К технологиям Short Range (или технологиям «последних 100 метров») принято относить такие стандарты, как BLE, IEEE 802.15.4, WLAN (Wi-Fi), NFC, IrDA и ряд других.
BLE (Bluetooth Low Energy) – выпущенная в декабре 2009 года версия спецификации беспроводной технологии Bluetooth, наиболее существенным достоинством которой является сверхмалое энергопотребление. Устройства, использующие BLE, потребляют меньше энергии, чем Bluetooth-устройства предыдущих поколений. Во многих случаях устройства могут работать более года от одной батареи типа "таблетка" без подзарядки. Таким образом, возможна реализация датчиков, работающих непрерывно (например, датчики температуры) и общающихся с другими устройствами, такими как сотовый телефон или КПК. Новая версия спецификации Bluetooth даёт возможность поддержки широкого диапазона приложений и уменьшает размер конечного устройства для удобного использования в областях здравоохранения, физкультуры и спорта, охранных систем и домашних развлечений.
IEEE 802.15.4 — стандарт, поддерживаемый рабочей группой IEEE 802.15, и определяющий физический слой и управление доступом к беспроводным низкоскоростным персональным сетям. Аппаратура, построенная на базе данного стандарта, относится к устройствам малого радиуса действия и является базовой основой для протоколов ZigBee, WirelessHART, MiWi, ISA100.11, каждый из которых, в свою очередь, предлагает решение для построения сетей посредством спецификации верхних уровней, не регламентируемых стандартом. В качестве альтернативы IEEE 802.15.4 может быть использован совместно со стандартом 6LoWPAN и стандартными протоколами семейства TCP/IP.
NFC – технология, анонсированная в 2004г. и позволяющая обмениваться данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров. NFC является расширением стандарта бесконтактных карт ISO 14443, которое объединяет интерфейс смарт-карты и считывателя в единое устройство. Устройство NFC может поддерживать связь и с существующими смарт-картами, и со считывателями стандарта ISO 14443, и с другими устройствами NFC и, таким образом совместимо с существующей инфраструктурой бесконтактных карт, уже использующейся в общественном транспорте и платежных системах. NFC нацелена прежде всего на использование в цифровых мобильных устройствах.
На Рисунке 10 показано графическое представление основных технологий Short Range в разрезе дальности действия и энергопотребления. При этом площадь метки отражает доступную скорость передачи данных. Показанные на рисунке «Расстояние» и «Энергопотребление» являются индикативными т.к. в большой степени зависят от конструкции радиоприемника устройства и конкретного варианта использования.
Рис. 10:
В Табл. 1 показано как различные беспроводные технологии Short Range соответствуют определенным вертикально-ориентированным приложениям, а в Табл. 2 – сравнение их технических характеристик (только для BLE, 802.15.4 и WLAN; NFC и IrDA исключены из рассмотрения в силу специфичности вариантов использования).
Табл. 1:
|
|
BLE |
802.15.4 |
WLAN |
NFC |
IrDA |
|
Remote control (дистанционное управление) |
Y |
Y |
Y |
х |
Y |
|
Security (системы безопасности) |
Y |
Y |
Y |
Y |
х |
|
Health and Fitness (здоровье и фитнес) |
Y |
Y |
Y |
х |
х |
|
Home and Building (жилые дома и здания) |
Y |
Y |
Y |
х |
х |
|
Industrial (промышленный интернет вещей) |
Y |
Y |
Y |
х |
х |
|
Positioning (позиционирование) |
Y |
Y |
Y |
х |
х |
|
Payment (платежи) |
Y |
х |
х |
Y |
х |
|
Automotive (автомобили) |
Y |
х |
Y |
Y |
х |
|
Комментарии |
Наибольшая экосистема (смартфоны, планшеты, …). Низкое потребление |
Низкое потребление, но закрытая экосистема. |
Наибольшая экосистема, но высокое потребление. |
Низкое потребление, но очень малый радиус действия |
Работает в пределах прямой видимости |
Табл. 2:
|
|
BLE |
802.15.4 |
WLAN |
|
Cost (стоимость) |
Y |
Y |
Y |
|
Security (безопасность) |
Y |
Y |
Y |
|
Power consumption (энергопотребление) |
Y |
Y |
х |
|
Ecosystem (экосистема) |
Y |
х |
Y |
|
Reliability (надежность) |
Y |
Y |
Y |
|
Ease of use (простота использования) |
Y |
Y |
Y |
|
Range (диапазон) |
Y |
Y (Y) Существуют технологии mesh, позволяющие увеличить диапазон работы устройств |
ü |
|
Комментарии |
|
Эксперты ConnectBlue полагают, что технологии на базе 802.15.4 станут нишевыми, найдя применение в большей степени в тех проектах, где они уже созданы, например, в области автоматизации частных домов и административных зданий, а также в области интеллектуального расходования электроэнергии. |
|
Краткие итоги:
- Все три технологии имеют встроенную аутентификацию и шифрование на канальном уровне, которые иногда требуют обеспечение защиты на всем участке от конечного устройства до веб-приложения.
- Некоторые сценарии использования Интернета вещей могут полностью находиться за брандмауэром предприятия (например, use-case на заводе, где IoT работает на локальном сервере). Существуют также системы IoT, работающие в глобальной сети, но действующие как локальные сети с использованием VPN-туннелей или аналогичных механизмов безопасности.
- При правильном использовании, BLE обеспечивает меньшее энергопотребление, чем 802.15.4.
- Отсутствие встроенной поддержки 802.15.4 для экосистемы мобильных устройств (смартфонов, планшетов, ноутбуков и т.д.) является проблемой, особенно для мобильных или временно мобильных приложений.
- Экосистема с телефонами, планшетами, ноутбуками и телефонными аксессуарами снизит стоимость реализации BLE.
- 802.15.4 имеет основное преимущество в своем диапазоне, поскольку многие поддерживающие 802.15.4 технологии (например, ZigBee) поддерживают соединение mesh, благодаря которой покрытие может быть расширено с помощью маршрутизаторов.
- Технология Bluetooth low energy является помехоустойчивой благодаря поддержке Adaptive Frequency Hopping (AFH) и ряду других функций, унаследованных от классического Bluetooth.
- WLAN (Wi-Fi) может использоваться в устройствах с меньшими требованиями к низкому энергопотреблению и в качестве базовой беспроводной сети в сочетании с другими технологиями.
Вывод экспертов connectBlue заключается в том, что BLE имеет наибольший потенциал стать основной технологией для «последних 100 метров» в маломощных, недорогих и небольших устройствах. Тем не менее, устройства, построенные по технологии 802.15.4, будут продолжать использоваться, особенно в тех кейсах, где они уже реализованы. И даже в своей традиционное ниже – приложениях для умной энергетики, бытовой электроники и автоматизации зданий – 802.15.4 также столкнется с конкуренцией с BLE. WLAN будет использоваться в устройствах, где стоимость и низкое энергопотребление менее важно, а также в качестве беспроводной магистрали в сочетании с другими беспроводными технологиями.
