物聯(lián)網(wǎng)常見(jiàn)協(xié)議最全講解

物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議有很多種，它們具有不同的性能、通信速率、覆蓋范圍、功率和內(nèi)存，本文從以下幾個(gè)維度對(duì)物聯(lián)網(wǎng)常見(jiàn)的幾種協(xié)議進(jìn)行闡述。

應(yīng)用層協(xié)議

1、MQTT

MQTT(Message Queue Telemetry Transport，遙測(cè)傳輸協(xié)議)，其主要提供了訂閱/發(fā)布兩種消息模式，更為簡(jiǎn)約、輕量，易于使用，特別適合于受限環(huán)境（帶寬低、網(wǎng)絡(luò)延遲高、網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定）的消息分發(fā)，屬于物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Thing）的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議。
在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。在通過(guò)衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號(hào)的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛使用。

2、CoAP

CoAP（Constrained Application Protocol）是一種在物聯(lián)網(wǎng)世界的類Web協(xié)議，適用于需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或監(jiān)控的小型低功率傳感器、開(kāi)關(guān)、閥門和類似的組件，服務(wù)器對(duì)不支持的類型可以不響應(yīng)。

3、DDS

DDS（Data Distribution Service）分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)中間件協(xié)議，它是分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)里的“TCP/IP”，用來(lái)解決實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互聯(lián)，其作用相當(dāng)于“總線上的總線”。

4、XMPP

XMPP是一種基于標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言的子集XML的協(xié)議，它繼承了在XML環(huán)境中靈活的發(fā)展性。因此，基于XMPP的應(yīng)用具有超強(qiáng)的可擴(kuò)展性。經(jīng)過(guò)擴(kuò)展以后的XMPP可以通過(guò)發(fā)送擴(kuò)展的信息來(lái)處理用戶的需求，以及在XMPP的頂端建立如內(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)和基于地址的服務(wù)等應(yīng)用程序。

5、AMQP

AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，一個(gè)提供統(tǒng)一消息服務(wù)的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)高級(jí)消息隊(duì)列協(xié)議，是應(yīng)用層協(xié)議的一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，為面向消息的中間件設(shè)計(jì)?；诖藚f(xié)議的客戶端與消息中間件可傳遞消息，并不受客戶端/中間件不同產(chǎn)品，不同的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言等條件的限制。Erlang中的實(shí)現(xiàn)有RabbitMQ等。

6、REST/HTTP

RESTful API是基于HTTP協(xié)議的一種實(shí)現(xiàn)。（HTTP是一個(gè)應(yīng)用層的協(xié)議，特點(diǎn)是簡(jiǎn)捷、快速）。RESTful是一種基于資源的軟件架構(gòu)風(fēng)格。所謂資源，就是網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)實(shí)體，或者說(shuō)是網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)具體信息。一張圖片、一首歌曲都是一個(gè)資源。

滿足Rest規(guī)范的應(yīng)用程序或設(shè)計(jì)就是RESTful，根據(jù)Rest規(guī)范設(shè)計(jì)的API，就叫做RESTful API

7、FTP

FTP是一個(gè)8位的客戶端-服務(wù)器協(xié)議，能操作任何類型的文件而不需要進(jìn)一步處理，就像MIME或Unicode一樣。但是，F(xiàn)TP有著極高的延時(shí)，這意味著，從開(kāi)始請(qǐng)求到第一次接收需求數(shù)據(jù)之間的時(shí)間，會(huì)非常長(zhǎng)；并且不時(shí)的必須執(zhí)行一些冗長(zhǎng)的登陸進(jìn)程。

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

1、IPv4
互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議第四版，是網(wǎng)際協(xié)議開(kāi)發(fā)過(guò)程中的第四個(gè)修訂版本，也是此協(xié)議第一個(gè)被廣泛部署的版本。IPv4是互聯(lián)網(wǎng)的核心，也是使用最廣泛的網(wǎng)際協(xié)議版本。
2、IPv6
互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版，由于IPv4最大的問(wèn)題在于網(wǎng)絡(luò)地址資源有限，嚴(yán)重制約了互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展。IPv6的使用，不僅能解決網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量的問(wèn)題，而且也解決了多種接入設(shè)備連入互聯(lián)網(wǎng)的障礙。
3、TCP
傳輸控制協(xié)議（TCP，Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP旨在適應(yīng)支持多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分層協(xié)議層次結(jié)構(gòu)。連接到不同但互連的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的主計(jì)算機(jī)中的成對(duì)進(jìn)程之間依靠TCP提供可靠的通信服務(wù)。

4、6LoWPAN
6LoWPAN是一種基于IPv6的低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，即IPv6overIEEE802.15.4。

5、RPL

低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議（Routing Protocol for LLN），該路由協(xié)議主要用于智能物件網(wǎng)絡(luò)，專為受限的設(shè)備通過(guò)有損（有線的、無(wú)線的）鏈路互聯(lián)構(gòu)成的LLN設(shè)計(jì)的。

硬件層協(xié)議

1. 近距離通信-感應(yīng)層

（1）RFID

射頻識(shí)別（RFID）是Radio Frequency Identification的縮寫。其原理為閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。RFID的應(yīng)用非常廣泛，典型應(yīng)用有動(dòng)物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場(chǎng)管制、生產(chǎn)線自動(dòng)化、物料管理。完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分組成。

（2）Bluetooth

藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信開(kāi)放的全球規(guī)范，它是基于低成本的近距離無(wú)線連接，為固定和移動(dòng)設(shè)備建立通信環(huán)境的一種特殊的近距離無(wú)線技術(shù)連接，一般有效的范圍在10米左右。
藍(lán)牙能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路。

（3）IRdA

IrDA是紅外數(shù)據(jù)組織（Infrared Data Association）的簡(jiǎn)稱，IrDA協(xié)議支持通過(guò)遠(yuǎn)紅外線傳輸數(shù)據(jù)，不僅支持發(fā)送和打印機(jī)服務(wù)，還可以通過(guò)遠(yuǎn)紅外線接口創(chuàng)建多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的連接。在Windows 2000/2003 Server中沒(méi)有集成該協(xié)議，如果要使用遠(yuǎn)紅外線功能，可以使用Windows 2002/2003中提供的支持IrDA協(xié)議的其他軟件。

（4）NFC

NFC的中文簡(jiǎn)稱近場(chǎng)通信技術(shù)，“近場(chǎng)”是指臨近電磁場(chǎng)的無(wú)線電波。。NFC是在非接觸式射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)線互連技術(shù)研發(fā)而成，它為我們?nèi)粘Ｉ钪性絹?lái)越普及的各種電子產(chǎn)品提供了一種十分安全快捷的通信方式，主要應(yīng)用在門禁、考勤、訪客、會(huì)議簽到、巡更等領(lǐng)域。NFC具有人機(jī)交互、機(jī)器間交互等功能。

（5）Dash7

DASH7協(xié)議是一個(gè)開(kāi)放的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，由DASH7聯(lián)盟制定。DASH7采用的是BLAST網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持突發(fā)性的數(shù)據(jù)流傳輸，比如視頻或者音頻。DASH7被定義為低功耗、 中距離、異步通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，來(lái)處理比較小而且突發(fā)的請(qǐng)求命令、響應(yīng)方式的設(shè)備之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，不需要定期的網(wǎng)絡(luò)“握手”或者設(shè)備同步。最大數(shù)據(jù)包的大小為256字節(jié)。在傳輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)包，但是通常會(huì)盡量避免這種情況出現(xiàn)。

2. 近距離蜂窩通信-網(wǎng)絡(luò)層

(1) 2G/3G/4G

2G/3G/4G通信協(xié)議，分別指第二、三、四代移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)議。

(2) 5G

第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。

(3) NB-IOT

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things）成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。NB-IoT聚焦于低功耗、廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。具有覆蓋廣、連接多、速率快、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。

NB-IoT網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的場(chǎng)景應(yīng)用包括智能停車、智能消防、智能水務(wù)、智能路燈、共享單車和智能家電等。

3. 遠(yuǎn)距離非蜂窩網(wǎng)絡(luò)-終端設(shè)備

(1) ZigBee

ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線通信協(xié)議，是一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)上拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全。

ZigBee技術(shù)是一種新型技術(shù)，主要是依靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，它能夠近距離的進(jìn)行無(wú)線連接，屬于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。它的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口可以最多接入6.5萬(wàn)多個(gè)端口，使得它在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)逐漸成為一個(gè)主流技術(shù)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智能家居等領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。

(2) WiFi

由于前幾年家用WiFi路由器以及智能手機(jī)的迅速普及，WiFi協(xié)議在智能家居領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。WiFi協(xié)議最大的優(yōu)勢(shì)是可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)。相對(duì)于ZigBee，采用Wifi協(xié)議的智能家居方案省去了額外的網(wǎng)關(guān)，相對(duì)于藍(lán)牙協(xié)議，省去了對(duì)手機(jī)等移動(dòng)終端的依賴。商用WiFi在城市公共交通、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所的覆蓋，將商用WiFi的場(chǎng)景應(yīng)用潛力表露無(wú)疑。

(3) z-Wave

z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò)的短距離無(wú)線通信技術(shù)。工作頻帶為908.42MHz(美國(guó))~868.42MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kbps，信號(hào)的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過(guò)100m，適合于窄寬帶應(yīng)用場(chǎng)合。

隨著通信距離的增大，設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加，相對(duì)于現(xiàn)有的各種無(wú)線通信技術(shù)，Z-Wave技術(shù)將是最低功耗和最低成本的技術(shù)，有力地推動(dòng)著低速率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)。

(4) LoRa

LoRa(LongRange，遠(yuǎn)距離)是一種調(diào)制技術(shù)，與同類技術(shù)相比，提供更遠(yuǎn)的通信距離。LoRa網(wǎng)關(guān)、煙感、水監(jiān)測(cè)、紅外探測(cè)、定位、排插等廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。作為一種窄帶無(wú)線技術(shù)，LoRa是使用到達(dá)時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)地理定位的。

LoRa定位的應(yīng)用場(chǎng)景：智慧城市和交通監(jiān)控、計(jì)量和物流、農(nóng)業(yè)定位監(jiān)控。

4. 有線通信-設(shè)備連接

(1) MBus

MBus遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)（symphonicmbus），是歐洲標(biāo)準(zhǔn)的2線的二總線，主要用于消耗測(cè)量?jī)x器諸如熱表和水表系列。

(2) USB

USB，是英文UniversalSerialBus（通用串行總線）的縮寫，是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊，是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。

(3) RS232/RS485串口通信協(xié)議

串口通信協(xié)議是指規(guī)定了數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，內(nèi)容包含了起始位、主體數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位及停止位，雙方需要約定一致的數(shù)據(jù)包格式才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)的有關(guān)規(guī)范。在串口通信中，常用的協(xié)議包括RS-232、RS-422和RS-485。
串口通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間，通過(guò)數(shù)據(jù)線按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)汀?span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">大多數(shù)計(jì)算機(jī)(不包括筆記本)都包含兩個(gè)RS-232串口。串口通信也是儀表儀器設(shè)備常用的通信協(xié)議。

(4) Ethernet

Ethernet一般指以太網(wǎng)。 以太網(wǎng)是一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE組織的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了包括物理層的連線、電子信號(hào)和介質(zhì)訪問(wèn)層協(xié)議的內(nèi)容。

以太網(wǎng)有兩類：第一類是經(jīng)典以太網(wǎng)，第二類是交換式以太網(wǎng)，使用了一種稱為交換機(jī)的設(shè)備連接不同的計(jì)算機(jī)。經(jīng)典以太網(wǎng)是以太網(wǎng)的原始形式，運(yùn)行速度從3~10 Mbps不等；而交換式以太網(wǎng)正是廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)，可運(yùn)行在100、1000和10000Mbps那樣的高速率，分別以快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和萬(wàn)兆以太網(wǎng)的形式呈現(xiàn)。 

以上就是關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議的詳解。沒(méi)有一種通信協(xié)議是最好的，也沒(méi)有一種協(xié)議適合每一種部署。企業(yè)技術(shù)人員必須根據(jù)各自情況來(lái)確定哪種協(xié)議最適合。這些決定應(yīng)權(quán)衡一系列因素，從連接設(shè)備的電源需求和這些設(shè)備的位置，到部署所在的地理規(guī)模和功能，再到部署的安全要求。