通过MARTHA ZEMEDE, Keysight科技公司
测试工具有助于确保云连接与物联网通信方案和平共存。
人们曾经认为“物联网”中的“物”是一种可以计数的物品——例如，集装箱上的rfid标签，或者知道停车场什么时候满了的进出系统。今天，物联网“东西”可以是任何自然或人工实体，固定或移动，能够通过网络传输数据。一个常见的医疗保健示例是远程监控诊所或医院以外的病人的病情。另一种是一辆发生交通事故的车辆，它不仅会呼叫紧急援助，而且还会报告它的位置、车上的人数和他们受伤的严重程度。
很可能大多数物联网产品将依赖某种无线通信技术。有无数的无线方案。它们的范围从用于移动支付的近场通信(NFC)，到用于无人值守的远程气象站的地球同步卫星，以及介于两者之间的一切:蓝牙、无线局域网(WLAN)、蜂窝网络、ZigBee、点对点无线电等等。
这些无线点将通过物联网网关连接到云。网关是连接终端设备和云的链路。在许多情况下，事物与云之间没有直接连接，或者需要与云通信的远程应用程序之间也没有直接连接。而不是直接连接到互联网，每个设备将使用一个或多个标准连接到一个更高级别的网关，负责协议和操作的个人设备与云。
没有物联网通信标准这样的东西，所以网络将需要应对众多具有不同通信需求的设备。一端将是简单的无线设备，如电池供电的传感器和执行器，它们在无人看管的情况下运行数年，传输的数据很少。而在另一端，无论是从字面上还是从形象上来说，都将是高带宽、关键任务服务和设备，比如需要持续、可靠和超级安全连接的自动驾驶汽车。
在大多数情况下，事物、云或远程应用程序之间没有直接连接。相反，它们将通过网关连接。例如，考虑一个配备了基于zigbee的火灾探测和进入传感器网络的公寓综合体:数据被编译并存储在本地ADSL智能网关中，该网关定期向安全公司报告。当系统检测到异常传感器响应时，网关将被编程为立即发出警报。网关使数据从传感器和其他边缘设备无缝安全地流向云。一般来说，网关负责协议之间的转换，以及各个设备、应用程序和云的互操作。
虽然蜂窝和WiFi是相当常见的无线标准，但新兴的低功耗广域网络(LPWAN)，如Sigfox、LoRa和PLANet，是针对物联网/M2M通信进行优化的相对较新的标准。与传统的蜂窝网络不同，lpwan优化了低数据速率、长电池寿命、低占空比，并能够使用未经许可的ISM频带在共享频谱中共存。城市路灯照明系统就是一个例子，其使用时间往往长达数十年，远远超过了典型的蜂窝标准。
以下是这些新兴lpwan的一些简要描述。
Sigfox是一家法国公司，致力于构建处理低数据速率物联网和M2M应用的无线网络。它的蜂窝网络使用了基于超窄带(UNB)技术的专利无线电技术。吞吐量的特征是每个对象每天多达140条消息，每条消息的有效负载大小为12字节，无线吞吐量高达100 b/秒。Sigfox说，每个基站可以处理多达100万个连接的对象，但网络是可扩展的，可以处理更多对象。电池的密度是根据农村地区约30至50公里、城市3至10公里的平均范围计算的。户外物体的距离要高得多，在视线范围内信息可以传播超过1000公里。
LoRaWAN(远程广域网)是一种LPWAN规范，目标是低成本、低功耗、移动、双向通信，用于物联网、M2M、智慧城市和工业应用。它使用了从啁啾扩频(CSS)调制派生的扩频调制方案。该技术由LoRa联盟的一组公司标准化，并定义了几种终端设备，以解决广泛的应用。
PLANet通讯计划来自一家名为Telensa的英国公司。和Sigfox一样，它使用UNB无线技术。PLANet最初设计用于控制街灯网络。它还被用于名为PARKet的无线停车位监控系统，该系统可以检测车辆，监控停车位的可用性，并向司机提供停车位的实时信息。
典型的PLANet基站由无线电、天线和传感器组成。每个基站都有几英里的范围，并与安装在每个监测点的Telecell设备进行通信。(照明系统用的是灯具。用于停车系统的停车位。)中央服务器通过基站管理与Telecell单元的连接。
当然，手机标准机构并不是静止不动的。3GPP(第三代合作伙伴项目)一直致力于支持物联网和机器类型通信(MTC)。该标准的第12版(2015年3月)增加了一个MTC扩展到LTE-Advanced，定义了一个新的设备类别，称为category -0或Cat-0。计划在2016年3月发布的第13版中对Cat-0 MTC进行重大优化，目标是降低传输功率、超长电池寿命和扩大覆盖范围的低成本、低复杂性设备。
为了寻找比LTE-MTC (Cat-0)更好的链路预算、成本和功耗，GSM(全球移动通信系统)EDGE (GSM演进增强数据速率)无线接入网(GERAN)小组提出了蜂窝物联网(CIoT)的两种方案。一种是基于GSM的发展，另一种是针对低端物联网应用的全新无线接入技术。
技术和范围
当谈到为物联网提出的通信技术时，WPAN、WLAN、WNAN和WWAN的边界并没有明确的定义。为了促进未来的发展，随着新设备的连接，标准正在迅速形成和发展。目前，在M2M和物联网相关应用中，有超过60种传统和新的射频格式。
这些RF格式的大量出现是因为一些公司出于权宜之计开发了专有的通信方案:它们相对容易创建，因为它们通常在低数据速率下工作，它们的传输消耗很少的电力，并且有最小的互操作性需求。这种方法很可能会失宠，因为市场全球化正在推动设计使用标准化方法。
网关将越来越多地使用设备和云的标准接口，但它们所需的智能程度将取决于具体的应用程序。快速部署自定义网关的一个关键是测试设备的可用性足够灵活，以满足工程师在研发、制造和部署方面的需求。为了理解这种情况下的灵活性，考虑一个例子:在产品开发的早期，工程师可以运行包括虚拟测量工具的模拟。这些可以附加到模拟中的节点，提供产品将如何执行的真实视图。随着设计从仿真转向现实，物理设备模块可以被替代到仿真中，真实的测量代替了它们的虚拟仿真。
一旦原型可用，工程师就可以使用实验室级别的测试设备，这些设备通常有内置的测量应用程序，可以显示原型是否达到标准。对于定制网关产品，工程师可以对每种支持的格式进行资格预审测试，以验证产品是否符合相关规范，包括与其他通信标准的互操作性。
参考文献
Keysight技术
keysight.com
Sigfox白皮书
www.sigfox.com
Telensa行星系统
www.telensa.com/about/about-telensa
《华盛顿邮报》建立到云的物联网网关第一次出现在微控制器的技巧．
了下:单片机的技巧
