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近日，專注于物聯網的市場研究機構IoT Analytics發布了其最新的《物聯網通信協議應用報告2022》，跟蹤物聯網各層協議發展現狀和未來趨勢。當前，全球已有超過120億的物聯網連接，各類設備通過物聯網連接，會產生大量以往很難獲取的有效數據。當前，數據作為生產要素已成為全球共識，物聯網數據的價值化具有廣闊的前景，能為各行業數字化發展提供強力支撐。然而，物聯網數據的價值化，其起點是數據要能夠快速、有效、準確獲取，僅僅將設備連接起來遠遠不足以支持設備通信，還需要多個層面的協議的協助，形成物聯網通信的“語言”，才能實現暢通通信。

多層級成熟的協議，助力物聯網應用落地

實現萬物互聯，相應的互聯互通協議必不可少。協議是一組能夠在網絡環境中實現不同機器或設備的有效通信、數據交換的規則，類似于人們之間用來交流的語言，需要通過一些方式，使交流語言統一，從而實現有效交流。

在互聯互通方面，物聯網的架構也參考了計算機網絡經典的五層架構，即物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層，每一層都需要有專門的協議，才能實現物聯網應用落地。常用的物聯網協議包括：

物理層：根據計算機網絡對于物理層的定義，一臺計算機要想訪問其他計算機，首先要做是把這臺計算機和其他計算機連起來，通過光纜、雙絞線、無線電波等方式實現計算機之間的相互連接，這些硬件就構成了網絡的物理層。對于物聯網來說，USB、串口通信協議等構成了物理層的主要協議。USB（通用串行總線），是一個外部總線標準，用于規范電腦與外部設備的連接和通訊；串口通信協議一般包括RS-232、RS-422和RS-485等，規定了數據包的內容，包含起始位、主體數據、校驗位及停止位，雙方需要約定一致的數據包格式才能正常收發數據的有關規范。

數據鏈路層：數據鏈路層協議是我們比較熟悉的各類通信協議，既包括2G/3G/4G/5G/NB-IoT、LoRaWAN、Sigfox等遠距離通信協議，也包括WiFi、藍牙、Zigbee、NFC等近距離通信協議。由于這些協議具有一定的技術門檻，且形成相應的產業生態和技術陣營，這一層的協議目前已成為物聯網領域最為熱門的領域，也驅動物聯網連接數的快速增長。

網絡層和傳輸層：包括IPv4、IPv6這些互聯網協議，以及在此基礎上的創新，例如6LowPan，即IPv6 overLR-WPAN（基于IPv6的低速無線個域網標準），在IEEE802 15.4規定了物理層和媒體訪問控制層標準基礎上，引入IPv6滿足不同設備制造商的設備間的互聯和互操作性，制定統一的網絡層標準。

應用層：應用層主要包括MQTT協議、CoAP協議等，其中MQTT提供了訂閱/發布兩種消息模式，更為簡約、輕量，易于使用，特別適合于受限環境（帶寬低、網絡延遲高、網絡通信不穩定）的消息分發；CoAP是一種在物聯網世界的類Web協議，適用于需要通過標準互聯網網絡進行遠程控制或監控的小型低功率傳感器、開關、閥門和類似的組件。

聯網協議呈現出5個特點

針對物聯網協議，IoT Analytics調研了全球200名企業高管，得出當前物聯網協議呈現出的5個特點。

01

任何一個協議能夠適配所有場景

不存在一個“放之四海而皆準”的物聯網協議，業界對此已有共識，同時這一特點也給物聯網應用造成一定的影響。IoT Analytics調研的樣本中，73%的受訪者指出，管理各種數據格式和協議延緩了他們擴展項目速度。盡管如此，企業仍然要面對多樣的物聯網協議，因為物聯網市場的碎片化，反映到物聯網協議也不例外，雖然在特定行業中，一些協議占據主導地位，但仍然不能適配所有場景。

因此，在物聯網項目應用過程中，供應商和客戶應該考慮多重因素，選擇合適的協議組合。例如，應用層的MQTT和數據鏈路層的NB-IoT 是兼容的，可以在穩定的網絡中無缺陷地協同工作。然而，在一個惡劣的接收環境下，需要充分考慮物聯網設備是否電池供電、傳輸的數據量有多大、網絡環境是否穩定、消息優先級，這些是初期需要考慮的問題。

更復雜的是，特定設備可能只支持專有協議，這些協議是由單個組織或個人創建和擁有，通常使它們與其他標準硬件不兼容。這種情況下，就需要一個協議轉換器。因此，當被問及連接設置問題時，大多數受訪者提到互操作性是一個棘手的問題。

02

越來越多技術人員采用物聯網專用協議

IoT Analytics研究表明，使用專為物聯網定制的協議的連接份額預計將在未來兩年內實現超過11%的增速，其中MQTT和CoAP兩種協議將實現引領。這兩種協議在各方面都符合物聯網網絡的要求，它們具有輕量級（尤其是低功耗對于電池供電的設備至關重要）、開銷低（消息大小更小）的特點，非常適合傳感器網絡的應用。對于設備到中間件之間的連接場景，MQTT在未來兩年的連接份額預計會增加29%以上；在中間件和應用程序之間的連接場景，CoAP是預計增長最快的物聯網協議，未來兩年內預計將增長30%以上。

03

軟件對于管理物聯網連接變得越來越重要

軟件作為連接設置的組成部分，隨著物聯網協議的興起，其重要性不斷增長。過去10到15年中，由于軟件功能的發展，連接變得更為簡單，大多數項目都是在內部完成的，包括數據分析和可視化。與此同時，出現了管理連接的各類新工具，物聯網平臺、協議轉換器和其他中間件等工具是解決連接難題的組成部分。例如，針對物聯網平臺，大多數受訪者表示其都在采用微軟Azure IoT或AWS IoT等平臺工具，協議轉換器方面，PTC Kepware和Matrikon是使用最多的工具。

04

選擇新協議時，易用性和可靠性最關鍵

找到適合每個項目需求的正確物聯網協議至關重要。例如，MQTT更加集中，更適合低帶寬、遠程位置的連接；相比之下，DDS是分散的，功能更豐富，可以適應高性能網絡。因此，在協議選擇時，需要比較潛在的物聯網協議及其屬性。根據IoT Analytics的研究，協議的易用性是最具影響力的因素，排在20多種特征中最首要的位置。另外，可靠性也受到高度重視。

05

選擇物聯網協議已成為多方聯合推進的工作

物聯網應用的特征會影響決策過程，并有利于特定的協議，決策者必須對它們進行詳細的評估。IoT Analytics調研報告顯示，88%的受訪者表示，董事會/管理層擁有最終決策權，這一事實凸顯了物聯網協議的選擇決策對公司的重要意義。物聯網協議的選擇是一項艱巨的任務，涉及許多利益相關方，IoT Analytics調研的結果顯示，六個部門參與了這一過程，包括IT/技術部門和財務部門。同時，不同國家/地區針對物聯網協議選擇的決議有明顯的差異，北美公司對物聯網協議的選擇似乎有一個更具協作性的戰略，相反，94%的歐洲受訪者認為董事會/管理層是新物聯網協議的決策者。

物聯網的項目部署是一個相對長期的過程，前期一些決策會影響物聯網項目是否能夠最終成功，物聯網協議選擇也是前期決策的一個關鍵點，隨著聯網設備數量的增加，物聯網協議采用的重要性持續增長。