IoT機器の増加に伴い、機械と機器の間の通信や接続が研究の重要なテーマとなっています。 ガートナー社の科学的調査によると、IoTデバイスの総数は2020年に204億個に達するという。 ここにはいくつかのIoT技術の通信プロトコルがあり、それらは異なる特性、データレート、カバレッジエリア、出力電力、動作メモリを持ち、各プロトコルには別々の利点と多かれ少なかれの欠点があります。 これらのプロトコルの中には、中小規模の電気製品にしか対応していないものもあれば、中規模や大規模のスマートシティの新プロジェクトにも使用できるものもあります。

一般的なIoT技術の通信プロトコル

IoT技術は、IT技術の専門家スタッフにとってホットな話題となっているため、ここではIoTデバイスで最も一般的な通信プロトコルを簡単に紹介します。

I. 携帯電話用Bluetooth(BLE)の消費電力について

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携帯電話のBluetooth消費電力(BLE)は、携帯電話のBluetoothを改良したもので、約10メートルの短いルート内で合理的な通信を行うことができる、最も初期の一般的な無線通信技術の一つでもあります。 携帯電話用のBluetoothの定義は、1989年にエリクソン社のNilsRydbeck氏によって明確に紹介されました。 2001年と2004年の中頃には、BLE(Bluetooth power consumption for mobile phones)プロトコルやNokiaのintelligent Bluetooth for mobile phonesのように、より低機能損失、低コスト料金のバージョンにさらに強化された。 通信カテゴリーを維持することに加え、消費電力を大幅に削減することに特化しています。 このような特徴から、携帯電話のBluetoothはIoT機器の重要なプロトコルとなっています。 現段階では、iOS、Android、Microsoft Mobile、Strawberry Mow、OSX、Linux、Windowsなど、一般的なコンピュータのOSで使用されています。 Bluetooth通信の新バージョンは5.0で、自律的で革新的なIPSP(Internet Protocol applicable environment variant)が強化されています。 現段階では、IoT機器の開発設計や機能拡張を全面的に行っている。

WiFi

IoTデバイス間の通信には、WiFiもよく使われるプロトコルです。 現在、WiFiは、多くのシステムアーキテクチャを適用し、データを高速(毎秒100メガバイト以上)で送信でき、データ送信の多くのタスクを解決する能力を持っているため、誰もが日常生活の中で欠かせないものとなっています。 多くのエレクトロニクス製品の設計者にとって、WiFiはそのインストールされたシステムアーキテクチャにより、最良の選択となっています。 WiFIを利用した2台の機器間の通信距離は約50mで、Bluetooth通信を利用した機器よりもはるかに高い。

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WiFiは、1997年に最初のバージョンが発表されたIEEE 802.11ファミリーの仕様に基づいています。 このバージョンでは、最大2Mbit/sの接続速度が得られます。 現段階では、WiFiの仕様はIEEE802.11に準じた802.11nが主流ですが、802.11acの利用も増え続けています。 新バージョンでは、802.11nよりも速い通信速度を実現しています。 (IoTworld.comより) WiFiは、IoT機器間の通信に特に適していますが、消費電力が大きいのが難点です。 しかし、いずれにしても、現段階ではほとんどのIoT機器の中で、ファイル転送のための最も強力なプロトコルです。

スリー、ZigBee

ZigBeeは、IEEE802.15.4仕様に準拠した短距離無線ネットワーク通信プロトコルで、出力は2.4GHz、データレートは250kbpsです。ZigBeeは、低消費エネルギー、高い拡張性、セキュリティ要素、継続性、高い接続点の特性により、IoT機器間の合理的な通信を行うのに適しています。 インターネットの大規模な接続ポイントだけでなく、1024を行うことができ、最長の距離は200メートルを行うことができ、ZigBeeは128ビットのAES暗号化技術を適用することもできます。

ZigBee規格(IEEE802.15.4-2003)は、2004年12月14日に初めてライセンスされ、2005年に発行されました。ZigBeeプロトコルは、ホームオートメーション技術や中規模から大規模の産業生産現場での使用に理想的に設計されており、消費電力が義務付けられ、家庭や建物の中央部で低データレートでのデータ伝送が頻繁に行われています。 IoT機器間の通信手段としてZigBeeを採用されているお客様は非常に多いです。

ZigBeeの新バージョンはZigBee 3.0であり、このバージョンは、いくつかのZigBee無線ネットワーク仕様の役割を完全に組み合わせたように感じられます。 また、ZigBeeプロトコルは、保護システムやスマートホームシステムにも利用できます。

第4回、Z-Wave

ZigBeeと同様に、Z-Waveは消費電力の少ない周波数帯のショット通信プロトコルで、ホームオートメーション技術や、照明コントロールパネルやセンサーなどの電子製品のキーとなるものです。 )を無視することができます。 データレートはおよそ40kbpsから100kbpsの範囲です。

Z-Waveで採用されている無線通信バンドは、国や地域によって異なります。 例えば、868.42MHz SRDバンド(欧州地域)、900MHz ISMまたは908.42MHzバンド(英国)、916MHzバンド(アフリカ)、919.82MHzバンド(中国・香港)、921.42MHzバンド(カナダ・オーストラリア)、865.2MHzバンド(インドネシア)など。

V. リモートコントロールローカルエリアネットワーク(LoRaWAN)

LoRaWAN(Remote Control Local Area Network)は、地域、自国、あるいは世界の二次電池システムによる無線ネットワークIoT機器の遠隔制御の鍵となる通信プロトコルです。 長距離通信でも機能低下が少なく、ノイズレベルでもデータ信号を確認できることで有名です。 LoRaWANのデータレートは0.5kbps～50kbps。

スマートストリート・コミュニティ照明器具は、LoRaWANプロトコルを応用した具体的な例で、道路の街路灯がLoRaWANプロトコルを適用したLoRaゲートウェイに接続されています。 ゲートウェイIPはクラウドアプリケーションソフトウェアに接続され、電球の色度をうまくコントロールし、太陽光の照射などの自然環境に合わせて調整します。

6、NFC(近距離無線通信)について

Near Field Communication(NFC)は、IoTデバイス間の双方向通信を簡素化する、シンプルで安全なプロトコルです。 2つのループ型ワイヤレスアンテナの線下電流による磁気効果を応用するのがポイントです。 お客様が非接触型決済を行うためのスマートフォンのデザインソリューションに特化しています。 また、お客様が電子機器のコンテンツを閲覧したり、電子製品を接続したりすることをサポートします。 ほとんどの場合、タッチレスカードの技術的な役割を拡張し、IoT機器がおよそ4cm以内の近さで情報コンテンツを共有できるようにするものです。

NFCプロトコルのデータレートは106kbps～424kbpsで、NFCプロトコルは短距離通信プロトコルであるため、機能損失が少ない。 セットアップにかかる時間が短く、マッチングに機械設備を必要としません。 また、短距離通信のため、自然環境の中で他のインターネットに有害な影響を与える可能性が大幅に低くなります。

IoT技術の通信プロトコル："最良の選択 "と "最も適切な選択"

現在、IoT技術の通信プロトコルとして広く使われているのは、携帯電話のBluetoothとWiFiですが、急速にトレンドになっているのがNFCです。 上述した通信プロトコルのうち、どのプロトコルがIoT機器に最も適しているかを特定することは困難ですが、大当たりは間違いなく、新しく製造されたほとんどのIoT機器や携帯電話で、簡単に適用でき、適切な速度で通信できるタイプのプロトコルです。 しかし、今日のように様々なテストケースがある中で、「ベスト」なものを見つけるのではなく、単に要件に応じて「最適」なものを見つけることが重要であることは、あまり知られていませんでした。 例えば、多くのデータやデータに基づく文書を転送する必要がある場合はWiFiが最適で、ジャストインタイムの支払いにノンタッチカード技術を適用する場合はNFCが望ましいでしょう。 つまり、成功するコミュニケーションプロトコルは、あなたが達成しようとしている全体的な目標がすべてです。

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