家庭环境中的自动化设备应使用哪种协议？

9

我有一个使房子里的东西自动化的项目。我是电子产品和物联网的开发人员，但还是初学者。

我应该使用什么进行无线通信？Wi-Fi，蓝牙...我应该在哪里看？

我需要一种便宜，低耗，小巧的解决方案，例如制造额外的无线光遮断器，或者尝试用我的室友的集成电路臂环来完成诸如局部三角化的工作（没有囚犯！房子又大又大）是为了拥有“手电筒模式”，灯光跟随您，以节省能源）

我们还种植食物（蘑菇），因此将来可以对文化进行优化。我也想打开/关闭一些门。

它必须是模块化的，以便最后的API很酷。

通过Raspberry Pi（服务器）集中在IoT上的蓝牙集成电路并通过Wi-Fi（或直接通过蓝牙）控制是一件好事吗？我想念什么？

smart-home wireless

— 莫非斯
source

3

出于功耗考虑，绝对不是wifi，尽管可能存在蓝牙低功耗的问题，但由于规范中存在一些设计缺陷，尤其是在共享方面，2.4 GHz无线电/ MCU芯片之间可能存在一些定制方案，旨在更精确地满足您的需求。如果您需要与具有BTLE的现有设备（尤其是电话）进行通信，那么从字面上看，使用BTLE几乎是有意义的。

— 克里斯·斯特拉顿

1

与电话通信时，如果我不直接执行而是通过实例处理Raspberry PI上的自定义方案数据，并为电话/应用程序运行带有Web服务的服务器，该怎么办？您有什么好的资源可以学习定制方案等吗？

— Morpheus

1

然后，您可以在两端实现自定义功能。请记住，由于依赖不喜欢误时断电的SD卡，因此pi很脆弱。

— 克里斯·斯特拉顿

2

不知道从何而来的2.4 GHz昂贵的想法，因为这是错误的。收发器的数量少至1美元。但是，至少对于有墙壁或其他噪声源的情况，对于许多非许可机制，25m可能不够可靠。诸如LoRa之类的东西旨在以低功耗走更长的距离，但是可以通过它传输的数据的速率和整体数量的限制要低得多。

— 克里斯·斯特拉顿

2

我不确定是否有现成的东西，但是通过WiFi连接的节点备份BT-LE的想法可以使范围听起来合理。

— 肖恩·霍利哈内

8

在这里，您可以轻松了解11种物联网协议的清单。

如果有一天链接中断，这是一个摘要

蓝牙标准：蓝牙4.2核心规范频率：2.4GHz（ISM）范围：50-150m（Smart / BLE）数据速率：1Mbps（Smart / BLE）

Zigbee标准：基于IEEE802.15.4的ZigBee 3.0频率：2.4GHz范围：10-100m数据速率：250kbps

Z-Wave标准：Z-Wave联盟ZAD12837 / ITU-T G.9959频率：900MHz（ISM）范围：30m数据速率：9.6 / 40 / 100kbit / s

6LowPAN标准：RFC6282频率：（已在包括蓝牙Smart（2.4GHz）或ZigBee或低功率RF（sub-1GHz）在内的各种其他网络媒体上进行适配和使用范围：N / A数据速率：N / A

线程标准：基于IEEE802.15.4和6的线程LowPAN频率：2.4GHz（ISM）范围：N / A数据速率：N / A

WiFi标准：基于802.11n（当今家庭中最常见的使用频率）频率：2.4GHz和5GHz频段范围：大约50m数据速率：最大600 Mbps，但更典型的是150-200Mbps，具体取决于所使用的信道频率和天线数量（最新的802.11-ac标准应提供500Mbps至1Gbps）

蜂窝标准：GSM / GPRS / EDGE（2G），UMTS / HSPA（3G），LTE（4G）频率：900/1800/1900 / 2100MHz范围：GSM最大35公里; HSPA数据速率最大200 km（典型下载）：35-170kps（GPRS），120-384kbps（EDGE），384Kbps-2Mbps（UMTS），600kbps-10Mbps（HSPA），3-10Mbps（LTE）

NFC标准：ISO / IEC 18000-3频率：13.56MHz（ISM）范围：10厘米数据速率：100–420kbps

Sigfox标准：Sigfox频率：900MHz范围：30-50km（农村环境），3-10km（城市环境）数据速率：10-1000bps

Neul 标准：Neul频率：900MHz（ISM），458MHz（UK），470-790MHz（空白）范围：10km数据速率：几bps最高100kbps

LoRaWAN标准：LoRaWAN频率：各种范围：2-5公里（城市环境），15公里（郊区环境）数据速率：0.3-50 kbps。

只需考虑：

您想要覆盖信号的距离越长，所需的功耗就越大。
您所需的数据速率越高，频率越高，因此功耗就越大。

因此，我建议采用低频协议。ZigBee工作得很好，消耗很少，很受欢迎。唯一的缺点是Raspberry Pi不包含ZigBee发送器，您可能需要额外的adfruit。

— 蛇桑德斯
source

这是一个很好的列表，很高兴保持更新。我要补充几件事；蓝牙5（数据速率和范围变化）和网格功能，LoRa可以达到300 kbps（这些是我所见过的模块，但我认为有些模块甚至可以更进一步）。

— dicobraz

6

参考Snake答案中提供的协议列表，似乎您需要的协议范围为20-100m，低功率性能好（理想情况下是无源的，但我不知道任何解决方案），带宽也没有多少对于携带的部分。另外，您需要一些静态节点，从电源角度来看，这些节点的约束较少。

BT-LE是使用最广泛的协议。不幸的是，我认为您不能以与使用节点相同的方式来重复使用手机（除非您依赖于协议的纯被动交互）。但是，提供此协议的SoC，加上足够的外围设备以启用健身追踪器或耳机是很常见的（并且在规格上有所改进）。

如果您查看使用2.4 GHz无线电的最新SoC，您会发现它们通常不仅支持蓝牙（您只配置正确的软件堆栈），因此值得研究是否可以使用其他协议获得更好的结果（但是您需要为静态节点添加另一个无线电带来惩罚。您的用例似乎依赖于可靠的信号强度指示（假设飞行时间精度不是必需的）。

在设计的此阶段，最重要的任务之一是为便携式设备制定功耗预算和充电配置文件。这将影响睡眠状况和传输频率。您可能想使用加速度计来调整传输速率（因为无线电可能要消耗更多的能量，而不仅仅是轮询以检查运动）。

— 肖恩·霍利汉（Sean Houlihane）
source

4

Snake的答案中未列出的一种协议是433MHz / 868MHz / 915MHz的无线电模块，其中一种将覆盖您所在国家的爱好/研究频段，并可用于创建低功率节点。RFM69和NRF24L01 +。

https://www.mysensors.org/已将它们放入具有协议和网关（全部开源）的网络设置中，这些协议和网关与许多现有控制器进行了通讯，并为传感器/节点和控制器端的开发提供了大量机会。

— 杰夫
source

2

我将介绍一些具有集成协议的Nordic SoC解决方案。Nordic是拥有可让您测试不同场景的芯片的好方法，Nordic的SoC芯片组中包含具有大多数常用协议（蓝牙，WiFi，IEEE，ANT等）的SoC。

我将从最简单，功能最多的IMHO解决方案蓝牙开始。尽管我不确定本地三角剖分，但似乎对您的要求来说有些过头了，也许可以考虑使用蓝牙信标。

— 菊苣
source