Описание средств связи

Связь между устройствами и облачной платформой является ключевым аспектом реализации интернета вещей. Для обеспечения возможности подключения устройств к сети необходимо учесть два способа: прямое подключение устройств и подключение через шлюз. Прямое подключение устройств означает, что они могут напрямую соединяться с Интернетом и обмениваться данными с облачной платформой через свои сетевые интерфейсы. Этот способ подходит для устройств, обладающих возможностью сетевого подключения, таких как смартфоны, смарт-телевизоры и т.д. Преимущества прямого подключения устройств заключаются в его простоте, прямой связи и возможности реализации двусторонней связи в режиме реального времени. Второй способ - это подключение через шлюз. Шлюз является промежуточным устройством, которое может соединять несколько устройств и передавать их данные на облачную платформу. Шлюз может быть как аппаратным устройством, так и программным приложением. Преимущества подключения через шлюз заключаются в возможности подключения устройств без сетевых возможностей к Интернету, что расширяет диапазон подключаемых устройств. Независимо от выбранного способа - прямого подключения устройств или подключения через шлюз, необходимо обеспечить стабильное подключение устройств к сети. Это включает в себя нормальную работу сетевых интерфейсов устройств, стабильное и надежное сетевое соединение, а также правильную связь устройств с облачной платформой. Только при наличии стабильного подключения устройств к сети можно реализовать связь между устройствами и облачной платформой, а также применять сценарии использования интернета вещей.

WiFi

Wi-Fi чип или модуль является аппаратным компонентом на устройстве, который позволяет устройству подключаться к Интернету или частной сети через Wi-Fi. Wi-Fi точка доступа - это устройство, предоставляющее беспроводное подключение к сети, обычно являющееся маршрутизатором. Подключаясь к Wi-Fi точке доступа, устройство может использовать протокол TCP/IP для связи с облачной платформой, обеспечивая передачу данных и подключение к Интернету.

Эфир

Ethernet является распространенным способом подключения к сети, аналогичным традиционному подключению ПК к маршрутизатору с помощью сетевого кабеля. Ethernet поддерживает различные скорости передачи данных, включая 10 Мбит/с, 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с. Он обеспечивает сетевое взаимодействие с помощью IP-маршрутизации, то есть передачу данных от одного узла сети к другому путем передачи пакетов данных. Однако конечная скорость передачи ограничена самым медленным коммутационным узлом в цепи. В некоторых промышленных средах или зданиях Ethernet широко используется. Это связано с его высокой надежностью, быстрой скоростью передачи данных и легкостью масштабирования, что делает его подходящим для сред, где требуется подключение большого количества устройств и передача большого объема данных. В таких сценариях устройства обычно подключаются к сети посредством Ethernet для обеспечения коммуникации и передачи данных между ними.

Сотовая связь

Сотовая сеть - это беспроводная коммуникационная сеть, предоставляемая операторами связи, которая использует интегрированные коммуникационные модули для подключения устройств и предоставления соответствующих сетевых услуг. В Китае в настоящее время используются несколько основных типов сотовых сетей. Во-первых, сеть, предоставляемая China Mobile, основана на технологиях TD-SCDMA и LTE. TD-SCDMA - это разработанная в Китае 3G мобильная технология, широко применяемая в Китае для голосовой и передачи данных. LTE (Long Term Evolution) - это 4G беспроводная технология, которая обеспечивает более высокую скорость передачи данных и более низкую задержку. Во-вторых, China Unicom также предоставляет сотовую сеть на основе технологий WCDMA и LTE. WCDMA - это 3G технология связи, широко применяемая во всем мире для голосовой и передачи данных. По сравнению с TD-SCDMA от China Mobile, WCDMA более распространена во всем мире. В то же время China Unicom также активно развивает сеть LTE для предоставления более быстрой и стабильной передачи данных. Наконец, сеть, предоставляемая China Telecom, в основном основана на технологиях CDMA2000 и LTE. CDMA2000 - это 3G технология связи, широко применяемая в сети China Telecom для голосовой и передачи данных. По сравнению с WCDMA и TD-SCDMA, применение CDMA2000 во всем мире относительно невелико. В то же время China Telecom также активно развивает сеть LTE для предоставления более быстрой и стабильной передачи данных. В целом, сотовая сеть - это беспроводная коммуникационная сеть, предоставляемая операторами связи, в которой устройства подключаются с помощью интегрированных коммуникационных модулей и используют соответствующие сетевые услуги. В Китае основные используемые сотовые сети включают сеть China Mobile на основе технологий TD-SCDMA и LTE, сеть China Unicom на основе технологий WCDMA и LTE, а также сеть China Telecom на основе технологий CDMA2000 и LTE. Эти технологии сетей постоянно развиваются и совершенствуются, чтобы удовлетворить потребности людей в более быстрой и стабильной связи.

2G сеть

2G сеть представляет собой второе поколение мобильных коммуникационных технологий, которое применяется в основном для голосовой связи и передачи SMS-сообщений. Его характеристики включают низкую скорость передачи данных, ограниченную пропускную способность и относительно высокую задержку, что делает ее подходящей для базовых коммуникационных потребностей.

3G сеть

3G сеть представляет собой третье поколение мобильных коммуникационных технологий, которое, помимо голосовой связи и передачи SMS, обеспечивает более высокую скорость передачи данных и поддержку мобильных интернет-приложений. Его особенностями являются высокая скорость, широкая полоса пропускания и низкая задержка.

4G сеть

4G сеть представляет собой технологию четвёртого поколения мобильной связи, которая обеспечивает более высокую скорость передачи данных, большую пропускную способность и меньшую задержку по сравнению с 3G сетью. 4G сеть поддерживает больше приложений мобильного интернета, таких как видео высокой четкости, онлайн-игры и т.д.

5G сеть

5G сеть представляет собой технологию пятого поколения мобильной связи, обладающую более высокой скоростью передачи данных, большей пропускной способностью и меньшей задержкой. 5G сеть также поддерживает большее количество подключенных устройств и более широкий спектр применений, таких как интернет вещей, интеллектуальный транспорт и другие.

No-IoT

NB-IoT (Narrowband Internet of Things) представляет собой технологию низкого энергопотребления для широкого охвата интернета вещей (LPWAN), используемую для подключения большого количества устройств и датчиков с низким энергопотреблением к сотовой сети. Она является узкополосной коммуникационной технологией, определенной в стандарте 3GPP (программа партнерства третьего поколения) и специально разработана для применения в интернете вещей.

• Низкое энергопотребление: Устройства NB-IoT обладают очень низким энергопотреблением, что позволяет достичь длительного срока службы батареи, даже несколько лет.
• Широкий охват: NB-IoT может обеспечить широкий охват на существующей инфраструктуре сотовых сетей, проникая через преграды, такие как бетонные стены, и подходит для использования внутри помещений и на открытом воздухе.
• Высокая плотность подключений: NB-IoT поддерживает подключение большого количества устройств, каждая базовая станция может одновременно подключать тысячи устройств.
• Низкая стоимость: Поскольку NB-IoT использует существующую инфраструктуру сотовых сетей, затраты на развертывание и обслуживание относительно низкие.
• Безопасность: NB-IoT обеспечивает безопасный механизм связи, включая аутентификацию, шифрование данных и функции безопасной аутентификации.

В промышленности сотовые сети широко применяются в области интернета вещей и промышленной автоматизации. Через сотовые сети промышленное оборудование может осуществлять удаленный мониторинг, удаленное управление и передачу данных, что повышает эффективность производства и управления. Например, промышленные роботы могут осуществлять удаленное управление и мониторинг через сотовые сети, а оборудование на заводе может осуществлять удаленное обслуживание и диагностику неисправностей через сотовые сети.

Через шлюз

В сфере Интернета вещей широко распространен способ подключения к облачной платформе через шлюз. Шлюз является связующим звеном между устройствами Интернета вещей и облачной платформой. Он позволяет передавать данные, собранные устройствами Интернета вещей, в облачную платформу и принимать команды от облачной платформы для управления устройствами Интернета вещей.

Особенность

1. Агрегация данных: шлюз может агрегировать данные с нескольких устройств интернета вещей и передавать их в облако одним пакетом, что снижает нагрузку на облако и расходы на сетевую пропускную способность.
2. Компьютер на краю сети: шлюз может выполнять определенную обработку и анализ данных, что сокращает задержку передачи данных и нагрузку на облачные вычисления.
3. Безопасность: шлюз может обеспечивать определенную защиту, аутентифицировать устройства интернета вещей и шифровать данные для обеспечения их безопасности.

Преимущество

1. Повышение эффективности: агрегация данных и компьютер на краю сети снижают нагрузку на облако и расходы на сетевую пропускную способность, повышая эффективность передачи данных.
2. Улучшение безопасности: шлюз может обеспечить определенную защиту, аутентифицировать устройства интернета вещей и шифровать данные для обеспечения их безопасности.
3. Снижение затрат: обработка и анализ данных через шлюз сокращают задержку передачи данных и нагрузку на облачные вычисления, что позволяет снизить затраты на облако.

Недостаток

1. Единственная точка отказа: если шлюз выходит из строя, это может привести к невозможности подключения устройств интернета вещей к облаку.
2. Зависимость: надежность и производительность шлюза напрямую влияют на стабильность и производительность системы интернета вещей.

Распространенные способы подключения и протоколы связи включают:

1. Проводное подключение: шлюз и устройства интернета вещей могут быть подключены с помощью проводных средств связи, таких как Ethernet, RS-485 и т. д.
2. Беспроводное подключение: шлюз и устройства интернета вещей могут быть подключены с помощью беспроводных средств связи, таких как Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRa и т. д.
3. Протоколы связи: распространенные протоколы связи включают MQTT, CoAP, HTTP и т. д., используемые для передачи данных и коммуникации между шлюзом и облаком.

Через Данишский технический университет (DTU)

DTU (Data Transfer Unit), или единица передачи данных, представляет собой устройство, используемое для передачи данных между устройствами интернета вещей и облачными сервисами. DTU обычно состоит из аппаратной и программной частей. Аппаратная часть отвечает за коммуникацию с устройствами интернета вещей, сбор и обработку данных с устройств, а программная часть отвечает за передачу собранных данных через сеть на облачную платформу.

Особенность

1. Высокая эффективность и стабильность: DTU использует быстрое и стабильное сетевое соединение, что позволяет передавать данные устройств Интернета вещей в режиме реального времени на облачную платформу, обеспечивая своевременность и точность данных.
2. Гибкость и масштабируемость: DTU может быть адаптирован к различным типам устройств Интернета вещей, поддерживает различные протоколы и интерфейсы связи, что позволяет гибко расширять и подключать различные типы устройств.
3. Безопасность и надежность: DTU поддерживает механизмы безопасности, такие как шифрование данных и аутентификация, обеспечивая безопасность и надежность передачи данных, предотвращая утечку и подмену данных.

Преимущество

1. Мониторинг и управление в реальном времени: Передача данных устройств Интернета вещей на облачную платформу через DTU позволяет в режиме реального времени отслеживать состояние и работу устройств, а также осуществлять удаленное управление и управление.
2. Анализ больших данных: Облачная платформа может анализировать и исследовать полученные данные от множества устройств Интернета вещей, извлекать ценную информацию и понимание, предоставляя поддержку для принятия решений.
3. Удаленное обслуживание и обновление: С помощью DTU можно осуществлять удаленное обслуживание и обновление устройств Интернета вещей, что снижает затраты на ручное вмешательство и обслуживание.

Недостаток

1. Высокая стоимость: Строительство и обслуживание DTU-устройств и облачной платформы требуют значительных затрат, что может создавать экономическое давление для малых предприятий и частных пользователей.
2. Риск безопасности: Передача данных между устройствами Интернета вещей и облачной платформой сопряжена с определенными рисками безопасности, такими как атаки хакеров и утечка данных.
3. Высокие требования к техническому уровню: Для связи Интернета вещей с облачной платформой через DTU требуется определенная техническая поддержка и профессиональные знания, что может представлять определенные трудности для непрофессионалов.