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IoT 物聯網

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1. Overview

維基百科 物聯網(英語:Internet of Things,簡稱IoT)是一種計算裝置、機械、數位機器相互關聯的系統,具備通用唯一辨識碼(UID),並具有通過網路傳輸數據的能力,無需人與人、或是人與裝置的互動

2. Mind

以下列出基本元素

mindmap
	IoT
		廠牌
			小米
			Apple
			Google
		Path
			有線
				RJ45
				同軸電纜
			無線
				WiFi["Wi-Fi"]
				ZigBee
				ZWave["Z-Wave"]
				thread
		Protocol
			TCPIP["TCP/IP"]
			ZigBee 3.0
			ZWavePlus["Z-Wave Plus"]
			thread
		功能
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3. Path (通路) vs Protocol (通訊協定)

這個章節很重要!

一堆人搞不清什麼是通路、什麼是通訊協定等。將會用生活化的方式介紹

3.1. Path (通路)

A. 人與人

人與人的接觸有 e-mail、SMS、phone、kiss、eye contact 等等

flowchart LR

Lanka[Lanka]
Mary[Mary]
Lanka <--> |e-mail|Mary
Lanka <--> |SMS|Mary
Lanka <--> |phone|Mary
Lanka <--> |kiss|Mary
Lanka <--> |eye contact|Mary

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B. MtoM (Machine to Machine)

從圖中,目前市面上常看到的連結方式有 Ethernet、Wi-Fi、BLE等

flowchart LR

Lanka[Lanka's PC]
Mary[Mary's PC]
Lanka <--> |Ethernet|Mary
Lanka <--> |Wi-Fi|Mary
Lanka <--> |Bluetooth|Mary
Lanka <--> |Zigbee|Mary
Lanka <--> |Thread|Mary
Lanka <--> |Z-Wave|Mary
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3.2. Protocol (通訊協定)

A. 人與人

flowchart LR

Lanka[Lanka]
Mary[Mary]
Lanka <--> |e-mail / 中文|Mary
Lanka <--> |SMS / 中文|Mary
Lanka <--> |phone / 國語|Mary
Lanka <--> |kiss / 唾液|Mary
Lanka <--> |eye contact / 眼神|Mary

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B. MtoM

這張圖相當的重要。Ethernet 和 Wi-Fi 是我們平常所說的網路系統,在此系統中都是base on TCP/IP “架構” 下亙聯亙通。而這邊你只要把它視為某種 “語言” (通訊協定) 即可。

Zigbee 是一個很好的例子,在 Zigbee 3.0 發佈前存在著 Zigbee 1.2 or 更舊的版本,當兩方雖然都是說著 Zigbee 1.2 “語言” 時,就好像一位說 “英文”,而一位說 “中文”,是沒有辦法溝通的;等到 Zigbee 3.0 以 “英文“ 為共通話言,才能達到所謂的亙聯亙通。(雖然 Zigbee 3.0 號稱已經統一了,實際情形還有待大家去發現)

flowchart LR

Lanka[Lanka's PC]
Mary[Mary's PC]
Lanka <--> |Ethernet / TCP/IP|Mary
Lanka <--> |Wi-Fi / TCP/IP|Mary
Lanka <--> |"Bluetooth (2.4 GHz) / BLE"|Mary
Lanka <--> |"Zigbee (2.4 GHz) / Zigbee 3.0"|Mary
Lanka <--> |"Thread (2.4 GHz) / Thread"|Mary
Lanka <--> |"Z-Wave (Sub-1 GHz) / Z-Wave"|Mary
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3.3. Gateway vs. Router

這裏繼續釐清 Path 和 Protocol。清楚其差別,將來在軟體開發時有助於工作分配,也能釐清責任歸屬。

flowchart TD
	subgraph Office["Central Office"]
		subgraph GatewayO[Gateway Function]
			PhoneO[PhoneGW]
		end
	end
	subgraph Modem["ADSL Modem"]
		subgraph RouterM[Router Function]
			RouterWiFiM[Wi-Fi]
			RouterLanM[Ethernet]
			RouterWiFiM -..- |bridge|RouterLanM
		end
		subgraph GatewayM[Gateway Function]
    	PhoneM[PhoneGW]
		end
    PhoneM<--> |memory| RouterM
	end
	subgraph A["Wireless Router Archer AX50"]
		subgraph RouterA[Router Function]
			RouterWiFiA[Wi-Fi]
			RouterLanA[Ethernet]
			RouterWiFiA -..- |bridge|RouterLanA
		end
		subgraph GatewayA[Gateway Function]
			ZigbeeGW3[ZigbeeGW 3.0]
			ZigbeeGW1[ZigbeeGW 1.2]
      ThreadGWA[ThreadGW]
      BLUEZ[BlueZ]
    end
		GatewayA<-->|memory|RouterA
	end

PC[PC]
Phone[Phone]
Zigbee1[Sensor - Zigbee 1.2]
Zigbee3[Light - Zigbee 3.0]
Thread[Dimmer - Thread]
BLE1[Sersor - BLE]

Zigbee1 <--> |Zigbee / Zigbee 1.2|ZigbeeGW1
Zigbee3 <--> |Zigbee / Zigbee 3.0|ZigbeeGW3
Thread <--> |Thread / Thread|ThreadGWA
BLE1 <--> |Bluetooth / BLE|BLUEZ

PC <--> |Ethernet / TCP/IP|RouterLanA
Phone <--> |Wi-Fi / TCP/IP|RouterWiFiA

RouterLanA <--> |Ethernet / TCP/IP|RouterLanM

PhoneO <--> |phone line|PhoneM
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A. Gateway

於不同協定間交換資料,如 Zigbee 3.0 轉至 TCP/IP。

B. Router

於不用通路間,使用相同的協定間交換資料,如 Ethernet(實體線路連接) 和 Wi-Fi(wireless 連接) 雖然連接方式不是,但是裏面的內涵都是 TCP/IP。

4. Protocol

一般常說的協定,都是網路通信協定。當然因應需求的不同,也就生出不同的產物。

這邊匯整出常見的協定,方便大家認識。有些不只是 PATH,也是 Protocol。

非IP型之協定,一定要橋接!

4.1. Bluetooth Low Energy

非IP型

維基百科 藍牙低功耗Bluetooth Low Energy,或稱Bluetooth LEBLE,舊商標Bluetooth Smart[1])也稱藍牙低能耗低功耗藍牙,是藍牙技術聯盟設計和銷售的一種個人區域網路技術,旨在用於醫療保健、運動健身、信標[2]、安防、家庭娛樂等領域的新興應用。[3]相較經典藍牙,低功耗藍牙旨在保持同等通訊範圍的同時顯著降低功耗和成本。

4.2. Infrared

非IP型

維基百科 紅外線(英語:Infrared,簡稱IR)是波長介乎微波可見光之間的電磁波,其波長在760奈米(nm)至1毫米(mm)之間,[1]是波長比紅光長的非可見光,對應頻率約是在430 THz到300 GHz的範圍內[2]。室溫下物體所發出的熱輻射多都在此波段。紅外線於1800年由威廉·赫歇爾首次提出。地球吸收及發射紅外線輻射氣候具影響,現今紅外線亦應用於不同科技領域。

上面文謅謅的,簡單的就是,我們每天看的電視(接收器)和手中的遙控器(發射器)中間的連接方式。

4.3. HomeKit

維基百科 HomeKit蘋果公司推出的一個軟體框架,它可以讓使用者使用蘋果裝置對智慧型家居電器進行組態、溝通和控制。透過在HomeKit服務中設計房間、物品和動作,使用者可以透過對Siri的簡單語音命令或透過家庭(Home)應用來實現家中的自動動作。[1]

HomeKit 只是一個 Apple 自定義的資料交換格式,架在TCP/IP,所以沒有網路接口的設備,是不會有 HomeKit。

4.4. Thread

維基百科 Thread 是一種基於 IPv6 的低功耗網狀網路技術,適用於物聯網 (IoT) 產品。

$ git clone https://github.com/openthread/ot-br-posix.git

4.5. ZigBee

非IP型

維基百科 ZigBee,也稱紫蜂[1],是一種低速短距離傳輸的無線網路協定,底層是採用IEEE 802.15.4標準規範的媒體存取層實體層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網路節點、支援多種網路拓撲、低複雜度、可靠、安全。

4.6. Z-Wave

非IP型

維基百科 Z-Wave,是一種主要用於家庭自動化無線通信協議。它是一種網狀網絡,使用低耗能無線電波在設備與設備間進行通信,[1]從而無線控制家中電器和其他設備,例如控制照明、安全系統、恆溫器、窗戶、鎖、游泳池和車庫門開啟器。

4.7. Matter

維基百科 Matter是一項智慧型家居開源標準,由連接標準聯盟制定、認證、推廣,該標準基於網際網路協定(IP),遵循該標準的智慧型家居裝置、行動應用程式和雲服務能夠進行互聯和通信。

2021年5月11日,CHIP專案協定正式命名為「Matter」,ZigBee聯盟也更名為連接標準聯盟(Connectivity Standards Alliance)

- helper_Matter.md - Matter helper.

請見 helper_Matter.md。

5. Cloud Service

5.1. Amazon Alexa

5.2. Apple Siri

5.3. Google Assistant

Appendix

I. Study

II. Debug

III. Glossary

Ethernet (802.3)

HAN, Home-Area Network

[ChatGPT]

Home-Area Network(簡稱HAN)是指在家庭或住宅環境中建立的區域網路。這種網路通常用於連接和管理家庭內的各種智能設備和家庭自動化系統,例如智能燈具、恆溫控制器、家庭安全系統、音響設備、電視、家庭電腦等。HAN通常用於實現家庭自動化、監控、娛樂和通信等應用,以提供更好的生活品質和便利性。

HAN通常使用各種通信技術,包括無線通信(如Wi-Fi、藍牙、Zigbee等)和有線通信(如乙太網路、電力線通信等),以實現家庭設備之間的連接。這些網絡通常由家庭內的路由器或網絡閘道器管理,並與外部網際網路相連,以實現互聯網訪問。

總之,Home-Area Network是在家庭環境中用於連接和管理各種智能設備的局部網路,以實現家庭自動化、娛樂和通信等功能。

ISP, Image Signal Processor

一句話,擷取穩定和清晰的圖像或影像。

[ChatGPT]

Image Signal Processor(圖像信號處理器,縮寫為ISP)是一種專門設計用於處理數字圖像和視頻信號的專用硬體或軟體處理器。ISP 通常嵌入在數位相機、智能手機、平板電腦、數位攝像機、汽車攝像頭等設備中,用於處理和優化從圖像感測器(如相機感測器或視頻感測器)捕獲的圖像和視頻數據。

ISP 的主要功能包括:

  1. 降噪: ISP 可以減少圖像和視頻中的噪聲,提高圖像品質,特別是在低光環境下。
  2. 對比度和銳度調整: ISP 可以調整圖像的對比度和銳度,使圖像更清晰和更具視覺吸引力。
  3. 白平衡調整: ISP 可以自動調整圖像的色溫,以確保圖像在不同照明條件下具有正確的色彩。
  4. 顏色校正: ISP 可以校正圖像中的顏色偏差,確保色彩準確性。
  5. 曝光控制: ISP 可以調整圖像的曝光,以避免過曝或曝光不足。
  6. 自動對焦: 一些 ISP 具有自動對焦功能,可以實現快速且精確的對焦,特別是在移動拍攝中。
  7. 高動態範圍(HDR)處理: ISP 可以處理 HDR 圖像,將不同曝光的圖像合併成一個具有更寬動態範圍的圖像。
  8. 影像穩定化: 一些 ISP 具有影像穩定化功能,可以減少手持拍攝時的晃動。

ISP 在許多現代消費電子設備中都起著關鍵作用,它們通常與相機模塊結合使用,以提供高質量的圖像和視頻捕獲功能。由於對圖像品質和視頻效能的要求不斷增加,ISP 技術也在不斷進化和改進。

Project CHIP, Project Connected Home over IP

是一個組織!是一個組織!是一個組織!

[aws] Project Connected Home over IP

Project Connected Home over IP is a new working group, announced in December, 2019, that plans to develop a new connectivity standard to increase compatibility among smart home products. Amazon is participating in the working group with Apple, Google, and other Zigbee Alliance members. The working group invites everyone in the industry to bring their existing and new ideas to this nascent effort.

[ChatGPT]

Project CHIP,全名為「連接家庭超互聯網協議」,是一個開源項目,旨在開發一個統一、可靠和安全的標準,用於智能家居設備和應用。它得到了主要科技公司的支持,旨在為各種物聯網(物聯網)設備,包括智能燈具、恆溫器、鎖等,提供互通性和安全性的共同框架。該項目是連接標準聯盟(Connectivity Standards Alliance,之前稱為Zigbee聯盟)的一部分,並利用Internet Protocol(IP)等技術,以改進設備通信和兼容性。

Thread (802.15.4)

Wi-Fi (802.11)

IV. Tool Usage

Author

Created and designed by Lanka Hsu.

License

HelperX is available under the BSD-3-Clause license. See the LICENSE file for more info.