隨著物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，專有的“機(jī)器到機(jī)器”的網(wǎng)絡(luò)將發(fā)揮更大的作用。

在大部分時(shí)間里，互聯(lián)網(wǎng)主要用于連接人們和應(yīng)用程序?，F(xiàn)在，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步讓我們可以將強(qiáng)大的處理器和網(wǎng)絡(luò)接口嵌入到日常物品中，而這又推動(dòng)著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)中，對(duì)象互相進(jìn)行通信，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)受到控制。同時(shí)，專有的“機(jī)器到機(jī)器”的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為很多IoT應(yīng)用提供了最后一塊跳板，由于每個(gè)應(yīng)用都不同，并沒(méi)有任何單一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或協(xié)議可以支持所有應(yīng)用。

下面讓我們看看三種具有不同特性的專有網(wǎng)絡(luò)如何滿足IoT產(chǎn)生的特定要求。這三種網(wǎng)絡(luò)都是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并且支持有限的距離。不過(guò)，它們的應(yīng)用不同，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也不同，用以滿足這些特殊要求。

IEEE 802.11p

汽車制造商以及美國(guó)運(yùn)輸部目前正在制定一套標(biāo)準(zhǔn)用于讓汽車進(jìn)行互相通信，從而減少公路交通事故。

其目標(biāo)是，基于這些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備最終將安裝在每輛汽車、卡車、公共汽車和摩托車中，這些標(biāo)準(zhǔn)被稱為車輛對(duì)車輛(V2V)和車輛對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)通信。IEEE 802.11p或者 汽車無(wú)線接入技術(shù)(WAVE，Wireless Access in Vehicular Environments)是這個(gè)項(xiàng)目的重要組成部分。

通過(guò)使用WAVE，每輛車會(huì)每秒播報(bào)10次其位置、速度和行駛方向，附近的車輛和路邊基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)接收這些廣播。車輛內(nèi)安裝的計(jì)算機(jī)會(huì)利用這些收到的信息對(duì)駕駛員生成警報(bào)，或者采取行動(dòng)來(lái)防止意外事故。

雖然802.11p是基于數(shù)百萬(wàn)Wi-Fi設(shè)備所使用的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，但它運(yùn)行在不同的環(huán)境，有著不同的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。802.11p必須在車輛之間建立通信，而車輛可能非?？拷Ｎ覀冎?，廣泛使用的802.11版本(例如802.11n)需要站點(diǎn)來(lái)交換數(shù)據(jù)包以連接到特定接入點(diǎn)(AP)，根據(jù)其獨(dú)特的基本服務(wù)集標(biāo)識(shí)(BSSID)來(lái)識(shí)別。而這個(gè)802.11p標(biāo)識(shí)定義了一個(gè)外卡BSSID，所以不需要初始的數(shù)據(jù)包交換。每輛車不需要與附近的車輛建立連接，就可以發(fā)送其位置、速度和方向，并在收到數(shù)據(jù)時(shí)就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

由于確定位置、速度和方向并不需要大量數(shù)據(jù)，所以對(duì)于WAVE，并不需要高數(shù)據(jù)傳輸速率。但是，附近建筑物和大型卡車及公共汽車的反射造成的數(shù)據(jù)丟失帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，WAVE設(shè)計(jì)師使用10MHz帶寬信道(比其他802.11版本更窄的信道)來(lái)減少對(duì)反射的靈敏度。

安全是V2V項(xiàng)目的主要問(wèn)題，因?yàn)榇嬖诠粽甙l(fā)送錯(cuò)誤信息的潛在風(fēng)險(xiǎn)。為此，IEEE 1609定義了用來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)的管理和安全操作。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，車輛和相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施因素通過(guò)公鑰基礎(chǔ)設(shè)施獲取證書來(lái)實(shí)現(xiàn)安全的操作。同時(shí)，其他研究也仍在繼續(xù)。這些研究主題包括：設(shè)法建立保護(hù)來(lái)抵御分布式拒絕服務(wù)攻擊，以及評(píng)估如何阻止攻擊者訪問(wèn)基礎(chǔ)設(shè)施和車輛。其他問(wèn)題包括加強(qiáng)證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的能力，因?yàn)檫@些機(jī)構(gòu)支持著數(shù)百萬(wàn)的車輛和路邊基礎(chǔ)設(shè)施因素來(lái)支持V2V和V2I。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)

ZigBee聯(lián)盟協(xié)議被設(shè)計(jì)用來(lái)創(chuàng)建覆蓋大面積的低功耗網(wǎng)絡(luò)。功耗是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)楹芏郱igBee設(shè)備由電池供電。ZigBee設(shè)備通過(guò)構(gòu)建節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足功耗目標(biāo)。

其應(yīng)用包括在家里以及商業(yè)和工業(yè)建筑內(nèi)監(jiān)測(cè)和控制溫度以及照明。其他應(yīng)用包括在醫(yī)院、工廠和學(xué)校追蹤便攜式設(shè)備的位置。對(duì)于環(huán)境監(jiān)控及追蹤設(shè)備定期發(fā)送少量數(shù)據(jù)這類的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并不需要高數(shù)據(jù)傳輸速率，但由于設(shè)備通常分散在很大范圍，經(jīng)常更換電池會(huì)大大降低網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值。

在非常低功率的應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)中相鄰設(shè)備之間的距離可能只有10米。ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)行在2.4GHz頻段、915MHz或868MHz頻段。在2.4GHz最大數(shù)據(jù)傳輸速率為256Kbps，在更小頻段有著更小的速率。ZigBee支持AES-128標(biāo)準(zhǔn)的加密，提供多種密鑰分布方法。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以包含數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)，信息通過(guò)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞。我們沒(méi)有必要在網(wǎng)絡(luò)的所有成員的傳輸范圍內(nèi)都部署單個(gè)節(jié)點(diǎn)，ZigBee設(shè)備可以形成星形或者網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是自我配置和自我修復(fù)的，所以單個(gè)節(jié)點(diǎn)的損失并不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在終端節(jié)點(diǎn)相距太遠(yuǎn)而無(wú)法與鄰近節(jié)點(diǎn)通信的網(wǎng)絡(luò)，ZigBee路由器可以用來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

由于其應(yīng)用的性質(zhì)，ZigBee和802.11p網(wǎng)絡(luò)有所不同。而與802.11p應(yīng)用相同的是，ZigBee應(yīng)用不需要很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但ZigBee應(yīng)用不需要快速連接設(shè)置，因?yàn)閆igBee節(jié)點(diǎn)通常會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持連接。而IEEE 802.11p應(yīng)用則不需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的能力。每輛車都可以接入交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，并且車輛彼此通信的時(shí)間較短，以防止創(chuàng)建持久的網(wǎng)絡(luò)。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的安全要求沒(méi)有802.11p網(wǎng)絡(luò)那么嚴(yán)格，因?yàn)樗性O(shè)備都屬于同一家企業(yè)，并都由這家企業(yè)進(jìn)行配置。靜態(tài)密鑰能為大多數(shù)應(yīng)用提供足夠的安全性。

ZigBee聯(lián)盟成立于2002年，主要負(fù)責(zé)維護(hù)和更新標(biāo)準(zhǔn)。該聯(lián)盟成員包含數(shù)百家公司，包括組件制造商，例如Analog Devices和Texas Instruments;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商包括思科和華為;以及ZigBee產(chǎn)品的最終用戶，例如Kroger和Pacific Gas及Electric。

藍(lán)牙

藍(lán)牙被設(shè)計(jì)用于與802.11p或ZigBee非常不同的應(yīng)用，但與二者一樣，它是無(wú)線的，并可以作為IoT的最后一塊跳板。它最初被設(shè)計(jì)用來(lái)消除連接耳機(jī)和手機(jī)之間的電線。藍(lán)牙不需要支持802.11p的1000米范圍或者ZigBee網(wǎng)絡(luò)的范圍，目前的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了100米最大距離，其用例擴(kuò)展到可攜帶設(shè)備，例如醫(yī)療設(shè)備，或者消除在房間內(nèi)部署揚(yáng)聲器電線的需要。

與802.11p和ZigBee不同，對(duì)于藍(lán)牙，我們不需要連接大量設(shè)備。藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)最多只能連接8臺(tái)設(shè)備，其中一臺(tái)作為控制器，其余七臺(tái)受其控制。

IoT將通過(guò)專有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接很多其他設(shè)備類型。802.11p、ZigBee和Bluetooth只是用來(lái)部署IoT的部分網(wǎng)絡(luò)，但它們顯示了其設(shè)計(jì)者如何修改現(xiàn)有技術(shù)或者發(fā)明新的技術(shù)來(lái)滿足特定的應(yīng)用需求的。