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為物聯(lián)網(wǎng)尋找最佳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

2018-01-04 11:17 EET電子工程專輯
關(guān)鍵詞:藍(lán)牙ZigbeeThread

導(dǎo)讀:盡管藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Bluetooth Mesh)大有后來(lái)居上之勢(shì),但有許多原因令Zigbee和Thread仍然是需要網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)部署首選。

 ?。–am Williams,施耐德電氣物聯(lián)網(wǎng)連接部門首席架構(gòu)師)

  盡管藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Bluetooth Mesh)大有后來(lái)居上之勢(shì),但有許多原因令Zigbee和Thread仍然是需要網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)部署首選。

  IEEE 802.15.4創(chuàng)建目的在于提供一種低功耗、低帶寬的方式,將設(shè)備可靠地連接在支持受限設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中。這是一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和廣泛部署的網(wǎng)狀技術(shù),已經(jīng)在市場(chǎng)上存在超過(guò)13年。

  Zigbee和Thread就是基于這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的解決方案,迄今為止這種解決方案擁有8個(gè)Thread和超過(guò)50個(gè)Zigbee認(rèn)證堆棧和芯片平臺(tái)。其中Thread網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專門為強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施而構(gòu)建。

  Bluetooth Mesh是這個(gè)市場(chǎng)的新進(jìn)入者,利用藍(lán)牙鏈接取代電線,鏈接可穿戴設(shè)備和外圍設(shè)備。 Bluetooth Mesh協(xié)議與連接智能手機(jī)和揚(yáng)聲器的Bluetooth協(xié)議不同,它需要進(jìn)行軟件升級(jí),現(xiàn)有的藍(lán)牙硬件可能支持,也可能不支持。

  用戶們總是嚷嚷著要更多選擇,但選擇提供連接基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)他們來(lái)說(shuō)太專業(yè),沒(méi)有意義。如果說(shuō)Internet高速網(wǎng)絡(luò)是IP,Thread就是基于這個(gè)IP的技術(shù)。

  更重要的是,在互操作性發(fā)生的應(yīng)用層,Thread支持Dotdot等其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的語(yǔ)言,囊括空調(diào)系統(tǒng)、照明、家庭安全等領(lǐng)域。 Dotdot支持通過(guò)任何Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的通信,相比之下,Bluetooth Mesh支持商業(yè)照明應(yīng)用,但它們只能通過(guò)獨(dú)立的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。

  藍(lán)牙存在于每個(gè)人的智能手機(jī)中,但藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)是關(guān)閉的。您可以使用藍(lán)牙遙控器在電視機(jī)上更換頻道,但是當(dāng)您的恒溫器想要檢查互聯(lián)網(wǎng)上的天氣預(yù)報(bào)時(shí),則沒(méi)法依靠藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)。

  Bluetooth Mesh使用洪泛路由法(flooding),設(shè)備重復(fù)每個(gè)消息以讓它們被網(wǎng)絡(luò)傳播,同時(shí)它也使用洪泛的方式進(jìn)行消息確認(rèn)。

  Thread僅在組播消息需要時(shí)使用洪泛,例如用于發(fā)現(xiàn)或組尋址的消息;在進(jìn)行單播消息時(shí)Thread使用路由,不會(huì)洪泛網(wǎng)絡(luò)。

  洪泛法容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和沖突,特別是在擁有20個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)的密集網(wǎng)絡(luò)中。為了減少?zèng)_突,Bluetooth Mesh需要安裝者仔細(xì)配置哪些特定節(jié)點(diǎn)將重復(fù)消息,Thread則可以在添加、刪除或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)自動(dòng)動(dòng)態(tài)配置路由。

  因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)配置是自動(dòng)的,因此Thread開(kāi)箱即用。除此之外,地址分配、到因特網(wǎng)的邊界路由協(xié)議、備份路由、登錄、睡眠設(shè)備管理等都是自動(dòng)的,沒(méi)有單點(diǎn)故障。對(duì)于Bluetooth Mesh則沒(méi)有自動(dòng)這一說(shuō),它需要一些實(shí)體(如安裝者)來(lái)執(zhí)行此類配置。

  Thread有16個(gè)有效的通信通道,允許相鄰網(wǎng)絡(luò)分離,因此它們不會(huì)相互干擾。Bluetooth Mesh只有一個(gè),并且還是全球共享的廣播渠道。此外,Thread每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可以多達(dá)10倍,從而提高了網(wǎng)絡(luò)的效率和吞吐量。

  Thread使用相同的端到端安全技術(shù),保障應(yīng)用程序在互聯(lián)網(wǎng)上的安全。這類安全技術(shù)還用于保護(hù)銀行交易、亞馬遜購(gòu)買流程和社交媒體會(huì)話安全,不需要任何中間信任設(shè)備,如網(wǎng)關(guān)。它們非常適用于功耗管理嚴(yán)格的設(shè)備,并且必須能自動(dòng)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全,而且?guī)缀醪恍枰脩艚换ァ?/p>

  Thread在網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)置安全機(jī)制,使用智能手機(jī)時(shí)代的認(rèn)證方案和AES加密,以杜絕其他無(wú)線協(xié)議中存在的安全漏洞。產(chǎn)品安裝代碼用于確保只有授權(quán)設(shè)備才能加入Thread網(wǎng)絡(luò),然后使用銀行級(jí)加密技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸。

  最近的Bluetooth Mesh的公告證實(shí)了物聯(lián)網(wǎng)部署中對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的需求,但Bluetooth Mesh是剛剛進(jìn)入市場(chǎng)的新技術(shù),它采用的藍(lán)牙協(xié)議功能相對(duì)有限。

  我們今天生活的環(huán)境對(duì)技術(shù)需要更多選擇,并期待好的互操作性。 Thread作為基于IP的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,具有巨大價(jià)值,它可以在許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、應(yīng)用程序和實(shí)際案例中快速部署,從而創(chuàng)建一個(gè)沒(méi)有集線器的網(wǎng)絡(luò)。

  簡(jiǎn)而言之,Thread實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)初給人們的承諾。