在物聯(lián)網(wǎng)傳輸過程中,通常會用到哪些物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議呢?讓我們一起去了解一下:

想物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議入門?看這一篇內(nèi)容就夠啦

一、MQTT協(xié)議。

消息隊列遙測傳輸協(xié)議(
MessageQueueTelemetryTransport,
MessageQueueTelemetryTransport,MQTT)是IBM的AndyStanford-Clark和Arcom的ArlenNipper1999年為一項將石油管道連接到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的項目而開發(fā)的。MQTT協(xié)議在設(shè)計之初就具有以下特點,以滿足低能耗、低網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求:

實施簡單。
為數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)質(zhì)量。
重量輕,帶寬占用少。
可以傳送任何類型的資料。
持續(xù)會話(Session)
經(jīng)過幾年的發(fā)展,MQTT協(xié)議已經(jīng)不僅僅關(guān)注于嵌入式系統(tǒng),它還關(guān)注于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。
簡言之,MQTT協(xié)議具有以下特征:
應(yīng)用層協(xié)議,基于TCP協(xié)議。
使用C/S結(jié)構(gòu)。
在訂閱/發(fā)布模式下,消息的發(fā)送方與接收方進(jìn)行解耦。
QoS(QualityofService)提供3種類型的消息:至多一次,最少一次,每次一條。
接收和發(fā)送消息都是異步的,發(fā)送方不需要等待接收方的回應(yīng)。
一個MQTT協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)包括代理以及連接到代理的多個客戶端,如圖2-1所示。
MQTT協(xié)議能夠為大量低功率、不可靠的工作網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供通信保障。而且在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景,很多安卓應(yīng)用程序的推送功能都是基于MQTT協(xié)議實現(xiàn)的,有些IM的實現(xiàn)也是基于MQTT協(xié)議。

二、MQTT-SN協(xié)定
SensorNetwork(MQTT-SN)協(xié)議是MQTT協(xié)議的一個傳感器版本。盡管MQTT協(xié)議是輕量的應(yīng)用層協(xié)議,但MQTT是在TCP協(xié)議棧之上運行的,而TCP協(xié)議對一些計算能力和電力都非常有限的設(shè)備,如傳感器,不太適用。
MQTT-SN運行于UDP協(xié)議之上,同時保留了MQTT協(xié)議訂閱、發(fā)布等的主要信令和功能。MQTT-SN協(xié)議引入了MQTT-SN網(wǎng)關(guān)這個角色,該網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將MQTT-SN協(xié)議轉(zhuǎn)換成MQTT協(xié)議,并與MQTTBroker在遠(yuǎn)端通信。該MQTT-SN協(xié)議支持自動網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)。圖2-2顯示了MQTT-SN協(xié)議的通信模型。

三、可交換協(xié)議。

ConstrainedApplicationProtocol是一個協(xié)議,它運行在一個資源相對緊張的設(shè)備上。通常情況下,CoAP協(xié)議也運行在UDP協(xié)議上。

這個CoAP協(xié)議設(shè)計得很簡單,最小的包只有4字節(jié)。CoAP協(xié)議采用C/S體系結(jié)構(gòu),交互模式與HTTP協(xié)議的請求-響應(yīng)相似。通過與
coap://192.168.1.150:5683/2ndfloor/temperature相似的URL,設(shè)備可以識別實體,并使用與HTTP相似的PUT、GET、POST、DELET請求指令獲取或修改該實體的狀態(tài)。

與此同時,CoAP提供了一個觀測模式,觀察者可以通過OBSERVE指令指示被觀測的實體對象到CoAP服務(wù)器。隨著實體對象的狀態(tài)改變,觀察者可以接收到實體對象的最新狀態(tài),這與MQTT協(xié)議中的訂閱功能相似。圖2-3顯示了CoAP協(xié)議的通信模型。

四、LwM2M協(xié)議
LwM2M(
LightweightMachine-To-Machine)協(xié)議是一組適用于物聯(lián)網(wǎng)的輕量級協(xié)議,由OpenMobileAlliance(OMA)定義。該系統(tǒng)采用RESTful接口,提供設(shè)備的訪問、管理和通信功能,還支持資源相對緊張的設(shè)備。圖2-4中顯示了LwM2M協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。

底層的LwM2M協(xié)議使用CoAP協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)和信令。但是在LwM2M的體系結(jié)構(gòu)中,CoAP可以運行在UDP或SMS(SMS)上,通過DTLS(數(shù)據(jù)報安全傳輸層)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全傳輸。
LwM2M協(xié)議體系結(jié)構(gòu)主要包括三個實體:LwM2MBootstrapServer,LwM2MServer和LwM2MClient。
LwM2MBootstrapServer負(fù)責(zé)引導(dǎo)LwM2MClient注冊并訪問LwM2MServer,然后,LwM2MServer和LwM2MClient通過該協(xié)議指定的接口進(jìn)行交互。

五、HTTP協(xié)議
如前所述,物聯(lián)網(wǎng)也是因特網(wǎng),HTTP這一在因特網(wǎng)上廣泛使用的協(xié)議,在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下,也可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。
對于某些計算和硬件資源比較豐富的設(shè)備,例如運行Android操作系統(tǒng)的設(shè)備,完全可以通過HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和下載,就像是在開發(fā)移動應(yīng)用一樣。通過HTTP協(xié)議上運行的WebSocket,設(shè)備還可以主動從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)。

六、LoraWan協(xié)議。
LoRaWAN協(xié)議是由LoRa聯(lián)盟提出并推廣的低功率WAN協(xié)議,它與前面介紹的幾個協(xié)議有所不同。CoAP協(xié)議運行在MQTT和CoAP之間,底層使用TCP或UDP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,整個協(xié)議棧運行在IP網(wǎng)絡(luò)上。其中,LoRaWAN協(xié)議是物理層/數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,它解決了設(shè)備不在IP網(wǎng)絡(luò)上就無法接入互聯(lián)網(wǎng)的問題。
羅拉(LongRange)是一種無線通信技術(shù),其特點是使用距離遠(yuǎn),耗電低。在上述場景中,用戶可以使用LoRaWAN技術(shù)組織網(wǎng)絡(luò),并將LoRa的模塊安裝到工程設(shè)備上。
利用LoRa的中繼設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送到位于隧道外的具有Internet接入的LoRa網(wǎng)關(guān),LoRa網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)封裝成可在IP網(wǎng)絡(luò)中通過TCP協(xié)議或UDP協(xié)議(如MQTT協(xié)議)進(jìn)行傳輸,然后發(fā)送到云端的數(shù)據(jù)中心。

七、NB-IoT協(xié)定
與LoRaWAN協(xié)議一樣,NB-IoT協(xié)議是一種將設(shè)備連接到因特網(wǎng)物理層/數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議。
不像LoRA,NB-IoT協(xié)議建立并運行于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,它消耗更少的帶寬,并且可以直接部署到現(xiàn)有的GSM或LTE網(wǎng)絡(luò)中。該設(shè)備安裝了支持NB-IoT的芯片和對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)卡,并與NB-IoT基站相連,從而能夠上網(wǎng)。另外NB-IoT協(xié)議不需要網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,與LoRaWAN協(xié)議不同,接入設(shè)備可以直接使用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
與傳統(tǒng)基站相比,NB-IoT協(xié)議增益提高了20dB左右,可以覆蓋以前信號難以覆蓋的地下車庫、管道、地下室等區(qū)域。