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专业网络是物联网迁移的关键部分

随着物联网的持续发展,专门的机器对机器网络将发挥更大的作用,因为它们作为最后一跳。

在它的大部分历史中,互联网一直局限于连接人和应用程序。现在,进步…

半导体技术使得在日常用品中嵌入强大的处理器和网络接口成为可能。这一发展反过来又使物联网(IoT)成为可能,物联网是通过互联网进行通信和控制的网络。专门的机器对机器网络技术为许多物联网应用提供了最后一跳。每个应用程序都是不同的。没有一套网络技术或协议可以支持所有这些技术或协议。

三个例子说明了一些具有相同特征的专门网络如何满足物联网产生的特定需求。每个网络都是无线的,而且都在有限的距离内运行。尽管如此,应用程序不同,每个网络协议也不同,以满足这些特定的需求。

IEEE 802.11便士

汽车制造商和美国运输部(U.S. department of Transportation)目前正在努力制定一套车辆相互通信的标准,以减少公路交通事故。

最终的目标是让设备基于这些标准,被称为vehicle-to-vehicle(V2V)和车辆基础设施(V2I)通信系统将安装在每一辆汽车、卡车、公交车和摩托车上。IEEE 802.11p或WAVE,即车载环境中的无线接入,是该项目的关键组成部分。

使用,每辆车将以每秒10次的频率广播其位置、速度和行驶方向。附近的车辆和路边的基础设施将接收这些广播。安装后的电脑会利用收到的信息向司机发出警告,或采取行动防止事故发生。

而802.11p是基于IEEE 802.11标准在数以百万计的Wi-Fi安装中使用,它在不同的环境中运行,面临不同的设计挑战。802.11p必须在车辆之间建立通信,可能只是非常短暂的接近。广泛使用的802.11版本,如802.11n,需要站交换数据包来建立到特定的连接访问点(美联社),由其唯一标识基本服务集识别(BSSID)。802.11p标准定义了一个通配符BSSID,因此不需要初始的包交换。每辆车都将发送其位置、速度和方向,而无需与附近的车辆建立连接,并在到达后处理收到的数据。

由于指定位置、速度和方向不需要大量数据,所以WAVE不需要高数据速率。然而,附近建筑物、大型卡车和公共汽车的反射造成的数据丢失确实是一个挑战。因此,WAVE设计人员使用了10mhz的带宽通道——比其他802.11版本更窄的通道——来降低对反射的灵敏度。

安全是V2V项目的一个主要问题,因为攻击者可能会发送错误消息。

安全是V2V项目的一个主要问题,因为攻击者可能会发送错误消息。IEEE 1609定义用于保护数据的管理和安全操作。根据该标准,车辆和伴随的基础设施元素通过公钥基础设施安全操作。其他的研究还在继续。主题包括寻找方法建立保护分布式拒绝服务攻击和评估防止黑客进入基础设施和车辆所需的步骤。其他的问题包括增强证书颁发机构因为它支持数以百万计的车辆和道路基础设施,以支持V2V和V2I。

无线个域网网络

无线个域网联盟协议的设计是为了满足创建覆盖大面积的低功耗网络的需要。由于许多ZigBee设备都是由电池供电,因此功耗是一个关键问题。ZigBee设备通过构建一个网络来实现这些目标节点

应用包括家庭、商业和工业建筑的温度和照明的监测和控制。其他应用包括跟踪医院、工厂和学校的便携式设备的位置。环境监视器和跟踪设备定期发送少量数据。对于这些类型的应用,高数据速率不是一个要求,但由于设备通常分散在一个大的区域,必须频繁地更换电池将大大降低网络的价值。

在极低功率应用中,网格内相邻设备之间的距离可以小到10米。ZigBee网络可以在2.4 GHz频段和915 MHz或868 MHz频段运行。在2.4 GHz频段的最大数据速率是256 Kbps,在亚千兆赫频段的速率更低。ZigBee支持加密使用aes - 128标准.提供了多种密钥分发方法。

ZigBee网络可以由数千个节点组成。消息通过网络从一个节点传递到另一个节点。没有必要让任何单个节点处于网格所有成员的传输范围内。ZigBee设备可以形成星型或网状网络。网状网络是自配置和自修复的,因此,一个节点的丢失不会影响整个网络。ZigBee路由器可以用于扩展终端节点距离过远而无法与相邻节点通信的网络。

ZigBee和802.11p网络因其应用的性质而有所不同。与802.11p应用程序一样,ZigBee应用程序不需要高数据速率,但ZigBee应用程序不需要快速建立连接,因为ZigBee节点通常会在很长一段时间内保持联系。IEEE 802.11p应用程序不需要构造网格的能力。每辆车都可以使用发电机发电,而且由于车辆相互接触的时间很短,所以无法形成持久的啮合。

ZigBee网络的安全要求不如802.11p网络严格,因为所有设备都由同一组织拥有和配置。静态密钥为大多数应用程序提供了足够的安全性。

成立于2002年的ZigBee联盟负责维护和更新这些标准。该联盟包括数百家公司,包括元件制造商,如模拟设备和德州仪器;思科、华为等网络设备供应商;以及ZigBee产品的最终用户,如Kroger和太平洋天然气和电力公司。

蓝牙

蓝牙是为一组与802.11p或ZigBee非常不同的应用而设计的,但与两者一样,它是无线的,可以作为物联网的最后一跳。它最初的设计是为了消除连接耳机和手机的电线。不需要支持1000米的802.11p范围或ZigBee网的潜在覆盖范围。当前的蓝牙标准规定了100米的最大距离,将其应用扩展到便携式设备,如医疗设备或消除需要在房间周围运行扬声器电线。

与802.11p和ZigBee不同的是,它不需要连接大量设备。蓝牙网络最多只能支持8个设备,其中一个作为控制器,其余7个作为从机。

物联网将连接许多其他类型的设备通过专门的网络技术.802.11p、ZigBee和蓝牙只是将用于部署物联网的网络中的一小部分,但它们说明了设计者如何修改现有技术或发明新技术,以满足特定的应用需求。

关于作者:
David B. Jacobs的雅各布斯组拥有超过20年的网络行业经验。他曾管理领先的软件开发项目,并为财富500强公司和软件初创公司提供咨询。

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