【技術分享】物聯網Wi-Fi技術詳解①--網絡協議

原創 ZLG致遠電子 2023-07-25 11:35

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在工業物聯網領域中，Wi-Fi的應用日益廣泛，最常用于為設備提供無線網絡連接，實現數據上云。Wi-Fi為何能從ZigBee、藍牙等物聯網技術中脫穎而出，成為設備上云的第一選擇？本期文章帶你一起了解。

??網絡協議介紹

網絡通信其實就是不同的設備按同一套協議來互傳數據。這些協議包括了標準協議和非標準協議。其中最經典的標準協議模型是應用廣泛的TCP/IP參考模型，涉及應用層、傳輸層、網絡層和網絡接口層。

圖1 TCP/IP網絡和Wi-Fi協議架構圖

Wi-Fi協議給TCP/IP網絡協議構建了數據鏈路層和物理層。例如致遠電子的ZM602系列模塊，正是憑借強勁的射頻性能和穩定的協議棧構建起可靠的網絡接口層，實現了TCP/IP網絡接入條件，支持TCP/IP協議模型，因此能夠實現直接聯網。

那同樣是無線協議，為什么藍牙/ZigBee等卻無法直接上“網”呢？這其實是用戶要上的“網”決定的。由于云是構建在TCP/IP網絡的Internet上的，比如ZLG致遠電子開發的ZWS云平臺，這意味著要上云的話，產品需要支持IP網絡協議。雖然藍牙和Wi-Fi都涵蓋了最下層的物理層和數據鏈路層，但是藍牙不支持IP網絡，與上層協議交互的地址信息和TCP/IP網絡的有明顯差異，如下表。所以藍牙無法將數據直接接入TCP/IP網絡，Zigbee的情況同理，所以藍牙和zigbee不能直接上網。

簡單來說，就是因為藍牙、zigbee這些物聯網技術不支持IP網絡接口，所以沒法直接上“網”。（注：本文不討論IPv6的內容）

網絡協議	交互的地址類型	示例
TCP/IP	IP地址	192.168.1.100
Wi-Fi	IP地址	192.168.1.100
藍牙	MAC地址	AC:D8:29:54:8D:44
ZigBee	MAC地址	AC:D8:29:54:8D:44

??Wi-Fi模組的功能

除了構建物理層和數據鏈路層，Wi-Fi模塊在上網時還承擔以下功能。

IoT Wi-Fi模塊（指嵌入了可編程單片機的Wi-Fi模塊），能獨立完整地實現TCP/IP協議的全部內容。例如致遠電子的ZM602系列模塊，相較于友商的產品，除了搭建通信距離更遠的公里級通信的物理鏈路，還支持更為豐富的網絡協議，包括HTTP/HTTPS/TCP/UDP/MQTT/MQTT TLS等。用戶能直接調用模塊的這些功能，輕松實現TCP/UDP數傳、網頁顯示、上云等功能，是用戶簡單上“網”的不二之選。

Transciever Wi-Fi模塊（指只支持收發功能的Wi-Fi模塊），主要是構建更高速率、可靠的物理層。模塊的接口驅動和上層協議則由外部主控系統單元去執行。例如ZLG致遠電子即將發布的ZM5825系列模塊，硬件上支持Wi-Fi 4和BLE 5.1共存的工作模式，也支持工業級（-40~+85℃）工作條件，支持SDIO接口，所以能在惡劣環境下實現高速通信，為數傳、網頁顯示和上云等功能提供了更好的體驗。