Tabla de contenido
1. Arquitectura de Internet de las cosas
2. Protocolo de Internet de las cosas
En tercer lugar, el método de creación de redes del Internet de las cosas.
3. Conexión directa del dispositivo
Entré en contacto con un proyecto de parque inteligente. Aprendí un poco sobre cosas relacionadas con el Internet de las cosas. Después de leerlo durante un tiempo, resumí y analicé brevemente lo que no entendía.
1. Arquitectura de Internet de las cosas
La arquitectura de Internet de las cosas generalmente se divide en una capa de percepción, una capa de red y una capa de aplicación. La capa de percepción está compuesta por varios sensores y puertas de enlace de sensores, principalmente hardware que recopila información; la capa de red está compuesta por varias redes privadas, Internet, redes de comunicación inalámbricas o cableadas, etc., utilizando principalmente tecnología de red para transmitir y procesar la información obtenida. por la capa de percepción; la capa de aplicación es la fuente de datos comerciales. El Internet de las cosas se construye en esta capa. Los datos recopilados por nuestro terminal se conectan al Internet de las cosas, y luego se realizan el filtrado de datos y el análisis de datos para realizar funciones de recopilación y transmisión de datos y proporcionar datos comerciales.
2. Protocolo de Internet de las cosas
El protocolo de Internet de las cosas suele tener dos tipos de protocolos: uno es el protocolo de acceso y el otro es el protocolo de comunicación.
1. Protocolo de acceso
El protocolo de acceso se utiliza generalmente para la comunicación entre subredes de dispositivos y es principalmente un protocolo de capa de percepción, que no pertenece a la pila de protocolos TCP / IP. Este protocolo regula principalmente el formato de datos de la información recopilada por el hardware y puede acceder al hardware a través del software. Este protocolo no se puede conectar directamente al Internet de las cosas. Debe convertirse a través de la puerta de enlace de Internet de las cosas y convertirse en un protocolo de comunicación antes de poder conectarse al Internet de las cosas.
Los protocolos de acceso se dividen en protocolos de comunicación de corta distancia, protocolos de comunicación celular de larga distancia, protocolos de comunicación no celular de larga distancia y protocolos de comunicación por cable. Las clasificaciones específicas de los protocolos comunes se muestran en la siguiente figura:
2. Protocolo de comunicación
El protocolo de comunicación se utiliza principalmente para transmitir datos en Internet y proporcionar un servicio de mensajes confiable en tiempo real para conectarse a dispositivos remotos. Es un protocolo de capa de red y capa de aplicación y pertenece a la pila de protocolos TCP / IP. Los protocolos de comunicación comunes incluyen HTTP, CoAP, MQTT, AMGQP, JMS, etc.
Si el dispositivo terminal admite estos protocolos de comunicación, se puede conectar directamente a Internet de las cosas. Por lo tanto, estos protocolos de comunicación se pueden utilizar no solo para la comunicación entre dispositivos y servidores, sino también para la comunicación entre dispositivos y dispositivos.
Comparando el protocolo de acceso y el protocolo de comunicación, podemos ver que si el dispositivo es compatible con el protocolo de acceso, también necesita agregar una puerta de enlace de IoT para conectarse al Internet de las cosas, y el dispositivo terminal que admite el protocolo de comunicación puede conectarse directamente. Internet de las cosas, entonces ¿por qué debe haber dispositivos con protocolos de acceso? Debido a que algunos dispositivos terminales no tienen una fuente de alimentación externa, generalmente dependen de baterías de botón para suministrar energía durante aproximadamente un año, por lo que se requiere que el consumo de energía sea lo más bajo posible y el entorno de hardware requerido por estos protocolos de comunicación como HTTP es difícil de lograr.
En tercer lugar, el método de creación de redes del Internet de las cosas.
Generalmente, los dispositivos de IoT de grado industrial formarán subsistemas a través de redes cableadas o redes inalámbricas, y el sistema proporciona los protocolos mencionados en la segunda parte del protocolo de Internet de las cosas para conectarse a Internet de las cosas. Si el protocolo proporcionado no es la pila de protocolos TCP / IP, es necesario realizar la conversión de protocolo a través de la puerta de enlace de Internet de las cosas para reenviar los datos a Internet de las cosas.
1. Redes cableadas
(1) Ethernet
Los dispositivos terminales se conectan a conmutadores, enrutadores y, finalmente, a Internet mediante cables de par trenzado o fibras ópticas. Es el método de trabajo en red más común. como muestra la imagen:
（2） RS485
Hay dos modos de red:
1) El dispositivo se conecta directamente al host a través del bus RS485, como se muestra en la figura:
2) El dispositivo está conectado al host a través del concentrador RS485
Escenarios de aplicación: intercomunicador de control de acceso, alarma de edificio
（3） RS232
1) Hay un dispositivo serial RS232 conectado directamente al host a través del puerto serial RS232, como el escáner serial como se muestra en la figura
2) Conecte la red RS485 directamente a la computadora host a través del convertidor RS232-RS485, como se muestra en la figura:
Escenarios de aplicación: impresoras, equipos eléctricos, etc.
（4） USB
1) La interfaz USB está conectada directamente al host;
2) La red RS232 / RS485 se convierte a USB y se conecta al host
Para el método de red por cable anterior, excepto el primero, se puede conectar a Internet, pero los otros métodos de red transmiten datos entre dispositivos a través del bus y no pueden transmitir datos de red, por lo que no pueden conectarse a objetos. Internet, por lo que debe agregar una puerta de enlace de Internet de las cosas para transmitir datos de red y reenviar los datos a Internet de las cosas. Luego, los componentes centrales de las redes cableadas son el equipo terminal, la puerta de enlace de Internet de las cosas y la Internet de las cosas. La puerta de enlace de IoT se presentará en detalle más adelante.
2. Redes inalámbricas
（1） WIFI
1) Alcance pequeño: un enrutador inalámbrico conecta todos los dispositivos
2) Gran alcance: CA (controlador de CA) + AP (puntos de acceso inalámbrico) forman una LAN, el dispositivo está conectado al AP, el AP está conectado a la CA o el dispositivo está conectado directamente al interruptor y la CA está conectado directamente al enrutador.
(2) Bluetooth
1) El dispositivo se puede conectar a Internet a través de un teléfono inteligente o una tableta, y se pueden conectar hasta 7 al mismo tiempo, como se muestra en la figura:
2) El dispositivo está conectado a Internet a través de un enrutador Bluetooth, como se muestra en la figura:
3) La estructura Bluetooth Mesh Ethernet forma una red autoorganizada, como se muestra en la figura;
Escenarios de aplicación: relojes inteligentes, auriculares inalámbricos, varios dispositivos portátiles, etc.; Estructura de malla Bluetooth construida por nodos de iluminación interior
（3） LPWAN
1） NB-IoT
La estación base móvil se utiliza para la comunicación y la estación base está conectada a la pasarela de servicio. Características: Bandas de frecuencia con licencia, despliegue directo de redes móviles existentes, bajo consumo de energía, amplio rango, pequeña cantidad de datos transmitidos y baja frecuencia de actualización.
Escenarios de aplicación: farolas, bicicletas compartidas, detectores de aire, etc.
2） LoRa
Conéctese a la red de área local o Internet a través de la red LoRa. Características: banda de frecuencia sin licencia, red privada de área amplia, hasta 2 a 10 kilómetros o más.
Escenarios de aplicación: medidores de agua inteligentes, cerraduras de puertas inteligentes, barreras de estacionamiento
（4） ZigBee
Tecnología de comunicación de red ad hoc inalámbrica de corta distancia, baja potencia, baja velocidad y bajo costo. La composición de la red incluye tres partes:
ZigBee Coordinate ZC: En una red ZigBee, hay un solo coordinador. El rol es construir y mantener la red, es el centro de toda la red y el nodo padre con el nivel más alto;
Enrutador ZIgBee (Enrutador ZigBee ZR): la función es reenviar información y ayudar a coordinar y mantener la red. Puede ser tanto un nodo padre como un nodo hijo;
Terminal ZigBee (ZigBee End-Device ZED): Solo se puede agregar a la red y es el dispositivo de subnodo más terminal. Y sólo se puede comunicar con el nodo principal. Si se requiere comunicación entre dos terminales, la comunicación multisalto o monótona debe realizarse a través del nodo principal. Es el mayor número de nodos y el único dispositivo que permite un bajo consumo de energía.
Hay tres topologías de red: red en estrella, red en árbol y red en malla.
Red estrella: la más simple, con un coordinador como nodo central, compuesta por varios enrutadores y terminales; el nodo terminal solo puede comunicarse con el nodo central, si dos nodos terminales se comunican, debe ser reenviado por el nodo central
Red de árbol: se puede considerar que está compuesta por múltiples redes en forma de estrella, y cada enrutador con nodos puede considerarse como el nodo central de la red en forma de estrella. El coordinador construye toda la red y el enrutador actúa como un punto de conexión para extender la red hacia afuera en forma de árbol. La comunicación de múltiples saltos se forma entre los nodos a través del enrutador en el medio.
Red de malla: además de satisfacer la estructura de árbol, también existe una relación de comunicación entre los enrutadores vecinos.
Generalmente, el coordinador de ZigBee y el enrutador ZigBee actúan como puertas de enlace de IoT para reenviar datos al Internet de las cosas, y los módulos de terminal ZigBee también se colocan generalmente en equipos terminales, como luces, interruptores, farolas, etc., como se muestra en la figura:
（5） DIARIO
DAIL (Digital Addressable Lighting Interface) es un estándar abierto utilizado principalmente en el campo de la iluminación inteligente, que define principalmente los métodos de comunicación entre dispositivos: como encender, apagar y ajustar las luces.
La composición de la red incluye principalmente bus DAIL, controlador DAIL. El equipo de iluminación o interruptor se conecta al bus DAIL y luego se conecta al controlador DAIL como una puerta de enlace, formando una red de área local a través de comunicación RS232 / RS485 / Ethernet / WIFI / móvil.
El bus DALI puede conectar 64 dispositivos de iluminación o interruptores con una longitud de hasta 500 metros. Los métodos de red comunes se muestran en la figura:
3. Conexión directa del dispositivo
Por supuesto, además de los dos métodos de red mencionados en 1 y 2, si el dispositivo admite el protocolo de comunicación de la pila de protocolos TCP / IP, como HTTP, CoAP, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, etc., estos dispositivos puede admitir la conexión a Internet de las cosas, pero estos dispositivos suelen tener una fuente de alimentación externa y no son dispositivos de bajo consumo. Dispositivos comunes como farolas, bancos de energía para compartir escritorio, etc.
Cuatro, resumen
Basándome en mi comprensión de algunos recursos de la red, resumí brevemente algunas cogniciones sobre Internet de las cosas. Más adelante, clasificaré algunos contenidos de algunas puertas de enlace de Internet de las cosas y protocolos de Internet de las cosas. Creo que también hay algunas cosas interesantes.