6lowpan路由器
本篇文章给大家谈谈6lowpan路由器,以及wifi 6路由器对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
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6lowpan是什么
6LoWPAN的目标是低功率无线通信、低数据速率和非常有限的外形。工业自动化是一个关键领域。通过指定在不同网络上发送相同数据包的方式,几乎不需要转换数据包,从而降低了复杂性、功耗和成本。
与此同时,互联网工作组一直在研究使用IPv4和IPv6连接传感器和设备的更高级协议。6LoWPAN或IPv6低功耗无线个人区域网定义了封装和报头定义,允许通过IEEE802.15.4网络(如Zigbee)发送IPv6数据包,以便这些数据包可以在更广泛的Internet上使用。
虽然这是一个较高级别的协议,但它直接影响无线网络中实现的处理要求和数据包大小,从而影响每个节点的功耗。
其他ISM频段。
什么是6lowpan边界路由器
6LoWPAN边界路由器是6LoWPAN网络与互联网互联的桥梁。其便捷、实用的特点展示了广阔的市场前景,在物联网应用中的普及,给人们的工作、生活带来极大的便利.基于物联网IP化发展需求,文章在分析6LoWPAN协议栈基础上设计并实现6LoWPAN边界路由器,实现了6LoWPAN网络与互联网的互联,严格符合6LoWPAN标准,完整实现了RPL路由协议,支持IPv4与IPv6数据包转换.
Thread协议栈基础
Thread协议栈是可靠,经济高效,低功耗,无线D2D(设备到设备)通信的开放标准。它是专为连接家庭应用而设计的,其中需要基于IP的网络,并且可以在协议栈中使用各种应用层。
这些是Thread协议栈和网络的一般特性:
图1显示了Thread协议栈的概述。
该标准基于在2.4GHz频带中以250kbps运行的IEEE 802.15.4 [IEEE802154] PHY(物理层)和MAC(媒体访问控制层)。该规范的IEEE 802.15.4-2006版本用于Thread协议栈。
802.15.4 MAC层用于基本的消息处理和拥塞控制。该MAC层包括设备用于监听干净信道的CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波侦听多路访问)机制,以及用于处理重试和确认消息的链路层以用于相邻设备之间的可靠通信。基于由软件协议栈的较高层建立和配置的密钥,被MAC层用于对消息的加密和完整性保护。网络层建立在这些基础机制上,以在网络中提供可靠的端对端通信。
在由运行Thread协议栈的设备组成的系统中,这些设备都不代表单点故障。虽然系统中有许多设备执行特殊功能,但是Thread协议栈的设计使得它们可以被替换,而不会影响Thread网络中正在进行的通信。例如,一个常眠的子设备需要一个父设备进行通信,因此这个父设备代表它的通信失败单点。但是,如果常眠设备的父设备不可用,常眠设备可以并将会选择另一个父设备,因此该转换不应该对用户可见。
虽然系统设计用于没有单点故障,但在某些拓扑结构下,将存在没有备份功能的单个设备。例如,在具有单个网关的系统中,如果网关断电,则无法切换到另一个网关。
路由器或边界路由器可以为Thread网络中的某些功能承担Leader角色。这个Leader需要在网络内作出决定。例如,Leader分配路由器地址并允许新的路由器请求。Leader角色是被选举的,如果Leader失败,会由另一个路由器或边界路由器承担Leader角色。正是这种自主操作确保没有单点故障。
边界路由器是一种特定类型的路由器,提供从802.15.4网络到其他物理层(例如,Wi-Fi和以太网)上的相邻网络的连接。边界路由器为802.15.4网络中的设备提供服务,包括用于离网操作(off-network operations)的路由服务。Thread网络中可能有一个或多个边界路由器。
路由器为网络设备提供路由服务。路由器还为尝试加入网络的设备提供加入和安全服务。路由器是设计为不休眠的。路由器可以降级其功能并成为REED(Router-eligible End Devices,符合路由器的终端设备)。
REED有能力成为路由器,但是由于网络拓扑或条件,这些设备不作为路由器工作。这些设备通常不转发消息或为Thread网络中的其他设备提供加入或安全服务。如果需要,Thread网络管理REED成为路由器,且无需用户交互。
常眠终端设备是主机设备。他们只通过他们的父路由器进行通信,不能转发其他设备的消息。
Thread协议栈中的设备支持[RFC 4291]中指定的IPv6寻址架构。设备配置1个或多个ULA(Unique Local Address,唯一本地地址)或GUA(Global Unicast Address,全局单播地址)地址。
启动网络的设备选择一个/64前缀,然后在整个Thread网络中使用。该前缀是本地分配的全局ID(Locally Assigned Global ID),通常称为ULA前缀[RFC 4193],可以称为网格本地ULA前缀(mesh local ULA prefix)。Thread网络还可以具有一个或多个边界路由器,每个边界路由器可以具有或可以不具有可以用于生成附加GUA的前缀。Thread网络中的设备使用其扩展MAC地址(Extended MAC address)来导出其[RFC 4944]第6节中定义的接口标识符(interface identifier),并且基于此,通过已知的本地前缀FE80 :: 0/64配置链路本地IPv6地址,如[RFC 4862]和[RFC 4944]所述。
设备还支持适当的多播地址(multicast addresses)。这包括链路本地所有节点组播(link-local all node multicast),链路本地全路由器组播(link-local all-router multicast)和区域本地组播(realm-local multicast)。
加入Thread网络的每个设备都将分配一个16位短地址,如[IEEE 802.15.4]中所规定。对于路由器,该地址使用地址字段中的较高位分配,低位设置为0,表示路由器地址。然后,对于子设备使用其父设备的高位和适当的低位来为其地址分配一个16位的短地址。这允许Thread网络中的任何其他设备通过使用其地址字段的高位来了解子设备的路由位置。
图2说明了Thread短地址。
所有设备使用[RFC 4944]和[RFC 6282]中定义的6LoWPAN。
在Thread网络中使用头部压缩(Header compression),设备传输消息尽可能多地压缩IPv6报头,以最小化发送的数据包的大小。
支持网格包头(mesh header),用于更有效地压缩网格内的消息,以及针对如“路由和网络连接”部分中所述的链路层转发(link layer forwarding)。网格标头(mesh header)还允许消息的端到端分段(end-to-end fragmentation),而不是[RFC 4944]中指定的逐跳分段(hop by hop fragmentation)。Thread协议栈使用路由选择配置(route-over configuration)。
这些设备不支持[RFC 6775]中规定的邻居发现(neighbor discovery),因为DHCPv6用于向路由器分配地址。终端设备和REED由他们的路由器父节点分配短地址。然后,该短地址用于配置用于网络内通信的网格(Mesh)本地ULA。
有关6LoWPAN使用和配置的更多详细信息,请参见“6LoWPAN的Thread用法(Thread Usage of 6LoWPAN)”白皮书。Thread规范的第3章详细说明了使用的具体6LoWPAN配置。
设备支持ICMPv6(Internet Control Message Protocol version 6,Internet控制消息协议版本6)协议[RFC 4443]和ICMPv6错误消息,以及回显请求(echo request)和回显回复消息(echo reply messages)。
Thread协议栈支持在[RFC 768]中定义的UDP(用户数据报协议),用于设备之间的消息传递。
Thread协议栈支持Thread网络中所有路由器之间的全网格连接(full mesh connectivity)。
实际拓扑基于Thread网络中路由器的数量。如果只有一个路由器或边界路由器,则形成具有单个路由器的基本星形拓扑。如果有多个路由器,则自动形成网格(Mesh)拓扑。图3说明了Thread网络的基本拓扑结构和设备类型。
网格网络(Mesh Networks)通过允许射频转发其他射频的消息,使射频系统更可靠。例如,如果节点不能直接向另一个节点发送消息,则网格网络(Mesh Networks)通过一个或多个中间节点转发消息。如“路由和网络连接”一节中所讨论的,Thread网络的性质使得所有路由器节点彼此之间保持路由和连接,因此网格不断维护和连接。Thread网络中通常有最多32个活动路由器的限制。但是,64个路由器地址用于允许回收路由器地址。
在网格网络(Mesh Networks)中,常眠终端设备或REED不会为其他设备路由。这些设备将消息发送到作为路由器的父设备。该父路由器处理其子设备的路由操作。
Thread网络通常最多有32个活动路由器,它们使用基于设备路由表的消息的下一跳路由(next-hop routing)。设备路由表由协议栈维护,以确保所有路由器都具有Thread网络中任何其他路由器的连接和最新路径。使用RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)算法(来自[RFC 1058]和[RFC 2080]的算法,但不采用其特定的消息格式)。所有路由器与其他路由器使用MLE(Mesh Link Establishment),以压缩格式交换其到Thread网络中的其他路由器的路由成本(cost of routing)。
注意:从IP的角度来看,Thread网络支持路由器和主机。主机是常眠终端设备或REED。
MLE消息(请参阅“Thread规范”第4章“消息链路建立(Message Link Establishment)” 中针对Thread进行的扩展[draft-kelsey-intarea-mesh-link-establishment-06]) 用于建立和配置安全射频链路,检测邻近设备,以及维护Thread网络中设备之间的路由成本。使用单跳链路本地单播(single-hop link local unicasts)和路由器之间多播(multicasts between Routers)来传输MLE消息。
随着拓扑和物理环境的变化,MLE消息用于识别,配置和保护邻近设备的链路。MLE还用于分发跨Thread网络共享的配置值,如通道(channel)和PAN(Personal Area Network,个人区域网络)ID。这些消息可以由MPL(Multicast Protocol for Low power and Lossy Networks,低功耗和有损网络的多播协议)指定的简单洪泛转发(forwarded with simple flooding)。(有关详细信息,请参阅[draft-ietf-roll-trickle-mcast-09])。
在建立两个设备之间的路由成本时,MLE消息还确保考虑了非对称链路成本(asymmetric link costs)。802.15.4网络中的非对称链路成本(asymmetric link costs)很常见。为了确保双向通信是可靠的,考虑双向链路的成本是很重要的。
按需路由发现(On-demand route discovery)通常用于低功耗802.15.4网络。然而,由于路由发现请求洪泛网络(route discovery requests flooding the network),按需路由发现(on-demand route discovery)在网络开销和带宽方面是昂贵的。
在Thread网络中,所有路由器定期交换包含到所有邻居路由器链路成本信息(link cost information to all neighbor Routers)的单跳MLE广告包(single-hop MLE advertisement packets),以及到Thread网络中所有其他路由器的路径开销(path costs to all other Routers)。通过这些定期的本地更新,所有路由器都具有Thread网络中任何其他路由器的最新路径开销信息,因此不需要按需路由发现。如果路由不再可用,路由器可以在到达目的地的下一个最合适的路由上进行选择。这种自愈路由机制允许路由器快速检测其他路由器是否已经脱离Thread网络,并计算最佳路径以维护与Thread网络中所有其他设备的连接。
每个方向的链路质量(link quality in each direction)基于来自该邻近设备的传入消息的链路成本(link cost on incoming messages from that neighboring device)。此传入链路成本(incoming link cost)映射到从0到3的链路质量(link quality)。值为0表示未知成本。链路成本(link cost is a measure of RSSI)是接收到的消息高于接收等级的RSSI(接收信号强度指示)的度量。
表1总结了链路质量和链路成本。
图4示出了Thread网络上的各种链路成本的示例。
Thread网络中任何其他节点的路径开销就是到达该节点的链路成本的最小值。路由器监控这些成本,即使网络的射频链路质量或拓扑变化,并通过使用周期性MLE广告消息在Thread网络传播新的成本。路由成本基于两个设备之间的双向链路质量。
为了说明一个简化的例子,想象一下预先委托的网络(pre-commissioned network),其中共享安全材料,所有的设备同时启动。每个路由器将周期性地发送初始填充的到单跳邻居成本的广告。在内部,每个路由器将存储未在广告中发送的下一跳信息(next hop information)。
前几个广告的路径成本等于链路成本,因为已知的唯一路由器是立即邻居,如图5所示。
但是,随着路由器开始收听来自邻居的广告,其中包含两跳或更多跳的其他路由器的成本,它们的表填充了多跳路径成本,然后传播得更远,直到最终在所有路由器之间存在如图6和图7所示的连接信息网络。
当路由器从邻居接收到新的MLE广告时,它或者已经具有该设备的邻居表项,或者添加一个。MLE广告包含来自邻居的进入成本(incoming cost from the neighbor),因此在路由器的邻居表中更新(updated in the Router’s neighbor table)。MLE广告还包含其他路由器的更新的路由信息(updated routing information for other Routers),并且该信息在设备路由表中更新(updated in the device routing table)。
通过查看子设备的地址的高位来确定父路由器地址(Parent Router address),可以实现到子设备的路由。一旦设备知道父路由器,它就具有该设备的路径开销信息和下一跳路由信息(path cost information and next-hop routing information)。
活动路由器的数量仅限于可以包含在单个802.15.4数据包中的路由和成本信息的数量。此限制目前为32个路由器,但提供了64个活动路由器地址以允许老化掉路由器地址(aging out of Router addresses)。
设备使用IP路由转发数据包(IP routing to forward packets)。设备路由表(device routing table)填充有路由器的网格本地ULA地址的压缩形式和适当的下一跳(compressed form of a mesh local ULA address for Routers and the appropriate next hop)。
距离向量路由(Distance vector routing)用于获取到Thread网络上路由器地址的路由(get routes to Router addresses)。当在Thread网络上进行路由时,该16位地址的高6位定义了目标路由器的路由器地址。如果目的地址的低位为0,则路由器为最终目的地址。否则,目的路由器负责根据16位目的地址的较低位转发到最终目的地。
对于超出Thread网络的路由,边界路由器通知Leader其所服务的特定前缀(particular prefix(es) it serves),并且该信息作为MLE数据包中的Thread网络数据分发(distributed as Thread Network data within the MLE packets)。Thread网络数据包括:前缀数据(prefix data),它是前缀本身,6LoWPAN上下文(6LoWPAN context),边界路由器(Border Routers)和该前缀的DHCPv6服务器(DHCPv6 server for that prefix)。如果设备要使用该前缀配置IPv6地址,则使用SLAAC(Stateless Address Autoconfiguration,无状态地址自动配置)或联系相应的DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议)服务器。Thread网络数据还包括路由服务器列表(a list of routing servers),它们是默认的边界路由器的路由器地址。
Leader被指定做出决策,选择REED成为路由器或允许路由器降级为REED。Leader也分配和管理路由器地址。然而,此路由Leader中包含的所有信息都存在于其他路由器中,并且如果路由Leader变得无法访问,则另一个路由器将自主被选择并作为Leader接管,而无需用户干预。
虽然在Thread协议栈中使用UDP消息传递,但仍然需要可靠的消息传递。这是使用一系列轻量级机制完成的,如下所示:
加入设备(joining device)必须经历各个阶段才能参与Thread网络:
所有加入都是Thread网络中用户启动的。一旦加入,设备就可以完全参与Thread网络,并可以与Thread网络内外的其他设备和服务交换应用层信息。
加入设备(joining device)必须发现Thread网络,并与路由器建立联系(establish contact with a Router)以进行调试(commissioning)。加入设备扫描所有信道(scans all channels),在每个信道上发出信标请求(issues a beacon request),并等待信标响应(waits for beacon responses)。信标包含一个有效载荷,包括网络SSID(Service Set Identifier,服务集标识符)和允许加入信标的许可证(a permit joining beacon),指示Thread网络是否正在接受新的成员。一旦设备发现Thread网络,它将使用MLE消息来建立一个相邻的路由器(establish a neighboring Router),通过它可以执行调试(perform commissioning)。
如果设备已经获得了调试信息(obtained commissioning information),因为它已经有足够的信息直接附加到Thread网络,则不需要发现。
Thread提供两种调试方法:
注意:仅在通过信标有效载荷中的许可证加入标志(joining solely via the permit joining flag in the beacon payload)的典型802.15.4加入方法不在Thread网络中使用。这种方法最常用于没有用户界面或到设备的带外频道的按钮类型加入(push button type joining)。在有多个网络可用的情况下,该方法可能存在设备转向(device steering)问题,并且也可能存在安全问题。
具有调试信息(commissioning information)的加入设备(joining device)与父路由器联系,然后通过父路由器交换MLE链路配置消息(exchanging MLE link configuration messages)附加到Thread网络。设备作为终端设备(end device)或REED附加到Thread网络,并由父路由器分配16位短地址,如图8所示。
一旦REED已经附加到Thread网络,它可能会发出一个地址请求(issue an address request)成为一个路由器,然后由Leader分配一个路由器地址。
一旦设备连接到Thread网络,就需要有各种各样的信息来保持其在网络中的参与。MLE提供服务以在整个网络中分发网络数据,并在邻居之间交换链路成本(link costs)和安全帧计数器(security frame counters)。
MLE消息分发或交换以下信息:
注意 :MLE消息是被加密的,除非是在发现时,加入设备获得所需的安全资料过程中。
DHCPv6 [RFC 3315]是一种基于UDP的客户端 - 服务器协议,用于管理网络中设备的配置。DHCPv6使用UDP从DHCP服务器请求数据。
边界路由器上的DHCPv6服务用于配置:
所有设备都支持ICMPv6错误消息,以及回显请求( echo request)和回显回应消息( echo reply messages)。
设备上的应用层可以访问一组设备管理和诊断信息,这些信息可以在本地使用或收集并发送到其他管理设备。
Thread协议栈从802.15.4 MAC层使用的信息包括:
Thread协议栈从网络层使用的信息包括:
由于各种原因,在现场操作的设备可能会意外重置或故障重置。已重置的设备需要重新启动网络操作,无需用户干预。为此,需要将一组信息存储在非易失性存储中。这包括:
常见无线通信协议详细介绍
本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准,帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。
首先说一下IEEE 802.15.4,IEEE 802.15.4是一种技术标准,目前常用的无线通讯协议大多数是在802.15.4标准规定的底层协议基础上,开发的上层协议而演变出来的,它规定了低速率无线个域网 (LR-WPAN)的 物理层 和 媒体访问控制 ,并由 IEEE 802.15 工作组维护,该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础,另外像诸如 ISA100.11a , WirelessHART ,WIA-PA , 6LoWPAN 和 SNAP 规范,每个标准规范都是通过开发IEEE 802.15.4中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准,Lora是基于IEEE802.15.4g标准进行了上层标准的扩展定义,而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE802.11b标准创建的一种无线局域网技术,通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准,应用于无线个人区域网(WPAN)。可以说原版IEEE802.15.1来源于蓝牙规范并与蓝牙1.1完全兼容使用。
接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术,有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议,应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。
WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互操作的无线通讯标准,满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分,除了保持现有HART设备、命令和工具的能力,它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591(Ed.1.0),是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在2.4GHz频段上的无线电IEEE802.15.4标准,采用直接序列扩频(DSSS)、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术,WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域,弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例,从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品,从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等,逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。
WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系,2008年10月,该规范获得了国际电工委员会(IEC)全体成员国96%的投票,成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802.15.4标准,通讯速率250kbps,频段2.4GHz,工业室内通讯距离200m,室外环境可达800m,数据可靠性大于99%,自适应跳频技术,避免干扰,冗余路由技术,自组织修复网络。同时支持HART命令,兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。
LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议,基于IEEE 802.15.4g标准,它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段,包括433、868、915 MHz。
WiFi俗称无线宽带,又叫802.11b标准,工作在2.4GHz或者5GHz频段,最高传输速率能达到11Mbps,网络覆盖范围最高可达300m,适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致,所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中,也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中,这样,就可以利用已有的宽带有线接入资源,迅速地部署WLAN网络,形成无缝覆盖。
蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初,就建立了统一全球的目标,向全球公开发布工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学(ISM)频段。从目前的应用看,蓝牙体积小、功率低,其应用早已不局限于计算机外设,可以集成到任何数字设备中,尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点,一是全球范围适用,无需申请许可证,二是同时可传输语音和数据,三是可以建立临时性对等连接,四是具有很好的抗干扰能力。
窄带物联网(NB-IOT)是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求,制订的一个新的蜂窝物联网的标准(CIOT),这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准,主要是用在终端与基站之间的约定,包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用,基于IEEE802.15.4标准自主开发的一种无线通信协议,具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力,可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因,能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端,较往代产品效率提高近四倍。
1、更高速灵敏的反馈
基于高精度的网络同步性能,所有设备可以工作在最优的功耗状态下,保持全网秒级的响应速度,可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。
2、更丰富的应用方式
同步网络下的节点,真正实现协同工作,赋予数据在无线应用中时间的属性,无论星型,树状等网络模式,均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。
3、更低的维护成本
协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ,针对不同工况及应用需要,兼容有线状态分析系统的采集需求;时间同步及低功耗设计,在确保网络运行精准的同时,降低了设备的无效工作时间,使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗,可改善设备的维护周期,降低维护难度和平均维护成本,为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别:
NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA
组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关
网络部署方式节点节点+网关
受现场遮挡影响
节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关
传输距离远距离,基站覆盖10公里以上远距离,可达十几公里短距离
10-100m
短距离50米10米不含中继200m不含中继200m
单网接入节点容量约20万理论约6万,实际500-5000理论6万,一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万,一般200-500个
电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池
成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元
频段License频段
运营商频段
unLicense频段
Sub-GHZ(433/868/915MHz)
unLicense频段
2.4GHz
2.4G和5G2.4GunLicense频段
2.4GHz
unLicense频段
2.4GHz
传输速度理论160kbps-250kbps
实际小于100kbps
0.3-50kbps理论250kbps,实际小于100kbps2.4G:1-11Mbps
5G:1-500Mbps
1M理论250kbps理论250kbps
网络时延6-10sTBD<1s<1s<1s<1s<1s
适合领域户外户外,工厂工厂,室内办公室,工厂移动设备工厂,车间工厂,车间
联网所需时间3 30ms3s10s3s3s
3分钟带你看懂物联网网关那点事〜
多年来,物联网网关一直是消费级物联网体系和企业级物联网体系结构的基本要素,也可以说是最基本的体系结构组件之一,可以充当不同网络之间的桥梁,让物联网设备生成的数据能够传输到云端。
物联网网关基本的功能是将局域网内的传感器或其他设备与广域网上的设备进行交互,并将数据汇聚起来传送出去。物联网网关拥有与PC类似的电源、内存存储和功能,但在坚固的外壳中,它们可以是桥接元素,可以在工厂或工业环境中连接OT设备、从OT设置中的机械、控件或其他元素获取数据,并将其输送到存在技术标准的IT世界或数据中心或云中,以完成在OT设置中无法运作的物联网报告和分析。
物联网网关的主要功能可以分为:
①广泛的接入能力
目前用于近程通信的技术标准很多,仅常见的WSNs技术就包括Lonworks. ZigBee、6LowPAN、 RUBEE等。各类技术主要针对某一应用展开,之间缺乏兼容性和体系规划。现在国内、外已经在展开针对物 联网网关进行标准化工作,如3GPP、传感器工作组,实现各种通信技术标准的互联互通。
②可管理能力
强大的管理能力,对于任何大型网络都是必不可少的。首先要对网关进行管理,如注册管理、权限管理、 状态监管等。网关实现子网内的节点的管理,如获取节点的标识、状态、属性、能量等,以及远程实现唤醒、 控制、诊断、升级和维护等。由于子网的技术标准不同,协议的复杂性不同,所以网关具有的管理能力不同。提出基于模块化物联网网关方式来管理不同的感知网络、不同的应用,保证能够使用统一的管理接口技术 对末梢网络节点进行统一管理。
③协议转换能力
从不同的感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令;将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。
所有网络都有一个边界,限制与直接连接到它的设备的通信。因此,如果网络想要与该边界之外的设备, 节点或网络通信,则它们需要网关的功能。网关通常被表征为路由器和调制解调器的组合。
网关在网络边缘实现,并管理从该网络内部或外部定向的所有数据。当一个网络想要与另一个网络通信时,数据包将传递到网关,然后通过最有效的路径路由到目的地。除路由数据外,网关还将存储有关主机网络 内部路径的信息以及遇到的任何其他网络的路径。
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