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协议标准

硬件配置

发表人:qianyy0701 发表时间:2020/11/24 8:50:00  

 

 本栏论题: 物联网协议:物联网标准和协议指南有哪些?  [932]

    物联网协议是物联网技术栈的关键部分-如果没有它们,硬件将变得无用,因为物联网协议使它能够以结构化和有意义的方式交换数据。从这些传输的数据中,可以为最终用户提取有用的信息,并且由于此,整个部署变得经济上有利可图,尤其是在IoT设备管理方面。
   
      在谈论物联网时,我们总是在考虑交流。传感器,设备,网关,服务器和用户应用程序之间的交互是使物联网成为现实的基本特征。但是,使所有这些聪明的东西都可以交谈和交互的是IoT协议,可以将其视为IoT设备用于通信的语言。
   
      物联网协议概述
   
      约束应用协议(CoAP)
   
      现有的Internet基础架构可免费使用且可用于任何IoT设备,但对于大多数IoT用例而言,它通常被证明过于沉重且耗能。由IETF约束RESTful环境工作组创建并于2013年启动,约束应用协议(CoAP)旨在转换HTTP模型,以便可以在限制性设备和网络环境中使用。
   
      CoAP旨在满足基于HTTP的IoT系统的需求,它依靠用户数据报协议(UDP)在端点之间建立安全通信。通过允许广播和多播,UDP能够将数据传输到多个主机,同时保持通信速度和低带宽使用率,这使其非常适合通常在资源受限的M2M环境中使用的无线网络。CoAP与HTTP共享的另一件事是RESTful体系结构,该体系结构支持应用程序端点之间的请求/响应交互模型。而且,CoAP采用基本的HTTP get,post,put和delete方法,因此在客户端之间进行交互时可以避免歧义。
   
      CoAP具有服务质量,用于控制发送的消息并将消息相应地标记为“可确认”或“不可确认”,这表明收件人是否应返回“确认”。CoAP的其他有趣功能是它支持内容协商和资源发现机制。除了传输IoT数据外,CoAP还利用数据报传输层安全性(DTLS)在传输层中安全地交换消息。CoAP完全满足了极轻协议的需求,以满足电池供电或低能耗设备的需求。总而言之,CoAP与现有的基于Web服务的IoT系统非常匹配。
   
      消息队列遥测传输(MQTT)
   
      消息队列遥测传输可能是迄今为止工业物联网中最广泛采用的标准,是一种轻量级的发布/订阅类型(pub / sub)消息传递协议。MQTT专为电池供电的设备而设计,其架构简单轻巧,为设备提供了低功耗。它基于TCP / IP协议,特别为不可靠的通信网络而设计,以应对近年来出现在网络中的小型廉价低功耗对象数量日益增长的问题。
   
      MQTT基于订户,发布者和代理模型。在模型中,发布者的任务是收集数据,并通过中介层(即代理)将信息发送给订户。另一方面,代理的作用是通过交叉检查发布者和订阅者的授权来确保安全。MQTT提供了三种实现此目的的方式(服务质量),借助该方式,发布者可以定义其消息的质量:
   
    1. QoS0(最多一次):可靠性最低的模式,但最快的模式。发送出版物,但未收到确认。
    2. QoS1(至少一次):确保消息至少被传递一次,但是可能会收到重复消息。
    3. QoS2(恰好一次):最可靠的模式,同时最消耗带宽。控制重复项以确保仅将邮件传递一次。
   
      MQTT在电表,车辆,检测器以及工业或卫生设备等物联网设备中得到广泛应用,因此可以很好地满足以下需求:
   
    1. 最小带宽使用
    2. 通过无线网络操作
    3. 低能耗
    4. 必要时具有良好的可靠性
    5. 很少的处理和内存资源
   
      尽管具有其特性,但是由于某些事实通过TCP传输消息并管理长主题名称,因此MQTT对于某些限制性很强的设备可能会出现问题。这可以通过使用UDP并支持主题名称索引的MQTT-SN变体解决。但是,尽管MQTT被广泛采用,但它不支持定义明确的数据表示和设备管理结构模型,这使其数据管理和设备管理功能的实现完全针对特定平台或特定于供应商。
   
      WIFI
   
      创建Wi-Fi网络要求设备能够发送无线信号,这意味着电话,计算机或路由器等设备。在家里,路由器用于将Internet连接从公共网络传输到私人家庭或办公室网络。WiFi提供Internet连接到一定范围内的附近设备。使用WiFi的另一种方法是创建WiFi热点,即电话或计算机可以通过广播信号与其他设备共享无线或有线Internet连接。
   
      WiFi使用在特定频率(例如2.4 GHz或5 GHz信道)上广播信息的无线电波。两个频率范围均具有多个信道,不同的无线设备可以通过这些信道工作,这有助于分配负载,从而不会中断设备的各个连接。这在很大程度上防止了无线网络的溢出。
   
      标准WiFi连接的典型范围是100米。但是,最常见的范围限于10-35米。有效的网络覆盖范围受到天线强度或传输频率的极大影响。WiFi Internet连接的范围和速度取决于环境以及它提供内部还是外部覆盖。因此,使用WiFi互联网连接的各种设备的速度随着计算机接近主信号源而增加,而速度随着计算机远离信号源而降低。
   
      ZigBee
   
      基于ZigBee的网络的特点是功耗低,吞吐量低(高达250 kbps),节点之间的连接范围为100米。典型的应用包括传感器网络,个人网络(WPAN),家庭自动化,警报系统和监视系统。
   
      它的初始规范在2003年被确认为IEEE标准,并且与之兼容的首个OEM模块ZigBee于2006年初开始批量销售。
   
      ZigBee被开发为自配置

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