米乐M6官网登录正版下载·物联网IOT系列之6：LAN、HAN 和 P

　　在前面的教程中，讨论了为 LPWAN 开发的各种物理和数据链路层协议。在本教程中，将讨论为个人局域网 (PAN)、家庭局域网 (HAN) 和局域网 (LAN) 开发的协议栈。

　　1) IEEE 802.15.4e –IEEE 802.15.4 是由 IEEE 802.15 Group 为低功率无线个域网开发的物理层和 MAC 层协议。该协议栈在免许可频段上运行，例如欧洲的 868 至 868.6 MHz、美国的 902 至 928 MHz 和世界其他地区的 2400 至 2483.5 MHz。该协议栈是为低功率设备之间的短距离通信而开发的。这种数据通信的特点是低数据速率、有限带宽和低传输功率。这些设备和收发器都是电池供电的，并且必须长时间更换电池。

　　在该标准中，物联网设备可以以星形拓扑或对等拓扑连接。当必须使用多跳路由扩展网络覆盖范围时，通常首选对等拓扑。由于传输范围有限，这些设备必须协同工作才能实现更长距离的多跳路由。因此，数据包大小仅限于 127 字节，通信速率限制为 250 kbps。

　　IEEE 802.15.4 中的编码方案内置了冗余，这使得通信具有鲁棒性，允许检测数据丢失，并允许重新传输丢失的数据包。该协议还支持短的 16 位链接地址，以减少报头的大小、通信开销和内存要求。

　　2) Zigbee –是一种基于 IEEE 802.15.4 标准的协议栈，主要为工业用途而开发。它在 2.4 GHZ 频率范围内运行，数据速率高达 256 Kbps。基于 Zigbee 的网络可以设计为星型、对等或集群树拓扑。一个网络中最多可以有 1024 个节点，总网络覆盖范围限制在 100 到 200 米之间。

　　Zigbee 提供两种堆栈配置文件 - Zigbee PRO 和 Zigbee 远程控制。这些堆栈配置文件是 Zigbee 网络的不同实现。在任一堆栈配置文件中，Zigbee 网络中都存在三种类型的设备：FFD（全功能设备）、RFD（精简功能设备）和一个 Zigbee 协调器。FFD 节点还可以充当路由器。Zigbee 使用 128 位 AES（高级加密标准）加密来保护连接设备之间的数据传输。Zigbee 的最新版本是 Zigbee 3.0。最新版本已将不同的堆栈配置文件标准统一为一个标准。

　　3)WirelessHART——无线高速可寻址远程传感器协议 (WirelessHART) 是由 Dust network 从时间同步网格协议 (TSMP) 开发的，是为无线传感器网络设计的标准协议。该协议栈广泛用于工业自动化应用。该工业自动化协议专为管理过程测量、工业资产管理和过程控制而设计。它是基于 IEEE 802.15.4 标准的强大且可互操作的无线 GHz 频率运行，并在不同级别的网络架构中具有多项安全功能，可在工业场景中提供安全、可靠和稳健的 M2M 通信。它在 MAC 层使用时分多址 (TDMA) 技术，具有先进的加密标准。

　　6) Z-Wave –Z-Wave 更像是一种事实上的标准，而不是标准机构或行业联盟批准的传统标准。它是一种主要用于家庭自动化网络 (HAN) 的无线通信协议。Z-wave 在美国以 908.42 MHz 的频率运行，在欧洲以 868.42 MHz 的频率运行。它适用于网状网络拓扑，因此它可以在单个网状网络上支持多达 232 个节点。Z-Wave 的网络覆盖范围限制为 30 米，数据速率最高可达 100 Kbps。与 BLE、Zigbee、WirelessHART 等技术的多个供应商不同，Sigma Designs 是唯一提供 Z-Wave 收发器的供应商。

　　7) IEEE 802.11.ah –IEEE 802.11.ah 是在低于 1GHz 的免许可频段上运行的 Wi-Fi 变体。Wi-Fi 联盟引入了术语“Wi-Fi HaLow”作为采用 IEEE 802.11.ah 技术的产品的名称。该协议栈将允许连接具有类似于 Wi-Fi 网络的扩展覆盖范围的低功耗设备。通过使用多个继电器，该标准的扩展覆盖范围可以达到单个站 1 公里。根据一个国家/地区可用的免费许可带宽，该标准允许 1、2、4、8 和 16 MHz 宽的信道。该标准允许使用 BPSK、QPSK 和 QAM 调制技术进行数据传输，最大数据速率高达 347 Mbps。此协议栈中的收发器由电池供电，通常需要在数周内更换电池。

　　8) EnOcean –EnOcean（能量收集无线技术）是一种无线 MHz 频率运行，在美国以 315 MHz 频率运行。它是一种物理层和 MAC 层协议，网络覆盖范围为室内 30 米和开放区域 300 米。该标准已开发用于在个人区域网络 (PAN) 中将无电池无线传感器联网。

　　9) Eddystone –由谷歌开发，Eddystone 是基于 BLE 的短距离信标消息传递协议。该协议栈可用于与移动设备（Android 和 IOS）进行数据通信，并在网络内驱动传感器数据。

　　10) ISA 100.11a –由国际自动化学会 (ISA) 开发，ISA 100.11a 是工业自动化的无线协议。该协议专为工业场景中的非关键过程控制、监控和警报应用而设计。该标准定义了 OSI 模型的所有七层，包括物理层和 MAC 层的协议栈。

　　11) ANT –由 ANT Wireless 开发，ANT 是专为无线传感器网络 (WSN) 设计的专有物理和 MAC 层协议。基于 2.4 GHZ ISM 频段，ANT 的网络覆盖范围可达 100 米。该协议栈目前用于健康和健身垂直领域的个人局域网 (PAN)。该公司正在努力调整协议以适应其他 PAN 应用以及家庭自动化、办公室和工业自动化。

　　12) INSTEON –INSTEON 是为家庭自动化网络 (HAN) 开发的射频协议栈。它使用双网状拓扑，其中基于家庭自动化的物联网设备作为独立的对等设备联网。该协议使用频移键控在设备之间进行射频消息传递。这些设备可以在需要时随时相互通信。

　　15) G.9959 –由 ITU 开发的 G.9959 是一种网络访问协议栈，专为个人局域网 (PAN) 中低功率设备的无线联网而设计。在低带宽和低数据速率下进行半双工通信的网络中最多可以有 232 个节点。