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物聯網 （IoT） 設備的通信方式有幾十種，使用數百種不同的協議。這是因為他們的通信方式取決于他們是什么，他們在哪里，他們需要與哪些其他設備和系統交談，以及他們必須說什么。沒有單一的最佳協議，它本質上是用于將消息從一個物聯網設備路由到另一個物聯網設備的通用“語言”。正確的選擇始終取決于應用程序的特定需求。

還有一些限制需要考慮。設備的功率預算是多少？有哪些成本限制？對物理尺寸、安全性、上市時間、地理區域和遠程維護有什么要求？在本文中，我們將介紹物聯網通信系統的嵌入式組件，并討論不同的需求和上下文如何為每個用例確定最佳解決方案。

物聯網設備通信組件

雖然物聯網系統有許多不同的架構，但大多數都包括以下組件：

物聯網設備——從最小的溫度傳感器到巨大的工業機器人

本地通信 – 設備用于與相鄰設備通信的方法

應用程序協議 – 定義如何傳輸信息內容的框架

網關 – 轉換和重新傳輸信息，通常將本地設備網絡連接到互聯網

網絡服務器 – 管理物聯網數據的接受和傳輸的系統，通常位于云數據中心內

云應用程序 – 將物聯網數據處理成有用的信息，以呈現給用戶

用戶界面 – 人們可以看到物聯網信息，對其進行操作，并向物聯網設備發出命令

物聯網設備

當我們談論物聯網設備時，我們通常會描述環境傳感器、連接電器、車輛跟蹤器甚至裝配線機器等東西。雖然物聯網設備可以說是任何可以與互聯網通信的電子設備，但我們通常不是指手機或一般用途的計算機。
通常，我們專注于用途較窄的設備，例如控制家中的燈光或跟蹤用于制造化學品的儲罐液位。例如，下圖顯示了使用 DigiXBee® 無線電模塊的工業儲罐傳感器與容納模塊 （SOM） 上的系統的網關之間的連接。

連接無線設備

其中許多設備最初并不是使用互聯網功能創建的，必須使用售后解決方案進行修改才能連接。然而，物聯網功能越來越多地被設計到新設備中，它們可以大大降低成本并改進功能。
雖然物聯網設備根據創建它們的需求而有所不同，但幾乎總是包含一些基本組件。例如：

通常有一個傳感器來檢測物理事件，如運動或漏水。

也可能有執行器產生物理變化，例如打開燈或關閉閥門。

這些傳感器和執行器與一個或多個微處理器連接，這些微處理器運行驅動物聯網功能的邏輯。

作為連接的設備，它必須至少有一個通信組件，可以是某種類型的無線電，也可以是以太網等有線通信方法。

物聯網設備通常由電池供電，因此在選擇設備、設計功能和創建通信策略時，電源管理成為關鍵考慮因素。

所有這些組件都將安裝在某種類型的外殼中，通常是相當小的外殼。根據環境的不同，該外殼可能需要密封和防水，或者可能需要大量通風以管理熱量。由于物聯網設備通常部署得非常大，因此獲得正確的成本至關重要。當這些便士乘以數百萬時，每一分錢都很重要。 本地通信方法和協議

每個物聯網設備都需要通信。某些設備僅發送信息;許多其他人同時發送和接收。雖然與對等設備的某些通信是直接的，但遠程通信通常需要通過網關才能到達目的地。無論設備的消息需要發送到何處，每個旅程都始于第一步。
下圖說明了無線通信的一個模型，以及無線網絡中的每個“節點”如何扮演定義的角色。正如您在此示例中所看到的，它被稱為“星形網絡”，智能無線模塊協調與充當路由器的設備之間的通信，并將通信移出到終端設備。

對于無線設備和協議的不同組合，方案會發生變化。在下圖中，您可以看到如何使用不同的無線協議構建網絡以各種方式運行。最佳協議取決于許多因素，例如網絡上通信節點之間的距離。

物聯網通信的第一步或“跳躍”將是有線或無線的。有線連接可以使用簡單的串行協議，盡管最常見的是使用以太網等網絡系統，允許“直接”Internet協議（TCP / IP）連接到網絡服務器或云應用程序。通過互聯網傳遞的消息通過許多不同的設備路由，但是作為物聯網架構師，我們可以安全地將這個過程抽象出來。有線連接快速可靠，但運行物理布線通常過于昂貴或不切實際。當然，對于任何移動的東西，電線是不可能的。