物联网 （IoT） 设备的通信方式有几十种，使用数百种不同的协议。这是因为他们的通信方式取决于他们是什么，他们在哪里，他们需要与哪些其他设备和系统交谈，以及他们必须说什么。没有单一的最佳协议，它本质上是用于将消息从一个物联网设备路由到另一个物联网设备的通用“语言”。正确的选择始终取决于应用程序的特定需求。

还有一些限制需要考虑。设备的功率预算是多少？有哪些成本限制？对物理尺寸、安全性、上市时间、地理区域和远程维护有什么要求？在本文中，我们将介绍物联网通信系统的嵌入式组件，并讨论不同的需求和上下文如何为每个用例确定最佳解决方案。

物联网设备通信组件

虽然物联网系统有许多不同的架构，但大多数都包括以下组件：

物联网设备——从最小的温度传感器到巨大的工业机器人

本地通信 – 设备用于与相邻设备通信的方法

应用程序协议 – 定义如何传输信息内容的框架

网关 – 转换和重新传输信息，通常将本地设备网络连接到互联网

网络服务器 – 管理物联网数据的接受和传输的系统，通常位于云数据中心内

云应用程序 – 将物联网数据处理成有用的信息，以呈现给用户

用户界面 – 人们可以看到物联网信息，对其进行操作，并向物联网设备发出命令

物联网设备

当我们谈论物联网设备时，我们通常会描述环境传感器、连接电器、车辆跟踪器甚至装配线机器等东西。虽然物联网设备可以说是任何可以与互联网通信的电子设备，但我们通常不是指手机或一般用途的计算机。
通常，我们专注于用途较窄的设备，例如控制家中的灯光或跟踪用于制造化学品的储罐液位。例如，下图显示了使用 DigiXBee® 无线电模块的工业储罐传感器与容纳模块 （SOM） 上的系统的网关之间的连接。

连接无线设备

其中许多设备最初并不是使用互联网功能创建的，必须使用售后解决方案进行修改才能连接。然而，物联网功能越来越多地被设计到新设备中，它们可以大大降低成本并改进功能。
虽然物联网设备根据创建它们的需求而有所不同，但几乎总是包含一些基本组件。例如：

通常有一个传感器来检测物理事件，如运动或漏水。

也可能有执行器产生物理变化，例如打开灯或关闭阀门。

这些传感器和执行器与一个或多个微处理器连接，这些微处理器运行驱动物联网功能的逻辑。

作为连接的设备，它必须至少有一个通信组件，可以是某种类型的无线电，也可以是以太网等有线通信方法。

物联网设备通常由电池供电，因此在选择设备、设计功能和创建通信策略时，电源管理成为关键考虑因素。

所有这些组件都将安装在某种类型的外壳中，通常是相当小的外壳。根据环境的不同，该外壳可能需要密封和防水，或者可能需要大量通风以管理热量。由于物联网设备通常部署得非常大，因此获得正确的成本至关重要。当这些便士乘以数百万时，每一分钱都很重要。 本地通信方法和协议

每个物联网设备都需要通信。某些设备仅发送信息;许多其他人同时发送和接收。虽然与对等设备的某些通信是直接的，但远程通信通常需要通过网关才能到达目的地。无论设备的消息需要发送到何处，每个旅程都始于第一步。
下图说明了无线通信的一个模型，以及无线网络中的每个“节点”如何扮演定义的角色。正如您在此示例中所看到的，它被称为“星形网络”，智能无线模块协调与充当路由器的设备之间的通信，并将通信移出到终端设备。

对于无线设备和协议的不同组合，方案会发生变化。在下图中，您可以看到如何使用不同的无线协议构建网络以各种方式运行。最佳协议取决于许多因素，例如网络上通信节点之间的距离。

物联网通信的第一步或“跳跃”将是有线或无线的。有线连接可以使用简单的串行协议，尽管最常见的是使用以太网等网络系统，允许“直接”Internet协议（TCP / IP）连接到网络服务器或云应用程序。通过互联网传递的消息通过许多不同的设备路由，但是作为物联网架构师，我们可以安全地将这个过程抽象出来。有线连接快速可靠，但运行物理布线通常过于昂贵或不切实际。当然，对于任何移动的东西，电线是不可能的。