物联网 (IoT) 设计

（图片来源：Molex）

物联网 (IoT) 设计？— 4 个优先考虑因素

考虑通过物联网设计为您的客户提供更多可选解决方案吗？深入物联网这一广博领域前，请务必做好心理准备。但凡物联网开发并将其应用到互连系统所涉及的挑战，无一简单易行。许多元器件对实现出色的互联产品总体设计起着不可或缺的作用，同时影响这些互联产品部署到物联网系统时的互动。

在准备着手物联网产品设计时，其复杂性可能会让您苦不堪言。由于该行业不断发展，因此设备设计时需要考虑各种设计要求和协议。Cisco 物联网专家就此提出了几个设计前要考虑的因素。

开始设计前，务必调查以下四个重要方面：

1. 范围
2. 无线电频段
3. 功耗
4. 拓扑

1.了解范围需求

按覆盖范围，无线通信可分为短程、中程和远程三个类别，每个类别的覆盖范围各有不同，这取决于您的需求。像蓝牙这样的短程通信，两台设备的间距需小于 100 米。Zigbee 和 Wi-Fi 属于中程通信，间距从 100 米到 1 英里。若间距超过 1 英里，则需要使用 4G 等远程通信技术。

此外，室内和室外使用也会影响设备的范围需求。两者之间存在功能差异，具体取决于工作环境，可能会影响设备所需的通信范围。

那么，确定物联网设备设计需求时，务必回答以下两个问题：

- 所需的覆盖范围是多少？

- 室内和室外部署会有差别吗？

2.无线电频段 — 授权或非授权？

选择无线连接时，必须在授权或非授权的无线电频段 (RFB) 之间进行选择。如果选择授权 RFB，则只有获得授权频段的公司才能使用该频段（相比之下，任何人都可以使用非授权频段）。因此，使用非授权频带时，网络干扰的问题更为严重。两者之间的一些关键差异应该纳入考虑范畴。详细信息如下：

需谨记的是：非授权无线电频段不代表无法可依或不会被强制执法，他们同样受法律控制，只不过不提供授权频段的保护。

3.设备功耗

耗电成本是要产品商业化重点关注方面，因此功耗成为插入设备的重要考虑因素。如果您的产品需要消耗大量电能才能正常运行，那么注重成本的消费者可能会因额外的电力成本而决定不购买。

电池供电型设备也需注意，必须考虑电池的更换频率。目前市面上的设备成功与否正取决于此。如电池需频繁更换或提供的电量不足，终端消费者可能就不会购买。

4.选择最佳拓扑方案

让设备按照特定排列方式连接节点及其他连接的设计方案称为网络拓扑。物联网应用的主流拓扑方案主要包括三种：星型、点对点和网状拓扑。

星型 — 在星型拓扑中，所有设备都连接至中央网络集线器。

点对点 — 点对点拓扑是指每台设备都与其他设备互连，并且链接到各自的客户端。若某台设备发生故障，网络不会出现中断。

网状 — 网状拓扑是点对点拓扑的高级形式，设备互连可在网络中形成多个路径。

为物联网产品选择最佳系统以获得理想性能时，需考虑不同的拓扑结构。

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参考资料：

1 – Salgueiro, Gonzalo, et al."Connecting Smart Objects."IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols, and Use Cases for the Internet of Things,” by David Hanes, Cisco Press, 2017, pp. 95–148.