IoTプロトコルの森で迷子になり、助けが必要です。アプリケーションに適したハードウェアとプロトコルを探しています。私は自分のデバイスを作成したいのですが、既存のスタックと、できれば既存のゲートウェイを使用しています。私の要件は次のとおりです。
可能な場合は、上記の各ポイントに推奨で対応してください。
Wi-Fi、BT、BLE、Z-wave、ZigBee、XBee、LoRa、Ingenu、TI15.4 ...頭が痛くなります。
回答:
よくあることですが、状況によって異なります。考慮すべき要素は数多くあり、さまざまな使用例に対応するために利用できるオプションはたくさんあります。
DigiKeyは、干渉の少ない遮るもののない環境での一般的なIoTプロトコルの次の範囲を期待できることを示唆しています。
- 5 GHz Wi-Fi：50 m
- ZigBee / RF4CE：100 m
- Bluetooth低エネルギー：100 m
- 2.4 GHz Wi-Fi：150 m
- Bluetooth 5拡張範囲機能を使用したBluetooth低エネルギー：200〜400 m（前方誤り訂正符号化スキームに依存）
ほとんどの環境では、この範囲を達成できないため、「ヘッドルーム」を追加すると、厳しい環境でも要件を確実に満たすことができます。
多くのオプションが範囲の基準を満たす場合、送信するデータの形式によって、必要なプロトコルが実際に決まります。
たとえば、Wi-Fiは比較的大量のデータを一度に伝送するように設計されており、スループットを設計の優先事項としています。そのため、頻繁に発生する小さなパケットはWi-Fiにあまり適していません（Wi-Fi HaLowは、長距離、低電力での動作向けに特別に設計されているため、さらに調査する価値があります）。
リンクされたDigiKey記事のパート2には、非常に役立つ消費電力に関するいくつかのベンチマークがあります。
Bluetooth低エネルギー
消費電力= 24μAx 3ボルト= 72マイクロワット（µW）
ビット/秒（通常のセンサー動作）= 960
エネルギー/ビット= 72 µW / 960ビット/秒= 75ナノジュール（nJ）/ビットZigBee
消費電力= 30 mA x 3 V = 90ミリワット（mW）
ビット/秒（生データの最大スループット時）= 250,000
ビットあたりのエネルギー= 90 mW / 250,000ビット/秒= 360 nJ /ビットWi-Fi
消費電力= 116 mA x 1.8 V = 0.210 W
ビット/秒= 4000万
エネルギービットあたりのエネルギー= 0.210 W / 40 Mビット/秒= 5.25 nJ /ビット
送信するビットのごく一部のみがペイロードである場合（Wi-Fiの場合のように）、「ビットあたりのエネルギー」統計は非常にだまされやすいので、私は以前にデータのサイズを考慮することを強調することに熱心でした。送信するサイズのオーダーでパケットのベンチマークを調べることは価値があるかもしれません。TIのBluetooth低エネルギー電力計算ツールなど、何百ものオンラインが見つかり、判断に役立ちます。
明らかに、Wi-Fiを選択した場合はゲートウェイは必要ありませんが、電力の制約により他のオプションが必要になることがよくあります。その場合、ゲートウェイが一般的に必要になります。
ユーザーがゲートウェイを持っている可能性があるかどうかを検討してください。たとえば、ホームオートマトンには既に「スマートハブ」が付いている場合があります（これらは通常、Wi-FiデバイスとともにZigBeeとZ-Waveをサポートしています）。その場合、彼らは別のゲートウェイを必要としないかもしれません。その場合、より一般的にサポートされているプロトコルの1つを使用することが望ましいでしょう。とはいえ、一部のスマートフォンはBLEをネイティブでサポートしているため、場合によっては役立つ可能性があります。それが役立つかどうかを判断する必要があります。
どちらか一方をお伝えすることはできませんが（おそらく、いくつかのプロトコルはさまざまな程度に適合します）、これにより、より効果的に判断を下し、意思決定に通知することができます。私はあなたが指定したものから個人的にBLEに行くかもしれませんが、それはかなり恣意的な選択です。私がリストアップした他のプロトコルの多くも問題なく機能します。
範囲、電力、および実績のあるスタックのZ-Waveの要件を考えると、おそらく適切な候補です。
- 低エネルギー、バッテリー駆動
- センドアンドスリープ
- 中距離（20-30m）
- すぐに使用できる、または簡単に構成可能なゲートウェイ
- データは小さなパケットで送信されます。頻度は、たとえば10秒に1回です。
これらのZ-Waveモジュールはあなたの目的を果たすことができます。典型的な送信およびスリープモード電流は非常に低いため、Z-Waveはバッテリ駆動のデバイスに最適です。仕様により、Z-Waveデバイスは省電力モードにとどまり、低エネルギーを消費し、ウェイクアップしてその機能を実行するだけです。
- ポイントツーポイントまたはスタートポロジーZ-Waveはソースルーテッドメッシュネットワークアーキテクチャを使用しています。これは、低電力であるという利点があると思います。
1つの制限は、単一のZ-Waveネットワークがサポートできるデバイスの数です。Z-Waveネットワークは最大232台のデバイスを持つことができます。ただし、個別のネットワークを作成することにより、この制限を克服する方法があります。
BLEの方が賢明です。
長所：