大多数物联网系统都假设将会有某种形式的连接。但是,如果没有蓝牙、WiFi或蜂窝网络连接会发生什么呢?《星球大战》里可爱的机器人R2D2也许能通过它发出的鸟一样的声音找到答案。
当连接不可用时,传感器如何共享数据?物联网设备如何在不充电的情况下使用更长时间?如何对旧设备进行改造,以负担得起与其他设备的通信费用?
大多数物联网设备通过蓝牙、WiFi、LoRaWAN、SIGfox或蜂窝连接。所选择的模式由要发射的有效载荷的大小、要穿越的距离和发射设备可用的功率决定。墙壁、其他电子设备和相互冲突的无线电信号也会影响所使用协议的选择。我们需要的是,它能在“嘈杂”的环境中工作,并且能在很小的功率下工作。
蓝牙的工作频率为2.4 GHz,范围在33英尺以下;而WiFi的工作频率为2.4 GHz,根据障碍物的不同,范围在60英尺左右。音频信号的工作频率要低得多,大约在20至20,000赫兹。使用简单的扬声器和麦克风,只需很少的电力,音频信号就可以穿越500英尺。然而,与蓝牙和WiFi相比,音频信号传输的数据量要少得多。
背景
啁啾是一种频率随时间增加(上啁啾)或减少(下啁啾)的信号。数据通过调制/解调进行编码。数据在发送设备上被编码成一系列的音高和音调,然后在接收设备上被解码。可听到的啁啾声,或静音(超声波),以减少噪音污染。
啾啾是点对点的,不需要连接到“云”。当声音向各个方向传播时,它是理想的以“一对多”网络配置向设备广播数据的设备。设备在交换数据之前甚至不需要一个事先的“握手过程”。
鸣叫的好处
物联网传感器必须节约电能,这样它们就可以在不充电的情况下长时间工作。它们必须与稍后安装的其他传感器和设备进行通信,而不需要重新配置。Chirping处理了这些约束,而且还有其他好处:
- 要传输的数据通过生成一个新的信号进行编码,其属性由要传输的数据确定,并且不需要现有的音频信号。
- 要传输的信息是实时编码和解码的,不需要任何可能需要网络连接的外部资源。
- 它是理想的小型,动态有效载荷,如传感器和网关网络。它不是为具有大数据有效载荷的任务关键物联网应用而设计的,如工业齿轮。
使用者应用程序
考虑一个通过家庭WiFi网络连接的家庭显示器。当用户试图安装时出现了无法连接到WiFi网络的问题,会发生什么?远程技术人员很难排除设备故障,因为他们不能检查设备的状态。但是有了“唧唧喳喳”的功能,用户只要把手机放在设备附近,技术支持人员就可以通过唧唧喳喳的声音信号来查询家庭监视器的状态。
Shuttl是印度一项很受欢迎的公共汽车服务。乘客可以通过手机向列车员发送一种唧唧喳喳的信号,而不是手动出示车票,轻松地证明自己有一张有效车票。这改善了乘客的体验,减少了售票员的工作量。它甚至在公交车上没有蜂窝网络或WiFi连接的情况下也能工作。“从安全的角度来看,检测授权登船对我们来说是极其重要的。与由售票员检查乘客是否买票的普通公交车不同,我们希望完全实现自动化,从而淘汰人工干预,”联合创始人说Deepanshu Malviya。
在物联网设备中使用Chirp
尖声地说是一家基于声音的数据通信公司,其技术嵌入物联网设备和传感器中。它允许数据在通过空中传输到接收设备或解码设备组之前在发送设备上进行编码。带有扬声器的物联网设备可以发出“啾啾声”,而其他带有麦克风和少量处理能力的设备则可以接收和解码啾啾声。
Chirp是通过软件开发工具包(SDK)集成的。这些sdk可以在不同的技术平台上运行,包括iOS、Mac OS、Android、Windows UWP、JS、Web浏览器、Python、Arduino、Raspberry Pi和Linux。这允许传感器与一系列设备连接。啾啾可以在设备上与动态数据一起生成,也可以作为音频文件记录,以便稍后播放——就像声波条形码一样。
正如Shuttl总线服务所证明的那样,Chirp使物联网应用程序无需连接。R2-D2可能会说:“哔-哔-哔-boop。”换句话说,继续为你的物联网设备添加鸣叫功能。它的工作原理。