中，但它們并不是唯一的。城市使用率在不斷增長，北美最大的LPWAN商業IoT部署之一用于跟蹤拍賣場中的車輛。

　　有兩種常見的LPWAN協議：LoRaWAN(來自Long Range或LoRa)和Sigfox。兩者之間的區別是成本。Sigfox是一項基于訂閱的服務，其運作方式與蜂窩網絡類似。如果您所在地區有Sigfox，則可以通過訂閱與本地提供商聯系。借助LoRaWAN，開發人員可以通過創建“自己動手”網絡來避免訂閱費用，但是大多數人仍然選擇使用本地網絡提供商的LoRa網關基礎結構并按使用費付費。

　　4、蜂窩電話

　　除了極度偏遠的鄉村和偏遠地區，蜂窩網絡覆蓋了整個世界。對于需要此范圍的嵌入式系統，蜂窩是唯一的選擇。

　　但是，它很昂貴。您必須使用提供商，未經政府監管部門批準，您無法建立自己的網絡。每個節點的嵌入式組件和提供商訂閱的成本通常超過了蜂窩網絡的廣泛覆蓋范圍所帶來的好處。

　　也就是說，區分用于連接事物的蜂窩網絡和您每月為手機支付的賬單非常重要。物聯網專用的蜂窩網絡正在涌現，以與LPWAN競爭。

　　不斷增長的物聯網蜂窩網絡是LTE CAT-M。M代表“機器”，是針對物聯網進行了優化的低速，低成本，低功耗的選擇。雖然您的手機賬單可能很大，但是CAT-M計劃每月大約需要$ 7，才能獲取5 MB的數據。蜂窩物聯網連接的其他選項是CAT-0，CAT-1和更新的NB-IoT(“窄帶”為NB)。

　　隨著5G的推出，我們可以預期它將推動物聯網的創新。5G的更高速度可以在尖端的IoT應用(例如自動駕駛汽車)中取得更大的進步，盡管其價格要比面向IoT的網絡更高。5G覆蓋范圍不及LTE或3G普及，但它正在擴展。一些行業分析師預測，在未來五年中，5G將達到全球人口的20%。

　　5、衛星

　　小區覆蓋可能會覆蓋大多數人口稠密的世界，但是如果您想在散布，荒涼的地區連接事物怎么辦?

　　衛星連接用于物聯網應用，例如蜂窩服務未涵蓋的地球偏遠地區的運輸物流。雖然預計隨著衛星技術的發展會發生變化，但是開發衛星物聯網應用程序并不像其他連接選項那樣容易。

　　許多衛星星座保留供國防使用，但是您可以從Iridium和ORBCOMM購買模塊。

　　雖然衛星對于小區服務未涵蓋的世界偏遠地區是有益的，但目前針對商業物聯網使用的選擇受到限制。

　　6、藍牙

　　您可能已經很熟悉藍牙。藍牙經典版和藍牙低功耗(BLE)的最大范圍都超過100米，但通常用于相距不超過幾米的設備。在日常生活中，我們在手機和PC的附件中看到了藍牙–耳機，鍵盤和顯示技術。

　　藍牙非常適合消費類電子產品，因為它具有低功耗(BLE極低的功耗)，廣泛的支持并且可以快速配對。

　　與Wi-Fi不同，藍牙不會直接連接到Internet。您將需要設置網關以連接到Internet。雖然設置自己的網關似乎令人生畏，但通常就像連接到也連接到Wi-Fi的移動設備一樣容易。

　　藍牙5.0是最近的更新，擴展了藍牙的范圍，因此可以在家庭區域網絡中使用。盡管Bluetooth Classic和Bluetooth LE通常用于連接相距僅數米的設備，但您可以將整個家庭與Bluetooth 5.0連接。擴展范圍將藍牙帶入了家庭自動化，照明和工業應用領域。

　　結語：

　　綜合來看，Wi-Fi和藍牙等常用網絡通常是評估和探索物聯網設計的最簡單方法，因為兩者不需要建立自己的網關或為提供商付費。