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Las opciones de la conectividad abundan para el Internet de cosas

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Wi-Fi, Bluetooth, 802.15.4, Z-Agita, y las tecnologías de los DECT, entre otros, pueden cubrir las necesidades específicas de reveladores a través del espectro de IoT.

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El Internet de las cosas (IoT) implica conectividad, y los reveladores tiene porciones de opciones atadas con alambre y sin hilos en su disposición para hacer que sucede. Ethernet tiende a dominar el reino atado con alambre. ¿Los armazones de IoT trazan protocolos de alto nivel en este tipo de conectividad, pero los dispositivos ponen? trabajo de t hasta que tengan un método de comunicación con la red.

A este punto, las puestas en práctica de Ethernet se extienden a partir de 10 Mb/s hasta 100 Gb/s. por supuesto, las partes altas apuntan generalmente la espina dorsal del Internet para ligar granjas del servidor en la nube, mientras que el punto bajo al alcance medio funciona en el resto de los dispositivos. La puesta en práctica mediana actualmente es Ethernet 1-Gb/s.

Los dispositivos de la herencia residen en el bajo, a saber 10 - y Ethernet 100-Mb/s. Los microcontroladores bajos, especialmente unos con los reguladores incorporados de Ethernet, también se pueden encontrar aquí. El low- típico al interruptor de Ethernet del alcance medio maneja Ethernet 10/100/1000-Mb/s. Estos interruptores del gigabit funcionan con apenas alrededor de cualquier dispositivo por apretón de manos para encontrar una velocidad y un protocolo compatibles. Los protocolos pueden ser absolutamente complejos, incluyendo los detalles como el quality-of-service (QoS), el control de flujo, y la ayuda virtual de la red privada (VPN). Éstos son a menudo transparentes a los reveladores de IoT que trabajan en el nivel del protocolo del TCP/IP o más arriba.

Aunque Ethernet 10-Gb/s está ganando terreno, especialmente para la interconexión del servidor del alcance medio, una nueva clase de Ethernet apresura telares en el horizonte. Esencialmente, Ethernet 1-Gb/s está topando hasta 2.5 Gb/s con una correspondencia salta para arriba para Ethernet de la alto-velocidad como 10 Gb/s que se mueven a 25 Gb/s. Este cambio esencialmente proporciona un rendimiento de procesamiento más rápido usando el mismo cableado.

¿Con Ethernet esencialmente sirviendo como la espina dorsal para la comunicación sin hilos, los puntos de acceso sin hilos de varios sabores tienen un puerto de Ethernet eso? s típicamente más rápidamente que el lado sin hilos. Consecuentemente, el acoplamiento sin hilos puede funcionar a la velocidad completa. Los puntos de acceso múltiple existen generalmente en un ajuste comercial o industrial, con una sola espina dorsal de Ethernet conectándolos juntos así como el abastecimiento de un acoplamiento al Internet cuando son apropiados.

Wi-Fi entrega anchura de banda

Wi-Fi, con su arsenal de 802.11 variantes, proporciona el rendimiento de procesamiento más alto de tecnologías inalámbricas a este punto. Comenzó con 802.11a y b, y progresó a 802.11ac. El estándar 802.11b tenía un índice de informaciones en bruto de 11 Mb/s y utilizó solamente la venda 2.5-GHz, mientras que 802.11ac utiliza 2.5 - y las vendas 5-GHz con una anchura de banda combinada de la gama de interior de 5.3 Gb/s. están en la pedido de 100 a 200 pies. ¿La evolución siguiente? ¿802.11ax? se contrapesa para tener éxito 802.11ac.

Un ejemplo del más último de los ranuradores de Wi-Fi viene del D-Acoplamiento (fig. 1). Las manijas AC5300 aceleran a 5.3 Gb/s. El sistema, conducido por un procesador del dual-corazón 1.4-GHz, ofrece ocho antenas para la ayuda de MIMO (multiple-input, de salida múltiple).

El desafío con la utilización del espectro de 802.11 preocupaciones. Cualquier persona que intentaba utilizar Wi-Fi en un tradeshow ha funcionado en el problema de la sobre-utilización del espectro. ¿Por ejemplo, una demostración? la venda de s 2.5-GHz tiene 11 canales (dependiendo del país), pero los canales se traslapan y ése puede reducir realmente la anchura de banda de datos para todos los partidos. Las disposiciones sin traslapo de los puntos de acceso múltiple utilizan normalmente los canales 1, 6, y 11. Los puntos de acceso en el mismo canal pueden coexistir sin embargo con la negociación, anchura de banda de datos son limitados.

Los protocolos sin hilos incorporan estándares de la seguridad. ¿Los 802.11 ataron con alambre la aislamiento equivalente (WEP) ha estado quebrados y no se deben utilizar, desde ella? s limitado generalmente a más viejas plataformas 802.11b. El acceso protegido Wi-Fi (WPA) y 802.11i, también conocidos como WPA2, son los protocolos de seguridad de la opción actualmente. Abra los puntos de acceso sin hilos puede funcionar sin protocolos de seguridad.

Un desafío dominante para los reveladores de IoT rodea requisitos de energía. No tanto para los dispositivos inalámbricos con energía atada con alambre o suficientes recursos de la batería, pero para los dispositivos móviles tenga gusto algo de los smartphones y de las tabletas. No obstante, Wi-Fi es a menudo la opción para estos dispositivos debido a la anchura de banda, especialmente cuando viene a fluir los usos video (cámaras de vídeo de observación e.g., del película o). El uso de la batería para estos usos se mide típicamente sobre horas de uso continuo; a menudo, otros aspectos del sistema, tales como exhibiciones y procesadores, utilizan más energía que la ayuda de Wi-Fi. ¿No obstante, él? edición de diseño no trivial del S.A.

Wi-Fi para presupuestos energía-más limitados es posible, dependiendo de los requisitos. ¿Por ejemplo, los usos que necesitan solamente enviar una explosión de datos ponen? t tiene que comunicar necesariamente continuamente. Pueden girar la ayuda de Wi-Fi en un rato predeterminado y cerrarla más adelante. La energía y la gama también son ajustables.

Bluetooth

Bluetooth es una tecnología de corto alcance que utiliza los 2.4 - a la venda del ISMO 2.485-GHz (industrial, científico, y médico). Diseñado para las redes de área personal móviles (cacerolas), Bluetooth se encuentra en los dispositivos como smartphones y auriculares. El grupo de interés especial de Bluetooth maneja la tecnología, con último ser estándar Bluetooth 4.2.

¿Bluetooth tiene? ¿clásico? y versiones de la energía baja (LE); el estándar 4.x permite ambos o cualquiera que se ejecutará. Bluetooth LE también se conoce como Bluetooth elegante. ¿Porque? ¿clásico? ¿y Smart/LE aren? t backward-compatible, pueden no trabajar con más viejos dispositivos.

El LE version es importante porque se diseña para permitir los dispositivos que funcionan y comunican por meses o años usando fuentes de baja potencia como las baterías de la célula del botón o los dispositivos de la energía-cosecha. ¿Él? s compatible con la mayoría de los smartphones y tabletas que se han basado en Bluetooth 4.x por algún tiempo.

La gama máxima clásica y elegante de Bluetooth es cerca de 100 m (330 pies), mientras que la tarifa de datos es hasta 3 Mbs/s y 1 Mb/s, respectivamente. ¿Sin embargo, el rendimiento de procesamiento real del uso, como la mayoría de las tecnologías inalámbricas, es menos? 2.1 Mb/s para la obra clásica y 0.27 Mb/s para elegante.

¿La obra clásica se limita a siete conexiones del dispositivo, pero a ella? s no definido para elegante. Esto es diferente que el número de dispositivos apareados un dispositivo puede tener, puesto que muchos pueden no ser activos contemporáneamente. Los dispositivos elegantes que no tienen ninguna limitación del dispositivo se convierten en un factor importante, porque más usos ahora pueden utilizar una gran cantidad de conexiones simultáneas.

¿Relativamente una nueva faceta a la tecnología eso? s que gana interés es el uso de los faros de Bluetooth, que es parte del estándar de Bluetooth 4 LE. Este estándar se diseña para permitir que los faros con pilas funcionen por los largos periodos del tiempo, transmitiendo la información a pasar los dispositivos de Bluetooth. Pueden proporcionar la información personalizada, tal como una cupón para un producto en la exhibición en un almacén. Los faros apuntan los dispositivos como smartphones; el smartphone se puede fijar para no hacer caso o para destacar de la información de los faros basados en preferencias de usuario y la información del faro. Los faros son esencialmente dispositivos de IoT, también.

Esta tecnología se puede utilizar en panoramas múltiples. Por ejemplo, las máquinas del ejercicio pueden cada uno tener un faro que proporcione su disponibilidad (funcionando o parada) así como resultados. Un ejercicio app que tiene un horario podría indicar qué máquinas estaban disponibles y después trabar la máquina para publicar resultados solamente al smartphone. La máquina pudo incluso abrir automáticamente una vez que el dispositivo móvil se mueve fuera de gama, puesto que Bluetooth puede proporcionar la información de localización basada en los faros.

¿Un número de asilo definido de las variantes de Bluetooth? t alcanzó necesariamente la adopción significativa. Por ejemplo, Bluetooth 3.0+HS combinó la ayuda para Bluetooth convencional con 802.11 Wi-Fi para divertirse el rendimiento de procesamiento 24-Mb/s. El rendimiento de procesamiento más rápido es manejado por el componente de Wi-Fi, mientras que Bluetooth proporciona apretón de manos. Esto es apoyada solamente por los dispositivos con la designación de +HS.

Bluetooth se ha convertido en la tecnología inalámbrica de la opción para los dispositivos móviles personales, especialmente puesto que pueden ser manejados de un smartphone Bluetooth-permitido. ¿Esto incluye los dispositivos nuevos como la física del consumidor? SCiO (fig. 2). ¿El dispositivo utiliza a la compañía? sensor del infrarrojo cercano de la espectroscopia de s (NIR) para analizar los materiales tales como alimento y agua. Toma alrededor de un segundo o dos para que un emisor del IR ilumine una muestra y para que el sensor detecte resultados. El microcontrolador analiza los resultados y envía éstos vía Bluetooth a un smartphone app. La unidad, que funciona por alrededor de una semana bajo uso normal, incorpora una conexión micro del USB para recargar la batería.

Radio de poca energía

Otras tecnologías inalámbricas de poca energía incluyen 802.15.4 y Z-Agitan. Otros son los DECT (telecomunicaciones sin cuerda realzadas Digitaces), que se pueden aplicar a los usos de IoT.

El estándar 802.15.4 define una tarifa de 250 datos de kb/s y gama de 10 m, y apoya configuraciones de punto a punto y del acoplamiento. Utiliza tres vendas: 868 megaciclos, 915 megaciclos y 2.45 gigahertz. Mirado como protocolo crudo, el estándar se utiliza como la base para los protocolos de alto nivel como 6LoWPAN (IPv6 sobre redes de área personal sin hilos de la energía baja) y ZigBee. ¿Además, un número de protocolos vendor-specific se emplean 802.15.4, tales como MiWi del microchip (véase? ¿La radio de MiWi va favorable? en electronicdesign.com), que son a menudo un peso más ligero y tienen pocas restricciones de la autorización.

La mayoría de las redes apoyan IPv4 e IPv6, pero IPv4 es actualmente la versión atrincherada en el Internet. Tiene un número de problemas que sean solucionados por IPv6 (e.g., limitaciones de la dirección). Esencialmente la mayor parte de el espacio de dirección IPv4 se ha asignado. IPv6 amplía grandemente el espacio de dirección, que será necesitado con la plétora de dispositivos de IoT que requieren IDs únicos.

Z-Agite, apoyado por Z-Agitan la alianza, hazañas la venda del ISMO 900-MHz usando la codificación del canal de GFSK Manchester. Las características de funcionamiento son similares a 802.15.4, incluyendo rendimiento de procesamiento de 100 kb/s y 100 pies. (m) gama 30.5. También maneja áreas similares las redes de punto a punto y de acoplamiento, y de las blancos de aplicación tales como controles automáticos y de la iluminación caseros. Una red puede tener hasta 232 nodos, y los dispositivos del regulador y del esclavo ayudan a simplificar control y la configuración.

¿Ambo Z-Agite y 802.15.4 variantes se diseñan para funcionar en un modo del energía-ahorro, significado ellas? ¿re active para solamente una cantidad de tiempo limitada? a menudo tan bajo como 0.1%. Más energía se utiliza durante este período, pero no se consume casi ninguna energía en modo de sueño. Asimismo, diseñar ambos acercamientos para mutuamente - las redes exclusivas pueden coexistir en el mismo espacio. Ésta es característica crítica, porque algunas redes necesitan ser aislado debido a los problemas de seguridad.

IoT telefona a casa

La alianza de ULE (energía ultrabaja) utiliza la tecnología de los DECT, que es común en teléfonos sin cuerda más nuevos como ésos de las comunicaciones de VTech (fig. 3). La alta calidad de voz era importante para el diseño de DECT, así traduciendo a alto-confiabilidad las conexiones necesarias para los datos de IoT.

La gama de los DECT ULE de frecuencias asoma alrededor de 1.9 gigahertz, proporcionando 120 canales a dos caras. Su esquema de la multiplexación de TDMA mantiene 24 franjas horarias con una longitud del marco de 10 ms, que compara a 1.152 Mb/s. Para el discurso, esto significa 32 kb/s ADPCM o 64 codificación de kb/s G.722. Escalas del tamaño de paquete a partir del 32 a 256 octetos. Puede incluso manejar imágenes y datos de video.

¿DECT ULE? el radio de acción típico de s de 300 m tiende a proporcionar más cobertura que algunas tecnologías competentes. Puede apoyar protocolos de alto nivel como 6LoWPAN. Además, los DECT ULE utilizan 128 el esquema más fuerte de la encripción del pedacito AES algo que la encripción 64-bit integrada en los dispositivos estándar de los DECT. La autentificación y la encripción del paquete son estándar.

¿Los sistemas se diseñan para el uso de baja potencia? La energía del RF hace un promedio de 10 mW con una especificación máxima de la energía 250-mW. El estado latente baja debajo del ms 100. Las ayudas de la arquitectura sobre 400 nodos, con 256 nodos siendo directamente direccionables. Un uso típico del sensor con un segundo ciclo del sueño 20 que consuma el µA 20 puede funcionar por 10 años en una batería del AAA.

ULE es la tecnología menos conocida en el articulado de IoT debido a su relación a los teléfonos sin cuerda. Por una parte, esta relación significa que un número significativo de partidarios y las virutas están disponibles para los DECT. El resultado final es más barato cuando está comparado a las tecnologías tiene gusto de ZigBee.

Un acoplamiento a la comunicación de voz puede ser otra ventaja, como adentro, por ejemplo, los usos inteligentes del timbre. La voz es la base para el estándar de los DECT, así facilitando su inclusión en las soluciones de IoT.

Desafíos celulares

La mayoría de los dispositivos celulares de IoT apuntan la evolución de largo plazo los estándares 4G y 5G (de LTE). ¿Celular tiene la ventaja de la cobertura, que es esencialmente global, aunque las andanas anchas todavía pongan? t tiene cobertura celular. Asimismo, la cobertura puede ser manchada en áreas con muchas torres de la célula debido a los factores que se extienden de proveedores de servicios y de condiciones de itinerancia a las obstrucciones naturales y artificiales. ¿Sin embargo, él? s la única alternativa, a excepción de algunas tecnologías basadas en los satélites limitadas, para los diseñadores de IoT que necesitan cobertura fuera de las áreas fijas disponibles para Wi-Fi así como para la cobertura local similar a ésa proporcionada por el Bluetooth y la otra radio de corto alcance.

El tema importante, aunque, es coste recurrente, puesto que la operación celular requiere planes de proveedores de servicios. Si se asume que estos requisitos se puede resolver, las características celulares parece muy bueno. El rendimiento de procesamiento para 4G LTE-Avanzó tapas hacia fuera aproximadamente 1 Gb/s, mientras que 5G promete 10 Gb/s. por supuesto, esto es la cantidad máxima; en la práctica, las velocidades caen basado en distancia y la utilización dentro de una célula.

Los requisitos de energía pueden ser una edición, especialmente para los usos móviles con necesidades de alta velocidad y de la continuo-conectividad. Ninguna duda, coste entra en el juego también, siendo que los precios están típicamente por el octeto.

Otras posibilidades menos comunes del establecimiento de una red existen en el lado atado con alambre y sin hilos, pero valen el mencionar. Por ejemplo, el establecimiento de una red de la línea eléctrica de la alianza de HomePlug utiliza conexiones de energía para accionar el interfaz así como un medio de la transmisión. Un anfitrión de productos interoperables incluye los dispositivos tales como puntos y puentes sin hilos de acceso a Ethernet.

Otro detalle no dirigido a este punto se refiere a perfiles del uso. Estos estándares proporcionan definiciones de la información y controlan intercambio entre los dispositivos para los usos estándar tales como almacenaje, encendiendo control o ciertos usos médicos. Los estándares de alto nivel como ZigBee apoyan estas definiciones del perfil. Éstos pueden ser particularmente ventajosos a los reveladores de IoT, porque su uso permite la ayuda para una gama de dispositivos compatibles. Asimismo, los reveladores del dispositivo pueden apoyar una gama de usos que utilicen estos estándares.

Una variedad de kits del desarrollo y de diseños de la referencia están disponibles para todas las tecnologías tratadas en este artículo. ¿Por ejemplo, QuickLogic? el módulo de s TAG-N utiliza nRF51822 Bluetooth del semiconductor nórdico el eje elegante del sensor 3 de la ultra-bajo-energía elegante y de ArticLink S2 que cabe en un factor de forma del smartwatch (fig. 4). Puede realizar funciones tales como gestos de seguimiento y determinación de contextos de la localización. ¿El módulo, que liga al QuickLogic app androide para el desarrollo, también funciona con el Nordic? kit del desarrollo de s nRF51822.

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