Protocolo de comunicación IoT

Con el desarrollo de la tecnología de redes, la tecnología de sensores y la tecnología de comunicaciones, la humanidad ha entrado en la era del Internet de los objetos. En la era del Internet de los objetos, es necesario transmitir una gran cantidad de información, instrucciones y datos entre dispositivos, lo que inevitablemente afectará a la estabilidad de la tecnología de comunicación. En la era del Internet de las Cosas, la fiabilidad plantea requisitos más exigentes, por lo que la investigación sobre la tecnología de comunicación del Internet de las Cosas es un tema importante para la industria de la comunicación. Este artículo parte del desarrollo del Internet de las Cosas y realiza una investigación y un análisis sobre la actual tecnología de comunicación de redes físicas.

Con el rápido desarrollo de la tecnología de redes y la tecnología de comunicación, la humanidad está a punto de entrar en la era 5G desde la era 4G. La llegada de la era 5G traerá velocidades de red más rápidas, sentará las bases de comunicación para el desarrollo del Internet de las Cosas, y también traerá La primavera del Internet de las Cosas. El Internet de las Cosas traerá enormes cambios a todos los aspectos de la vida humana, y el Internet de las Cosas también traerá una enorme presión de comunicación. Por lo tanto, en la era del Internet de las Cosas, la tecnología de la comunicación es la base, y los requisitos para la tecnología de la comunicación son más altos que antes, especialmente en los campos de la industria, la seguridad, el ejército y otros campos, la seguridad de la tecnología de la comunicación está relacionada con la seguridad social, la economía nacional y el sustento de las personas, y el desarrollo social. Por lo tanto, como la Internet de los objetos está a punto de desarrollarse rápidamente, es de gran importancia estudiar cuidadosamente la tecnología de comunicación de la Internet de los objetos para ocupar el terreno elevado del desarrollo de la Internet de los objetos y promover el desarrollo tecnológico y social.

Varios protocolos de comunicación IoT de uso común

Dado que el Internet de las Cosas se ha convertido en un tema candente en la actualidad, a continuación le ofreceremos una breve introducción a varios protocolos de comunicación utilizados habitualmente en los dispositivos del Internet de las Cosas.

1. Bluetooth de baja energía (BLE)

Bluetooth Low Energy (BLE) es una versión mejorada de Bluetooth. También es una de las tecnologías inalámbricas más antiguas y utilizadas, y puede comunicarse eficazmente a una distancia corta de unos 10 metros. El concepto de Bluetooth fue propuesto por Nils Rydbeck de Ericsson en 1989. Entre 2001 y 2004 se optimizó en versiones de menor potencia y coste, como el protocolo Bluetooth Low Energy (BLE) o el Bluetooth Smart de Nokia. Está diseñado para mantener el alcance de la comunicación al tiempo que reduce significativamente el consumo de energía. Gracias a esta propiedad, Bluetooth se ha convertido en el protocolo dominante para los dispositivos IoT. Actualmente, se utiliza en los principales sistemas operativos, incluidos iOS, Android, Microsoft Mobile, Strawberry, OS X, Linux y Windows. La última versión de la tecnología Bluetooth es la 5.0 , que añade el innovador Perfil de Soporte de Protocolo de Internet (IPSP). Actualmente, se ha desarrollado y optimizado completamente para dispositivos IoT.

2. WiFi

WiFi es otro protocolo muy utilizado para la comunicación entre dispositivos IoT. WiFi se ha convertido en una parte integral de nuestras vidas hoy en día porque utiliza una gran cantidad de infraestructura, puede transmitir datos rápidamente (hasta cientos de megabytes por segundo) y tiene la capacidad de manejar grandes cantidades de transmisión de datos. Para muchos diseñadores de dispositivos electrónicos, WiFi es la mejor opción por la infraestructura que conlleva. La distancia de comunicación entre dos dispositivos que utilizan WiFI es de aproximadamente 50 metros, muy superior a la de los dispositivos que utilizan la tecnología Bluetooth .

WiFi se basa en la serie de normas IEEE 802.11, cuya primera versión se publicó en 1997. Esta versión es capaz de proporcionar velocidades de enlace de hasta 2Mbit/s. Actualmente, el estándar más utilizado para WiFi es 802.11n, basado en IEEE 802.11, pero el uso de 802.11ac también está creciendo rápidamente. Esta última versión proporciona velocidades de comunicación más rápidas que 802.11n. Aunque el WiFi es muy adecuado para la comunicación entre dispositivos IoT, su funcionamiento consume una energía relativamente alta. A pesar de ello, actualmente es el protocolo más potente para la transferencia de archivos entre la mayoría de dispositivos IoT.

3. ZigBee

ZigBee es un protocolo de comunicación inalámbrica de corto alcance basado en la norma 802.15.4 del IEEE. Su frecuencia de funcionamiento es de 2,4 GHz y la velocidad de transmisión de datos es de 250 kbps. La razón por la que ZigBee es adecuado para la comunicación efectiva entre dispositivos IoT es que tiene las propiedades de bajo consumo de energía, alta escalabilidad, seguridad, persistencia y alto número de nodos. No sólo el número máximo de nodos de la red puede llegar a 1024, y la distancia máxima puede alcanzar los 200 metros, sino que ZigBee puede incluso utilizar el algoritmo de cifrado AES de 128 bits .

La especificación ZigBee (IEEE 802.15.4-2003) se aprobó por primera vez el 14 de diciembre de 2004 y se publicó en 2005. El protocolo ZigBee está idealmente diseñado para su uso en domótica y grandes instalaciones industriales, donde se requiere un bajo consumo de energía y el intercambio de datos entre viviendas o edificios es poco frecuente a bajas velocidades de datos. La base de usuarios que utiliza ZigBee como modo preferido de comunicación entre dispositivos IoT es amplia.

La última versión de ZigBee es ZigBee 3.0. Esta versión puede considerarse una recopilación de todas las funciones de varios estándares inalámbricos ZigBee. Los sistemas electrónicos que requieren un bajo consumo de energía, como el alumbrado público y los contadores de electricidad en zonas urbanas, utilizan el protocolo ZigBee como modo preferente de comunicación entre dispositivos IoT. El protocolo ZigBee también puede utilizarse en sistemas de seguridad y hogares inteligentes.

4. Z-Wave

Similar a ZigBee, Z-Wave es un protocolo de comunicación por radiofrecuencia de baja potencia utilizado principalmente en sistemas de domótica y dispositivos electrónicos como controladores de luz y sensores. La frecuencia del protocolo de comunicación Z-Wave es de 900MHz y su alcance es de 30-100 metros. Por lo tanto, la interferencia entre este protocolo y otros protocolos inalámbricos (como WiFi, Bluetooth, ZigBee operando a 2,4GHz, etc.) es insignificante. Su velocidad de transmisión de datos oscila aproximadamente entre 40kbps y 100kbps.

El protocolo Z-Wave es más sencillo en comparación con otros protocolos, por lo que puede desarrollarse fácilmente a un ritmo más rápido. Las bandas de radiofrecuencia utilizadas en Z-Wave son específicas de cada país. Por ejemplo, la banda SRD de 868,42 MHz (Europa), la banda ISM de 900 MHz o 908,42 MHz (Estados Unidos), la banda de 916 MHz (Israel), la banda de 919,82 MHz (Hong Kong), la banda de 921,42 MHz (Australia/Nueva Zelanda) y la banda de 865,2 MHz (India).

5. Red de área extensa de largo alcance (LoRaWAN)

Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) es un protocolo de comunicaciones utilizado principalmente para dispositivos IoT inalámbricos de largo alcance alimentados por batería a nivel regional, nacional o mundial. Es conocido por su capacidad para comunicarse a largas distancias con un consumo mínimo de energía y puede detectar señales a pesar de los niveles de ruido. El protocolo se utiliza principalmente en ciudades inteligentes, donde las grandes redes tienen millones de dispositivos conectados entre sí que funcionan con baterías y memoria más pequeñas. La velocidad de datos de LoRaWAN es de 0,3kbps a 50kbps.

El alumbrado público inteligente es un ejemplo práctico del uso del protocolo LoRaWAN, en el que las farolas se conectan con una pasarela LoRa mediante el protocolo LoRaWAN. A continuación, la pasarela se conecta a una aplicación en la nube, que controla totalmente el brillo de las bombillas y las ajusta en función de la iluminación natural del entorno.

6. Comunicación de campo cercano (NFC)

La comunicación de campo cercano (NFC) es un protocolo sencillo y seguro que simplifica la comunicación bidireccional entre dispositivos IoT. Utiliza principalmente la inducción electromagnética de campo cercano a partir de dos antenas de bucle. Está diseñado para teléfonos inteligentes y permite a los usuarios realizar transacciones de pago sin contacto. También ayuda a los usuarios a acceder a contenidos electrónicos y a conectar dispositivos electrónicos. Básicamente, amplía las capacidades de la tecnología de tarjetas sin contacto para que los dispositivos IoT puedan compartir información a una distancia aproximada inferior a 4 centímetros.

La velocidad de transmisión de datos del protocolo NFC es de 106kbps a 424kbps. Como el protocolo NFC es un protocolo de comunicación de corto alcance, consume menos energía. Tarda menos en configurarse y no requiere emparejar dispositivos. Además, debido a la comunicación de corto alcance, se reduce considerablemente la posibilidad de interferencias perjudiciales con otras redes del entorno.

Desarrollo de Internet de los objetos

1.1 Desarrollo gradual del Internet de los objetos

En 1999, el MIT creó el "Centro de Identificación Automática" y aclaró el concepto de Internet de Todo. Sin embargo, este concepto mencionaba principalmente el uso de la radiofrecuencia para el Internet de las Cosas, y su alcance era relativamente pequeño. En 2005, en la Cumbre Mundial sobre la Sociedad de la Información celebrada en Túnez, se citó oficialmente el concepto de Internet de las Cosas, que pasó oficialmente a la historia. Posteriormente, países de todo el mundo empezaron a centrarse en el desarrollo del Internet de los objetos. En noviembre de 2008, en el Seminario de Asuntos Gubernamentales de China Mobile celebrado en la Universidad de Pekín, se propuso la tecnología móvil "Conocimiento e Innovación 2.0". El proceso de Internet de las Cosas en China también empezó a acelerarse. En 2009, la Unión Europea propuso el Plan de Acción Europeo del Internet de las Cosas. Ese mismo año, Obama, cuando tomó posesión como Secretario General de Estados Unidos, propuso el concepto de "Planeta Inteligente" en una reunión de la Conferencia Industrial y Comercial Americana. A partir de 2010, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información han publicado un gran número de normas industriales de la IO y políticas de apoyo relacionadas, y el desarrollo de la IO se ha incluido en el "Informe de Trabajo del Gobierno". En 2011, el tamaño del mercado de la industria de la IO ha alcanzado más de 260.000 millones de yuanes.

1.2 Ámbito de aplicación y casos de Internet de los objetos

En términos generales, la red física penetrará en todos los rincones de la vida humana en el futuro. La llamada sociedad inteligente, la sociedad del futuro e incluso los dispositivos electrónicos de las actuales películas de ciencia ficción son ámbitos que Internet de los objetos abarcará e incluirá. Concretamente, en otras palabras, Internet de los objetos desempeñará un papel importante en el transporte inteligente, la protección del medio ambiente, la seguridad pública, los departamentos gubernamentales, los hogares inteligentes, las comunidades inteligentes, la producción industrial, la vigilancia del medio ambiente, la atención a los pacientes, el cultivo de flores y otras industrias, y se extenderá gradualmente a todos los aspectos de la vida humana. En el futuro, se instalará un gran número de sensores en redes eléctricas, ferrocarriles, puentes, túneles u otras empresas. Estandarizar gradualmente, electrónicamente, y estandarizar el negocio diario de cada departamento de la universidad, y compartir diversos recursos de información para proporcionar información de toma de decisiones para el liderazgo y la gestión de la universidad, mejorar el nivel de gestión de la universidad, y realizar servicios móviles humanizados e inteligentes Plataforma de microaplicaciones de oficina.

3Contenido de la investigación

De acuerdo con el nuevo concepto de "Internet", el modelo de oficina también ha entrado en una nueva era, y las micro-aplicaciones de oficina móvil están enriqueciendo gradualmente la vida de las personas. Combinando varios marcos de flujo de trabajo, el diseño utiliza HTML5 CSS3 como front-end interactivo del cliente móvil , MY-SQL para almacenar datos, y el marco EasyUI SpringMVC Spring Hibernate para desarrollar el servidor. Las aplicaciones de investigación específicas son las siguientes:

(1) Desarrollar software cliente de APP móvil y utilizar redes inalámbricas 3G y 4G. Los usuarios pueden iniciar sesión en la plataforma de microaplicación de oficina móvil a través de sus teléfonos móviles, deshacerse de las limitaciones de tiempo y ubicación y procesar documentos oficiales y otros trabajos empresariales en cualquier momento y lugar.

(2) Para conseguir una oficina personalizada, las funciones principales incluyen el inicio y el cierre de sesión del usuario, así como la prestación de algunos cómodos servicios diarios de oficina. Las operaciones pueden personalizarse en función de los hábitos personales, como: mantener la información personal, establecer recordatorios de tareas pendientes o notas , etc.

(3) Todo el proceso de circulación de documentos oficiales se realiza sin papel, con el flujo de trabajo como núcleo, y todo el proceso desde la creación, edición, revisión, circulación, envío, archivo y revisión de documentos oficiales se procesa en línea o a través de un cliente móvil .

(4) A través de la plataforma SMS o la tecnología de mensajería instantánea punto a punto, se proporcionan recordatorios e información push en tiempo real a los usuarios de los nodos durante el proceso de tramitación de los documentos oficiales, lo que permite ahorrar tiempo y mejorar la eficiencia.

(5) Con la ayuda de servicios en la nube o plataformas internas de correo electrónico, se puede realizar la comunicación y la comunicación entre usuarios, así como la transmisión de información y el intercambio de archivos de recursos en línea.

4 Conclusiones

En resumen, la aplicación de la plataforma de microaplicaciones de oficina móvil es también un nuevo modelo de oficina en las escuelas de formación profesional. El marco SSH EasyUI MYSQL H5 basado en el flujo de trabajo mejorará la eficiencia de las oficinas administrativas de los centros de formación profesional. La construcción de información de los centros de formación profesional y la integración de plataformas de microaplicaciones de oficina móvil añadirán efectos personalizados y característicos a las oficinas administrativas. Por lo tanto, la investigación aplicada anterior también extraerá lecciones de más

Optimizar los casos más maduros. El análisis de big data se combina para completar la escalabilidad de la plataforma, y la fiabilidad se verifica mediante la facilidad de uso, etc. Sin embargo, los efectos prácticos específicos aún deben seguir implementándose y verificándose, y se requiere una mejora continua .

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