工程师对 M2M 网络架构的概述

机器对机器 (M2M) 通信允许机器和设备将少量信息传递给其他机器。这包括与烟雾探测器、门锁、警报器、水表、农业传感器、智能建筑、智能照明、环境传感器等之间的通信。

每个物联网应用在需要实现的无线范围和能耗方面都有一组不同的限制。因此，M2M 网络架构是关于正确利用无线电资源。下面列出的每个网络都使用不同的方法来处理这些资源。例如，蜂窝是唯一一种使用自己的许可频率空间的无处不在的 M2M 网络。其余的通常使用免费的、未经许可的频率共存。由于监管限制，公司不允许将自己的网络设计为比其他网络具有不公平的优势，因此这些公司在创建网络架构时面临的问题是如何有效利用未授权频谱。

下面，我们将介绍七种顶级 M2M 网络架构的优势和注意事项。

1.蜂窝

长期以来，蜂窝一直在 M2M 领域占据主导地位。蜂窝的主要好处是无处不在的覆盖范围，但蜂窝的主要缺点是电池寿命短、端点成本高和经常性费用高。任何电池供电的应用都很难使用蜂窝调制解调器。蜂窝网络也在不断变化。例如，当 M2M 开始时，大多数蜂窝世界都在使用基于 GSM 的技术（现在正在逐步淘汰）。 GSM 大多已被 3G 和 LTE 所取代，有传言称，这些用于 M2M 应用的技术最终将被 LTE-M 所取代。因此，部署蜂窝调制解调器的公司应该意识到，他们的硬件在未来几年可能不会得到支持。

2.无线网络

在过去五年中，WiFi 已成为一种更为流行的 M2M 选项。这在一定程度上要归功于 WiFi 芯片制造商——比如 GainSpan——他们现在通过制造具有非常简单接口的低成本、低功耗芯片组来瞄准这一领域。有了这些新芯片，你就不需要电脑和 WiFi 驱动程序；您可以改用通用异步接收器/收发器 (UART)。但是，尽管蜂窝网络覆盖无处不在，但 WiFi 覆盖却并非如此，这是 WiFi 在 M2M 市场中的主要缺陷之一。例如，如果您要为纽约高层建筑的每间公寓安装钥匙卡门锁并使用 WiFi，那么配置将是一场噩梦。

3.低功耗蓝牙 (LE)

过去四年中出现的另一个选项是低功耗蓝牙 (LE)，也称为蓝牙 4.0 或蓝牙智能。蓝牙 LE 使用的功率比传统蓝牙低得多，但与其前身一样，用户受到范围和数据包大小的限制。蓝牙 LE 旨在通过电话或计算机在线传输非常小的信息。这使得蓝牙 LE 非常适合心率监测器或健身追踪器等应用，但它并不适合需要更强功耗或更宽范围的任何应用。

4. ZigBee

ZigBee 是一种网状网络协议，旨在解决范围问题。虽然它提供的范围比蓝牙 LE 之类的要好得多，但网状网络也存在范围限制和缺陷。例如，网状网络中的一些节点只是为了中继信息，这会导致持续（并且有些不必要）的功率消耗。这使得 ZigBee 成为电池供电设备的糟糕候选者——但对于诸如具有无限电源的电网监控之类的设备来说却是很好的选择。总之，ZigBee 继续被一些小众市场所采用，但它不会满足 M2M 领域中每个人的需求。

另见： ZigBee Vs。 M2M通信的WiFi之战

5. SIGFOX

低功耗广域网 (LPWAN) 领域最近变得更加饱和——现在该组的领导者是 SIGFOX。这种 M2M 网络发送小而缓慢的数据突发，这使其成为警报系统或简单仪表等事物的理想选择。由于其链路预算不对称，网络只允许有限的 r 双向性，因此无法将数据从网关发送回网络边缘的节点。 （这是其他 LPWAN 播放器正在寻求解决的问题。）

6. LoRaWAN

LoRaWAN 是 LoRa 联盟创建的 M2M 协议，用于创建所有使用 LoRa 物理层的 M2M 应用程序生态系统。与 SIGFOX 一样，LoRaWAN 是一个专注于上行链路的网络，因此适用于基于传感器的设备。部分原因是欧洲的法规将每个设备（包括网关）的占空比设为 1%。由于美国的监管差异，可以通过设计一种允许更多基于“命令和控制”的应用程序的协议来解决大部分市场。这就是我们 Link Labs 试图将我们的重点放在的地方。

7.交响乐链接

Symphony Link 是我们 Link Labs 开发的物联网网络，旨在解决其他 M2M 架构带来的一些挑战。例如，单个 Symphony 网关可用于与 10,000 个节点通信，从而覆盖整个建筑物。 Symphony 还以电池寿命为目标；我们网络上每 10 分钟发送一次消息的节点可能会持续 8 到 10 年，具体取决于应用程序。

结论

如您所见，有许多可用的物联网网络。他们每个人都在尝试一种独特的方法来解决一个标准的工程问题：如何权衡成本、性能和复杂性。每个工程师都知道您不可能拥有所有这些东西中最好的东西——但您可以创建一个满足特定应用程序的网络。我们渴望看到这些网络架构在未来几年如何改进、发展和发展。