闡述物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的幾種協(xié)議

如上圖所示，本文從以下幾個維度對物聯(lián)網(wǎng)常見的幾種協(xié)議進行闡述。

一、按網(wǎng)絡(luò)四層協(xié)議分類：

NB-IoT，LORA，WIFI，藍牙，zigbee，4G都是需要硬件支撐的。

MQTT，COAP，HTTP都是應(yīng)用層協(xié)議，需要連接服務(wù)器，現(xiàn)在有很多物聯(lián)網(wǎng)平臺，比如阿里云，騰訊云，華為云等等。

所以(MQTT，COAP，HTTP)是居于(NB-IoT，LORA，WIFI，藍牙，zigbee，4G)的上層協(xié)議物理層中。

二、按需要網(wǎng)關(guān)來分類：

不需要網(wǎng)關(guān)：NB-IoT，2G/4G/5G(芯片可以直接跟運營商：移動，聯(lián)通，電信等運營商網(wǎng)絡(luò)通信。)

需要網(wǎng)關(guān)：LORA，WIFI，zigbee(不能直接連上電信運營商，需要通過一個網(wǎng)關(guān)中轉(zhuǎn)才能連接網(wǎng)絡(luò)。)

藍牙設(shè)備之間可以通信。

三、NB-IoT，4G對比：

NB-IoT低功耗，傳輸小數(shù)據(jù)，傳輸速度底，芯片模組和套餐便宜。目前NB基站還較少，不過華為在大力推這個通信方式，相信以后會普及。

2G/4G/5G：傳輸速度快和可以傳輸大的數(shù)據(jù)，但是功耗高，價格貴

WIFI和zigbee對比：

wifi 功耗高，傳輸速率大11-54Mbps，功耗高10-50mA，距離短20-50m。一個路由只能加入較少設(shè)備。

zigbee功耗低，傳輸數(shù)據(jù)慢100Kbps，功耗20mA，可以中繼，距離遠幾百到幾千米。一個zigbee網(wǎng)關(guān)可以加入成千上萬的zigbee設(shè)備。

四、應(yīng)用層協(xié)議：MQTT和COAP對比

1. MQTT

mqtt 是一個基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，這些特點使它適用范圍非常廣泛。

是非常輕量化的通信協(xié)議，開銷很小(固定頭部2字節(jié))，是訂閱/發(fā)布通信方式，可以一對多，多對一。是TCP通信協(xié)議。有三種方式，至多一次：

最多一次：保證盡力交付，

至少一次：保證消息至少傳送一次。但是消息也可以不止一次傳遞。

只有一次：保證每個消息只被對方接收一次。

在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機器與機器(M2M)通信和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫(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協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸層由TCP改為UDP。

基于REST，server的資源地址和互聯(lián)網(wǎng)一樣也有類似url的格式，客戶端同樣有POST，GET,PUT,DELETE方法來訪問server，對HTTP做了簡化。

COAP是二進制格式的，HTTP是文本格式的，COAP比HTTP更加緊湊。

輕量化，COAP最小長度僅僅4B，一個HTTP的頭都幾十個B了

支持可靠傳輸，數(shù)據(jù)重傳，塊傳輸。 確保數(shù)據(jù)可靠到達。

支持IP多播, 即可以同時向多個設(shè)備發(fā)送請求。

非長連接通信，適用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)場景。

3. DDS(Data Distribution Service for Real-Time Systems)，面向?qū)崟r系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布服務(wù)

這是大名鼎鼎的OMG組織提出的協(xié)議，其權(quán)威性應(yīng)該能證明該協(xié)議的未來應(yīng)用前景。

適用范圍：分布式高可靠性、實時傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)通信。目前DDS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防、民航、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

特點：

以數(shù)據(jù)為中心

使用無代理的發(fā)布/訂閱消息模式，點對點、點對多、多對多

提供多大21種QoS服務(wù)質(zhì)量策略

協(xié)議主要實現(xiàn)：

OpenDDS 是一個開源的 C++ 實現(xiàn)

OpenSplice DDS

4. XMPP

XMPP是基于XML的協(xié)議，由于其開放性和易用性，在互聯(lián)網(wǎng)及時通訊應(yīng)用中運用廣泛。相對HTTP，XMPP在通訊的業(yè)務(wù)流程上是更適合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的，開發(fā)者不用花太多心思去解決設(shè)備通訊時的業(yè)務(wù)通訊流程，相對開發(fā)成本會更低。但是HTTP協(xié)議中的安全性以及計算資源消耗的硬傷并沒有得到本質(zhì)的解決。在設(shè)計時都是根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景設(shè)計的，但是個協(xié)議的通病就是根本無法適用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的多樣性，無法適用很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對低功耗、低成本的需求，難以在極低資源的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中運用。

5. HTTP協(xié)議

HTTP協(xié)議是典型的CS通訊模式，由客戶端主動發(fā)起連接，向服務(wù)器請求XML或JSON數(shù)據(jù)。該協(xié)議最早是為了適用web瀏覽器的上網(wǎng)瀏覽場景和設(shè)計的，目前在PC、手機、pad等終端上都應(yīng)用廣泛。

缺點是：

開銷大，消息頭大

HTTP通信方式問題，HTTP的請求/應(yīng)答方式的會話都是客戶端發(fā)起的

安全性差