進行物聯網 (IoT) 相關設計

(圖片來源：Molex)

正在進行物聯網 (IoT) 相關設計嗎？— 先考量四個因素

您正在考慮透過 IoT 設計，為客戶帶來更多解決方案選擇嗎？在進入浩瀚的 IoT 世界前，務必先做好準備。展開 IoT 開發作業並朝連線系統方向前進，背後的挑戰不容小覷。許多元件都不可或缺，合力為連線產品提供優異的整體設計，部署到 IoT 系統後可提供優良的互動。

當您準備開始針對 IoT 市場進行設計後，會逐漸發覺其複雜性，而帶來令人難以招架的經驗。由於產業不斷發展，因此在設計裝置時，需要考慮多種設計要求和協定。Cisco 的 IoT 專家整理出幾個在設計前要考量的因素。

開始設計之前，請先研究以下四個重大層面：

1. 範圍
2. 無線射頻頻段
3. 功耗
4. 拓撲

1.瞭解您的範圍需求

無線通訊有多種不同的類型，可分為短距、中距與遠距。每個類別的覆蓋範圍各不相同，可依據您的需求挑選。以藍牙等短距通訊來說，兩個裝置間的訊號覆蓋距離不到 100 公尺。Zigbee 和 Wi-Fi 屬於中距通訊，訊號覆蓋距離介於 100 公尺至 1 英里之間。若覆蓋距離超過 1 英里時，則必須使用遠距通訊技術，如 4G。

室內與戶外用途也會影響到裝置的覆蓋範圍需求。裝置的功能可能會因環境而有所差異，且會影響裝置所需的通訊範圍。

因此，在決定 IoT 裝置的設計需求時，先問自己以下兩個問題：

- 我需要多大的覆蓋範圍？

- 室內和戶外部署需要有所區別嗎？

2.無線射頻頻段 — 是否需要執照？

若要採用無線連線，就必須在需執照或免執照的無線射頻頻段 (RFB) 之間進行選擇。若選擇需執照的 RFB，只有取得該頻段執照的公司才能使用該頻段，反之免執照的頻段，則開放任何人使用。因此，若使用免執照的頻段，網路干擾會是更大的考量。這兩者間有一些重大差異必須納入考量。具體陳述如下：

請記住一點：即便頻段免執照，但不代表不受法律規範或是不會強制執法。免執照頻段依舊受到法律的約束，但不會提供需執照頻段所享有的保護。

3.裝置的功耗

水電成本是產品商業化的一大重點，因此功耗是插電式裝置需要考量的重要因素。如果您的產品需要耗用大量電力才能正常運作，注重成本的消費者很可能會因為額外的電力成本，而決定不買產品。

電池供電式裝置也有類似的考量，必須考量電池更換的頻率。裝置在市場上成功與否就取決於此。如果電池必須頻繁更換或是提供的電量不足，最終買家很可能也不會購買。

4.選擇最佳的拓撲方案

能讓裝置以指定的配置連接節點及其他連線，這種設計叫做網路拓撲。物聯網有三大拓撲方案，包括星型、點對點以及網狀拓撲。

星型拓撲— 在星型拓撲中，每個裝置都會連接到一個中央網路中樞。

點對點拓撲— 在點對點拓撲中，每個裝置彼此互連，且其本身也連結用戶端。若其中一個裝置故障，不會導致網路中斷。

網狀拓撲— 網狀拓撲是點對點拓撲的進階形式。裝置會彼此互連，在網路中建立多重路徑。

挑選最佳系統時，請考慮不同的拓撲結構，讓您的 IoT 產品發揮最佳效能。

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資料來源：

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.