×
Обзор протоколов беспроводной связи для Интернета вещей

Интернет вещей расширяет привычное понятие «Интернет» за счет использования новых подключений между «умными» вещами, пользователями и вещами, ЦОДами и вещами. Глобальная сеть Internet of Things включает множество компонентов: линии связи, сетевые шлюзы, маршрутизаторы, IoT-платформы, взаимодействие которых возможно благодаря многообразию стандартов и протоколов. Большую роль среди них играют протоколы беспроводной связи, без которых вообще сложно представить сеть Интернет вещей.

 

По результатам исследования, опубликованным J`son & Partners, в зависимости от зоны охвата и некоторых других характеристик сетей для Интернета вещей, беспроводные сети делятся на персональные (PAN), городские сети (MAN), локальные (LAN) и глобальные (WAN). Для любой сети важными свойствами являются адаптивность, отказоустойчивость, возможность самоорганизации, продолжительная автономная работа и эффективность.

 

К протоколам, обслуживающим PAN -сети, относятся 6LoWPAN, ZigBee, Thread, BLE 4.2, Z-Wave и другие. Сети, базирующиеся на этих протоколах, характеризуются низким потреблением энергии и небольшим радиусом приема сигналов.

 

6LoWPAN– это стандарт, который позволяет перенести распространенные IP-протоколы, в частности IPv6, на сенсорные сети (IEEE 802.15.4) для согласованного соединения с уже существующими IP-сетями, то есть 6LoWPAN-сеть совместима с любыми сетевыми подключениями, применяет популярные стандарты (HTTP, UDP, TCP, COAP) и устанавливает между всеми узлами IP-адресацию. Архитектура 6LoWPAN включает маршрутизатор, роутеры и хосты. Маршрутизатор объединяет сети и подключает их к Интернету, роутеры передают данные между элементами сети, а хосты (конечные устройства) длительное время находятся в спящем режиме, обеспечивая энергосбережение. 6LoWPAN - это mesh-сеть, топология которой гарантирует надежность, самовосстановление и гибкость при настройке.

 

Если 6LoWPAN находится между канальным и сетевым уровнями модели ISO/OSI, то протокол ZigBee располагается на верхних уровнях. Это значит, что данная спецификация не предназначена для поддержки протокола IP, и для подключения к традиционным сетям возникает необходимость в шлюзе. Сеть ZigBee также имеет ячеистую топологию, которая объединяет все устройства сети друг с другом, обеспечивая надежность, масштабируемость и самовосстановление. Она состоит из трех видов устройств – шлюза, роутеров и конечных устройств. Рабочая частота сети – 2.4 ГГц. Главная область применения ZigBee – системы «умный дом». Главным недостатком таких сетей является невысокий уровень стандартизации, что не позволяет создавать специфические приложения. Стандарт развивается усилиями участников ZigBee Alliance, которые обеспечивают сертификацию и совместимость продуктов. Уже создан протокол (ZigBee IPv6), позволяющий подключать ZigBee-сеть к другим сетям с помощью маршрутизатора.

 

Протокол Z-Wave разработан специально для систем домашней автоматизации. У его истоков лежит компания Sigma Designs, которая создала и запатентовала протокол. Рабочая частота сети лежит в открытом диапазоне до 1 ГГц. Z-Wave – это mesh-сеть, конечные устройства которой способны передавать простые команды с небольшими задержками. Система является энергоэффективной, но работает на низких скоростях. Также ограничением является количество подключенных конечных устройств. Для улучшения совместимости в 2013 году протокол был дополнен – так появился протокол Z-Wave Plus.