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最常用的12个物联网协议和标准的数量和覆盖范围

时间:2023-03-17 18:31:29 科技观察

IoT正在迅速扩大。根据研究报告,物联网连接数将在2020年首次超过非物联网在线连接数。物联网协议(包括5G和LPWAN)的可用性和扩展将推动和支持大部分增长。为什么物联网协议很重要?物联网的好处和价值来自使组件能够通信;这种通信能力是将数??据从端点设备通过物联网管道移动到中央服务器的原因。这种通信通过IoT协议进行,确保连接环境中的下一步和后续步骤接收并理解从端点设备(例如传感器)发送的数据,无论该数据接下来是否发送到另一个端点设备或网关或应用。简而言之,物联网协议对于物联网的存在与事物本身一样重要。虽然作为一个集体的协议对于使物联网发挥作用至关重要,但协议并非生而平等。行业专家表示,并非所有协议都能在所有情况下发挥作用或表现良好。一些协议适用于建筑物中的物联网使用,一些协议适用于建筑物之间的物联网部署,还有一些协议适用于国家或全球物联网用例。物联网中有多少种协议?有多种物联网协议可用,每种协议都提供某些功能或特性组合,使其优于特定物联网部署的其他选项。每个IoT协议都支持设备到设备、设备到网关或设备到云或数据中心的通信,或这些通信的组合。地理和特定位置、电源要求、电池电源选项、物理障碍的存在以及成本等因素决定了哪种协议最适合物联网部署。物联网架构的不同层是什么?网络系统构建为技术堆栈;这些通常在参考模型(框架)中可视化,技术人员使用该参考模型来概念化数据在整个堆栈中的通信方式。最著名的是开放系统互连(OSI)模型,它列出了七层。从下到上,层数为:物理数据链路网络传输会议简介应用物联网也以多层模型表示。有些使用OSI七层模型,有些则使用:三层模型:感知、网络和应用四层模型:感知、支持、网络和应用五层模型:感知、传输、处理、应用、业务或物理数据链路、网络、传输和应用程序使用的协议通常因层而异。因此,物联网生态系统可以有多个协议,不同的协议支持不同层的通信,有些协议可以跨层桥接。例如,Bluetooth和Wireless支持最底层的通信,而DataDistributionService(DDS)和MQTT则工作在应用层。最常用的协议技术人员在构建网络以服务其IoT生态系统时可以从多种通信协议中进行选择。最常见的包括以下内容。1.AMQPAMQP是AdvancedMessageQueuingProtocol的缩写,是一种面向更多消息中间件的开放标准协议。因此,它允许系统之间的消息传递互操作性,而不管使用的消息代理或平台如何。它提供安全性和互操作性以及可靠性,即使在长距离或较差的网络上也是如此。即使系统不同时可用,它也支持通信。2、蓝牙和BLE蓝牙是一种使用短波UHF无线电波的短距离无线技术。它最常用于音频流,但它也成为无线和连接设备的重要推动者。因此,这种低功耗、低距离连接选项是个域网和物联网部署的首选。另一种选择是低功耗蓝牙,称为蓝牙LE或BLE,是针对物联网连接优化的新版本。顾名思义,BLE的功耗低于标准蓝牙,这使其对许多用例特别有吸引力,例如消费者端的健康和健身追踪器和智能家居设备以及商业端的店内导航。3.蜂窝蜂窝是物联网应用最广泛和知名的选择之一,它是具有更长通信范围的部署的最佳选择之一。虽然2G和3G传统蜂窝标准现在正在逐步淘汰,但电信公司正在迅速扩大更新的高速标准(即4G/LTE和5G)的覆盖范围。蜂窝提供高带宽和可靠的通信。它能够发送大量数据,这是许多物联网部署的一个重要特征。然而,这些功能是有代价的:比其他选项更高的成本和功耗。4.合作协议IETF受限RESTful环境工作组于2013年针对受限应用协议推出了CoAP,该协议旨在与基于HTTP的物联网系统一起使用。CoAP依靠用户数据报协议来建立安全通信并实现多点之间的数据传输。CoAP通常用于机器对机器(M2M)应用程序,使受限设备即使在存在低带宽、低可用性和/或低能耗设备的情况下也能加入物联网环境。5.DDS对象管理组(OMG)为实时系统开发了数据分发服务。OMG将DDS描述为“以数据为中心的连接的中间件协议和API标准”,并解释说“它集成了系统的组件以提供低延迟数据连接、高可靠性和扩展架构、业务和任务关键型物联网应用程序要求。”M2M标准使用发布-订阅模型来实现高性能和高度可扩展的实时数据交换。6.LoRa和LoRaWANLoRa,或称远程,是一种非蜂窝无线技术,顾名思义,它提供远程通信能力。它为M2M应用程序和物联网部署提供安全数据传输的低功耗。作为作为专有技术,它现在是Semtech射频平台的一部分。Semtech是其创始成员的LoRa联盟现在是LoRa技术的管理机构。LoRa联盟还设计和维护LoRaWAN,这是一个开放的、基于云的协议使设备能够与LoRa通信。7.LWM2MOMASpecWorks将其轻量级M2M(LWM2M)描述为“一种为需求而设计的设备管理协议”。该通信协议专为物联网环境和其他M2M应用中的远程设备管理和遥测而设计;因此,它是处理和存储能力有限的低功耗设备。不错的选择。8.MQTT于1999年开发,最初称为MessageQueuingTelemetryTransport,现在只是MQTT。协议中不再有任何消息队列。MQTT使用发布-订阅架构,实现M2M通信,其简单的消息传递协议适用于受限设备,支持多设备间通信,旨在工作在低带宽情况下,例如不可靠网络上的传感器和移动设备。此功能使其成为代码占用设备,并且由于带宽而具有不同延迟级别的无线网络通常是首选选项idth约束或不可靠的连接。MQTT最初是一种专有协议,现在是连接物联网和工业物联网设备的领先开源协议。9.无线网络Wi-Fi是一种常用的物联网协议,因为它在家庭、商业和工业建筑中无处不在。它提供快速数据传输并能够处理大量数据。Wi-Fi尤其如此此外,多种Wi-Fi标准(802.11n在家庭和一些企业中最常见)为技术人员提供了部署选项。然而,包括标准在内的许多Wi-Fi标准对于某些物联网用例而言过于耗电,尤其是低功耗/电池供电设备。这限制了Wi-Fi作为某些部署的选项。此外,Wi-Fi的低覆盖率和低可扩展性也限制了其在许多物联网部署中使用的可行性。10.XMPP追溯到2000年代初,Jabber开源社区首先设计了可扩展消息传递和在线状态协议(XMPP)用于人与人之间的实时通信,XMPP现在用于轻量级中间件中的M2M通信和路由XML数据。XMPP支持在网络上的多个实体之间实时交换结构化但可扩展的数据,它最常用于面向消费者的物联网部署,例如智能设备。它是XMPP标准基金会支持的开源协议。11.ZigbeeZigbee是一种网状网络协议,专为楼宇和家庭自动化应用而设计,是物联网环境中最流行的网状协议之一。Zigbee是一种短距离和低功耗协议,可用于扩展多个设备之间的通信。它的范围比BLE更长,但数据速率比BLE低。它由Zigbee联盟监督,提供灵活的自组织网格、超低功耗和应用程序库。12.Z-Wave的另一个专有选项Z-Wave是一种基于低功耗射频技术的无线网状网络通信协议。与蓝牙和Wi-Fi一样,Z-Wave允许智能设备通过加密进行通信,为物联网部署提供一定程度的安全性。它常用于家庭自动化产品和安全系统,以及能源管理技术等商业应用。它在美国使用908.42MHz无线电频率;但是,其频率因国家/地区而异。Z-Wave得到Z-Wave联盟的支持,该联盟的成员致力于扩展使用Z-Wave的设备的技术和互操作性。选择正确的物联网协议没有一种通信协议是最好的,也没有一种协议适合所有部署。企业技术人员必须根据其计划的IoT部署的独特情况来确定最适合其组织的协议。这些决策应权衡一系列因素,从连接设备的电源需求和这些设备的位置,到部署的地理规模和功能,再到部署的安全要求。