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新闻来源:新物联Newiot整理       发布时间:2020/11/20       共计:474 浏览

在物联网传输过程中,通常会用到哪些物联网协议呢?让我们一起去了解一下:


一、MQTT协议。

消息队列遥测传输协议(MessageQueueTelemetryTransport,MessageQueueTelemetryTransport,MQTT)是IBM的AndyStanford-Clark和Arcom的ArlenNipper1999年为一项将石油管道连接到卫星网络的项目而开发的。MQTT协议在设计之初就具有以下特点,以满足低能耗、低网络带宽的需求:
实施简单。
为数据传输提供服务质量。
重量轻,带宽占用少。
可以传送任何类型的资料。
持续会话(Session)
经过几年的发展,MQTT协议已经不仅仅关注于嵌入式系统,它还关注于物联网领域。
简言之,MQTT协议具有以下特征:
应用层协议,基于TCP协议。
使用C/S结构。
在订阅/发布模式下,消息的发送方与接收方进行解耦。
QoS(QualityofService)提供3种类型的消息:至多一次,最少一次,每次一条。
接收和发送消息都是异步的,发送方不需要等待接收方的回应。
一个MQTT协议的体系结构包括代理以及连接到代理的多个客户端,如图2-1所示。
MQTT协议能够为大量低功率、不可靠的工作网络环境下的物联网设备提供通信保障。而且在移动互联网领域也有很好的应用前景,很多安卓应用程序的推送功能都是基于MQTT协议实现的,有些IM的实现也是基于MQTT协议。


二、MQTT-SN协定
SensorNetwork(MQTT-SN)协议是MQTT协议的一个传感器版本。尽管MQTT协议是轻量的应用层协议,但MQTT是在TCP协议栈之上运行的,而TCP协议对一些计算能力和电力都非常有限的设备,如传感器,不太适用。
MQTT-SN运行于UDP协议之上,同时保留了MQTT协议订阅、发布等的主要信令和功能。MQTT-SN协议引入了MQTT-SN网关这个角色,该网关负责将MQTT-SN协议转换成MQTT协议,并与MQTTBroker在远端通信。该MQTT-SN协议支持自动网关发现。图2-2显示了MQTT-SN协议的通信模型。


三、可交换协议。
ConstrainedApplicationProtocol是一个协议,它运行在一个资源相对紧张的设备上。通常情况下,CoAP协议也运行在UDP协议上。
这个CoAP协议设计得很简单,最小的包只有4字节。CoAP协议采用C/S体系结构,交互模式与HTTP协议的请求-响应相似。通过与coap://192.168.1.150:5683/2ndfloor/temperature相似的URL,设备可以识别实体,并使用与HTTP相似的PUT、GET、POST、DELET请求指令获取或修改该实体的状态。
与此同时,CoAP提供了一个观测模式,观察者可以通过OBSERVE指令指示被观测的实体对象到CoAP服务器。随着实体对象的状态改变,观察者可以接收到实体对象的最新状态,这与MQTT协议中的订阅功能相似。图2-3显示了CoAP协议的通信模型。


四、LwM2M协议
LwM2M(LightweightMachine-To-Machine)协议是一组适用于物联网的轻量级协议,由OpenMobileAlliance(OMA)定义。该系统采用RESTful接口,提供设备的访问、管理和通信功能,还支持资源相对紧张的设备。图2-4中显示了LwM2M协议的体系结构。
底层的LwM2M协议使用CoAP协议来传输数据和信令。但是在LwM2M的体系结构中,CoAP可以运行在UDP或SMS(SMS)上,通过DTLS(数据报安全传输层)实现数据的安全传输。
LwM2M协议体系结构主要包括三个实体:LwM2MBootstrapServer,LwM2MServer和LwM2MClient。
LwM2MBootstrapServer负责引导LwM2MClient注册并访问LwM2MServer,然后,LwM2MServer和LwM2MClient通过该协议指定的接口进行交互。


五、HTTP协议
如前所述,物联网也是因特网,HTTP这一在因特网上广泛使用的协议,在适当的环境下,也可以应用于物联网。
对于某些计算和硬件资源比较丰富的设备,例如运行Android操作系统的设备,完全可以通过HTTP协议进行数据上传和下载,就像是在开发移动应用一样。通过HTTP协议上运行的WebSocket,设备还可以主动从服务器接收数据。


六、LoraWan协议。
LoRaWAN协议是由LoRa联盟提出并推广的低功率WAN协议,它与前面介绍的几个协议有所不同。CoAP协议运行在MQTT和CoAP之间,底层使用TCP或UDP协议进行数据传输,整个协议栈运行在IP网络上。其中,LoRaWAN协议是物理层/数据链路层协议,它解决了设备不在IP网络上就无法接入互联网的问题。
罗拉(LongRange)是一种无线通信技术,其特点是使用距离远,耗电低。在上述场景中,用户可以使用LoRaWAN技术组织网络,并将LoRa的模块安装到工程设备上。
利用LoRa的中继设备将数据发送到位于隧道外的具有Internet接入的LoRa网关,LoRa网关再将数据封装成可在IP网络中通过TCP协议或UDP协议(如MQTT协议)进行传输,然后发送到云端的数据中心。


七、NB-IoT协定
与LoRaWAN协议一样,NB-IoT协议是一种将设备连接到因特网物理层/数据链路层的协议。
不像LoRA,NB-IoT协议建立并运行于蜂窝网络中,它消耗更少的带宽,并且可以直接部署到现有的GSM或LTE网络中。该设备安装了支持NB-IoT的芯片和对应的物联网卡,并与NB-IoT基站相连,从而能够上网。另外NB-IoT协议不需要网关进行协议转换,与LoRaWAN协议不同,接入设备可以直接使用IP网络进行数据传输。
与传统基站相比,NB-IoT协议增益提高了20dB左右,可以覆盖以前信号难以覆盖的地下车库、管道、地下室等区域。

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