事實表明，并不是每種物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議都適用于每種部署或設備。在選擇一種協(xié)議之前，請考慮功率和安全性需求。

物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量和覆蓋范圍正在迅速擴大，2020年標志著物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量首次超過非物聯(lián)網(wǎng)在線連接數(shù)量。

根據(jù)市場研究機構IoTAnalytics公司的數(shù)據(jù)，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)設施數(shù)量將達到117億個，而非物聯(lián)網(wǎng)連接(如智能手機和電腦)將達到100億個。研究人員估計，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)連接的數(shù)量將增至309億個。

包括5G和低功耗廣域網(wǎng)在內的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的可用性和擴展推動并支持了大部分增長。

為什么物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議很重要?

物聯(lián)網(wǎng)的好處和價值來自于使各個組件能夠進行通信;這種通信能力是將數(shù)據(jù)從端點設備通過物聯(lián)網(wǎng)管道傳輸?shù)街醒敕掌鞯脑颉?

這種通信是通過物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進行的，它確保從端點設備(如傳感器)發(fā)送的數(shù)據(jù)被連接環(huán)境中的下一步和后續(xù)步驟接收和理解，無論該數(shù)據(jù)的下一步是發(fā)送到另一個端點設備、網(wǎng)關還是應用程序。

總之，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)本身一樣，對物聯(lián)網(wǎng)的存在至關重要。

盡管協(xié)議作為一個集體對于使物聯(lián)網(wǎng)工作至關重要，但協(xié)議并非都是平等的。調查Gartner公司分析師指出，并非所有協(xié)議在任何情況下都有效，或者都能很好地發(fā)揮作用。一些協(xié)議適用于物聯(lián)網(wǎng)在建筑物中的使用，一些協(xié)議適用于物聯(lián)網(wǎng)在建筑物之間的部署，其他協(xié)議適用于國家或全球物聯(lián)網(wǎng)用例。

物聯(lián)網(wǎng)中有多少協(xié)議?

如今有多種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可用，每種協(xié)議都提供某些功能或功能組合，使其優(yōu)于特定物聯(lián)網(wǎng)部署的其他選項。

每個物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議都支持設備到設備、設備到網(wǎng)關或設備到云平臺/數(shù)據(jù)中心的通信，或者這些通信的組合。

地理和特殊位置、功耗需求、電池供電選項、物理障礙的存在和成本等因素決定了哪種協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)部署中是最佳的。

物聯(lián)網(wǎng)架構的不同層是什么?

網(wǎng)絡系統(tǒng)是作為一堆技術構建的;這些通常在參考模型(一種框架)中可視化，技術人員使用參考模型概念化數(shù)據(jù)如何在整個堆棧上通信。

其中最著名的是開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，它列出了七個層。從下到上的層次如下:

（1）物理

（2）數(shù)據(jù)鏈路

（3）網(wǎng)絡

（4）運輸

（5）會話

（6）演講

（7）應用程序

物聯(lián)網(wǎng)也用多層模型來表達。雖然有些使用OSI七層模型，但其他使用的模型包括:

• 三層模型:感知、網(wǎng)絡和應用
• 四層模型:感知、支持、網(wǎng)絡和應用
• 五層模型:感知、傳輸、處理、應用和業(yè)務，或物理、數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡、傳輸和應用

使用中的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通常因層而異。因此，物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)可以有多種協(xié)議，不同的協(xié)議支持不同層的通信，有些協(xié)議跨層橋接示。

例如，藍牙和無線在最底層支持通信，而數(shù)據(jù)分發(fā)服務(DDS)和MQTT在應用層工作。

最常見的協(xié)議

技術人員在構建網(wǎng)絡以服務其物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)時可以從多種通信協(xié)議中進行選擇。最常見的包括以下內容。

（1）AMQP

AMQP是高級消息隊列協(xié)議的簡稱，是用于面向更多消息的中間件的開放標準協(xié)議。因此，無論使用什么消息代理或平臺，它都支持系統(tǒng)之間的消息傳遞互操作性。它提供了安全性和互操作性，以及可靠性，即使在遠距離或在較差的網(wǎng)絡上。它支持通信，即使系統(tǒng)不能同時可用。

（2）藍牙和BLE

藍牙是一種短距離無線技術，使用短波長、超高頻無線電波。它最常用于音頻流，但它也成為無線和連接設備的重要推動者。因此，這種低功耗，低范圍連接選項是個人局域網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)部署的首選。

另一種選擇是低功耗藍牙，其名稱為BLE，這是針對物聯(lián)網(wǎng)連接優(yōu)化的新版本。正如它的名字一樣，BLE比標準藍牙消耗更少的功率，這使得它在許多用例中特別有吸引力，例如健康和健身追蹤器以及消費者端的智能家居設備，以及商業(yè)方面的店內導航。

（3）蜂窩

蜂窩（Cellular）是物聯(lián)網(wǎng)應用中可用的最廣泛和最知名的選項之一，它是長距離通信范圍部署的最佳選擇之一。盡管2G和3G傳統(tǒng)蜂窩標準正在逐步淘汰，但電信公司正在迅速擴大新的高速標準的覆蓋范圍，即4G/LTE和5G。蜂窩網(wǎng)絡提供高帶寬和可靠的通信。它能夠發(fā)送大量數(shù)據(jù)，這是許多物聯(lián)網(wǎng)部署的重要功能。然而，這些功能是有代價的:與其他選項相比，成本和功耗更高。

（4）CoAP

互聯(lián)網(wǎng)工程任務組受限RESTful環(huán)境工作組于2013年推出了受限應用協(xié)議（CoAP），旨在與基于互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一起工作。CoAP依靠用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議建立安全通信，實現(xiàn)多點之間的數(shù)據(jù)傳輸。CoAP通常用于機器對機器(M2M)應用程序，使受約束的設備能夠加入物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，即使存在低帶寬，低可用性和/或低能耗設備。

5.DDS

對象管理組織(OMG)為實時系統(tǒng)開發(fā)了數(shù)據(jù)分發(fā)服務（DDS）。對象管理組織(OMG)將DDS描述為“以數(shù)據(jù)為中心的連接的中間件協(xié)議和API標準”，并解釋說，“它將系統(tǒng)的組件集成在一起，提供低延遲的數(shù)據(jù)連接、極高的可靠性以及業(yè)務和關鍵任務物聯(lián)網(wǎng)應用程序所需的可擴展架構。”該M2M標準支持使用發(fā)布-訂閱模式進行高性能和高度可擴展的實時數(shù)據(jù)交換。

6.LoRa和LoRaWAN

LoRa是一種非蜂窩無線技術，顧名思義，它提供了遠程通信能力。它具有低功耗和安全的數(shù)據(jù)傳輸，適用于M2M應用和物聯(lián)網(wǎng)部署。這是一項專利技術，現(xiàn)在是Semtech射頻平臺的一部分。Semtech是LoRa聯(lián)盟的創(chuàng)始成員之一，現(xiàn)在是LoRa技術的管理機構。LoRa聯(lián)盟還設計并維護了LoRaWAN，這是一種開放的基于云的協(xié)議，使物聯(lián)網(wǎng)設備能夠與LoRa通信。

（7）LWM2M

OMASpecWorks將其輕量級M2M(LWM2M)描述為“為傳感器網(wǎng)絡和M2M環(huán)境需求而設計的設備管理協(xié)議”。該通信協(xié)議專為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和其他M2M應用中的遠程設備管理和遙測而設計;因此，對于處理和存儲能力有限的低功耗設備來說，這是一個很好的選擇。

（8）MQTT

MQTT開發(fā)于1999年，最初被稱為消息隊列遙測傳輸，現(xiàn)在是MQTT。在這一協(xié)議中不再有任何消息隊列。MQTT使用發(fā)布-訂閱體系結構來支持M2M通信。其簡單的消息傳遞協(xié)議適用于受限設備，并支持多個設備之間的通信。它被設計為在低帶寬情況下工作，例如在不可靠的網(wǎng)絡上的傳感器和移動設備。這種功能使其成為連接代碼占用較少的設備以及由于帶寬限制或不可靠連接而具有不同延遲級別的無線網(wǎng)絡的首選。MQTT最初是一個專有協(xié)議，現(xiàn)在是連接物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備的領先開源協(xié)議。

（9）無線網(wǎng)絡

鑒于Wi-Fi在家庭、商業(yè)和工業(yè)建筑中的普及，它是一種常用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。它提供了快速的數(shù)據(jù)傳輸，并能夠處理大量數(shù)據(jù)。Wi-Fi特別適合局域網(wǎng)環(huán)境中短距離到中距離的使用。此外，Wi-Fi的多種標準（在家庭和一些企業(yè)中最常見的是802.11n）為技術人員提供了部署的選擇。然而，許多Wi-Fi標準，包括家庭常用的Wi-Fi標準，對于某些物聯(lián)網(wǎng)用例來說太耗電了，尤其是低功耗/電池供電的設備。這限制了Wi-Fi作為某些部署的選擇。此外，Wi-Fi的低范圍和低可擴展性也限制了其在許多物聯(lián)網(wǎng)部署中使用的可行性。

（10）XMPP

追溯到21世紀初，當時Jabber開源社區(qū)首次為實時人與人之間的通信設計了可擴展消息傳遞和狀態(tài)協(xié)議，現(xiàn)在XMPP用于輕量級中間件中的M2M通信和路由XML數(shù)據(jù)。XMPP支持在網(wǎng)絡上的多個實體之間實時交換結構化但可擴展的數(shù)據(jù)，它最常用于面向消費者的物聯(lián)網(wǎng)部署，例如智能設備。它是由XMPP標準基金會支持的開源協(xié)議。

（11）無線個域網(wǎng)

Zigbee是一種網(wǎng)狀網(wǎng)絡協(xié)議，專為建筑和家庭自動化應用而設計，是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中最流行的網(wǎng)狀協(xié)議之一。Zigbee是一種短距離低功耗協(xié)議，可用于在多個設備上擴展通信。它的傳輸距離比BLE長，但數(shù)據(jù)速率比BLE低。在Zigbee聯(lián)盟的監(jiān)督下，它提供了一個靈活的、自組織的網(wǎng)格、超低功耗和一個應用程序庫。

（12）Z-Wave

Z-Wave是另一種專利選擇，是一種基于低功耗射頻技術的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡通信協(xié)議。與藍牙和Wi-Fi一樣，Z-Wave允許智能設備進行加密通信，從而為物聯(lián)網(wǎng)部署提供一定程度的安全性。它通常用于家庭自動化產(chǎn)品和安全系統(tǒng)，以及商業(yè)應用，例如能源管理技術。它在美國使用908.42MHz無線電頻率;雖然，它的頻率因國家不同而有所不同。Z-Wave由Z-Wave聯(lián)盟提供支持，該聯(lián)盟是一個成員聯(lián)盟，致力于擴展使用Z-Wave的設備的技術和互操作性。

用戶如何選擇正確的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

如今，沒有哪一種是最好的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，也沒有哪一種協(xié)議適合所有部署。

與其相反，企業(yè)技術人員必須根據(jù)他們計劃的物聯(lián)網(wǎng)部署的獨特環(huán)境來確定哪種協(xié)議最適合他們的公司。這些決定應該權衡一系列因素，從連接設備的電力需求和這些設備的位置，到部署位置的地理大小和特征，再到部署的安全要求。