物聯(lián)網(wǎng)常用協(xié)議及應(yīng)用場(chǎng)景
物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是指在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中用于設(shè)備間通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。根據(jù)不同的作用，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可分為傳輸協(xié)議、通信協(xié)議和行業(yè)協(xié)議。
傳輸協(xié)議：一般負(fù)責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信。例如 Wi-Fi、Ethernet、NFC、 Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G/4G/5G等。這些協(xié)議能夠確保在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的安全性和可靠性。
通訊協(xié)議：主要是運(yùn)行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議，負(fù)責(zé)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及通信。例如 MQTT、CoAP、HTTP等。
行業(yè)協(xié)議：某個(gè)行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。例如車聯(lián)網(wǎng) JT/T808、視頻GB/T 28181等。
1 傳輸協(xié)議
| 協(xié)議 | 協(xié)議描述和應(yīng)用場(chǎng)景 |
| Modbus |
協(xié)議描述：Modbus協(xié)議是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報(bào)文類型。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。 應(yīng)用場(chǎng)景：在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 |
| OPC-UA |
協(xié)議描述：全稱為OPC Unified Architecture（OPC統(tǒng)一架構(gòu)），是一項(xiàng)開源的、獨(dú)立于平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；通過此協(xié)議，使用不同系統(tǒng)的設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)在客戶端和服務(wù)器之間發(fā)送消息進(jìn)行通信。OPC-UA更適用于遠(yuǎn)程訪問。 應(yīng)用場(chǎng)景：適用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，控制系統(tǒng)，制造執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域的制造軟件。 |
| OPC-DA |
協(xié)議描述：OPC-DA適用于單系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問。OPC-DA為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問規(guī)范,定義了包括數(shù)據(jù)值，更新時(shí)間與數(shù)據(jù)品質(zhì)信息的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 應(yīng)用場(chǎng)景：適用于多個(gè)供應(yīng)商設(shè)備和控制應(yīng)用程序之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 |
| LoRa |
協(xié)議描述：LoRa是基于Semtech公司開發(fā)的一種低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)，解決了在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn)的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一。 應(yīng)用場(chǎng)景：主要在智慧城市、智慧建筑、智能家居、智能農(nóng)業(yè)、無線工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。 |
| ZigBee |
協(xié)議描述：ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)?a href="http://m.xsypw.cn/soft/data/43-45/" target="_blank">無線通信協(xié)議，是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)上拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠、安全。ZigBee技術(shù)是一種新型技術(shù)，它最近出現(xiàn)，主要是依靠無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，它能夠近距離的進(jìn)行無線連接，屬于無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。 應(yīng)用場(chǎng)景：在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智能 家居等領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。 |
| Bluetooth |
協(xié)議描述：藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)和語音通信開放的全球規(guī)范，它是基于低成本的近距離無線連接，為固定和移動(dòng)設(shè)備建立通信環(huán)境的一種特殊的近距離無線技術(shù)連接。 應(yīng)用場(chǎng)景：藍(lán)牙能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。 |
藍(lán)牙、WiFi、ZigBee協(xié)議比較：目前來說，WiFi的優(yōu)勢(shì)是應(yīng)用廣泛，已經(jīng)普及到千家萬戶；ZigBee的優(yōu)勢(shì)是低功耗和自組網(wǎng)；UWB無載波無線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是傳輸速率；藍(lán)牙的優(yōu)勢(shì)組網(wǎng)簡單。然而，這3種技術(shù)，也都有各自的不足，沒有一種技術(shù)能完全滿足智能家居的全部要求。 藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)使得短距離無線通信成為可能，但其協(xié)議較復(fù)雜、功耗高、成本高等特點(diǎn)不太適用于要求低成本、低功耗的工業(yè)控制和家庭網(wǎng)絡(luò)。尤其藍(lán)牙最大的障礙在于傳輸范圍受限，一般有效的范圍在10米左右，抗干擾能力不強(qiáng)、信息安全問題等問題也是制約其進(jìn)一步發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用的主要因素。 WiFi也是是一種短距離無線傳輸技術(shù)，可以隨時(shí)接入無線信號(hào)，移動(dòng)性強(qiáng)，比較適合在辦公室及家庭的環(huán)境下應(yīng)用。當(dāng)然WiFi也存在一個(gè)致命缺點(diǎn)。由于WiFi采用的是射頻技術(shù)，通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，比較容易受到外界的干擾。 ZigBee則是國際通行的無線通訊技術(shù)，它的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口可以最多接入6.5萬多個(gè)端口，適合家居、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域使用，而藍(lán)牙和WiFi網(wǎng)端只能接入10個(gè)端口，顯然不能適應(yīng)家庭需要。ZigBee還具有低功耗和低成本優(yōu)勢(shì)。
2通訊協(xié)議
| 協(xié)議 | 協(xié)議描述和應(yīng)用場(chǎng)景 |
| MQTT |
協(xié)議描述：MQTT是基于TCP/IP協(xié)議的一種輕量級(jí)的發(fā)布、訂閱信息傳輸協(xié)議，特點(diǎn)報(bào)文緊湊、輕量可靠、支持QoS等。 應(yīng)用場(chǎng)景：為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)推薦協(xié)議之一，廣泛應(yīng)用于智能硬件、車聯(lián)網(wǎng)、能源、電力等場(chǎng)景。 |
| HTTPS |
協(xié)議描述：HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議，基于請(qǐng)求/響應(yīng)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 應(yīng)用場(chǎng)景：適用于對(duì)設(shè)備硬件和網(wǎng)絡(luò)帶寬充裕的場(chǎng)景。 |
| CoAP |
協(xié)議描述：CoAP（Constrained Application Protocol）是一種在物聯(lián)網(wǎng)世界的類web協(xié)議，使用了請(qǐng)求/響應(yīng)交互模型。協(xié)議設(shè)計(jì)精煉， 采用 UDP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適用在資源受限的低功耗設(shè)備上，尤其是NB-IoT的設(shè)備使用。 應(yīng)用場(chǎng)景：在水表、電表等資源受限的低功耗設(shè)備上應(yīng)用廣泛。 |
| TCP | 協(xié)議描述：廠商內(nèi)部發(fā)展和采用的標(biāo)準(zhǔn)。私有協(xié)議具有靈活性，它往往會(huì)在某個(gè)公司或者組織內(nèi)部使用，按需定制，升級(jí)方便，靈活性好。具體實(shí)現(xiàn)需要客戶手動(dòng)部署。 |
| UDP |
協(xié)議描述：UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是一種無連接的協(xié)議，它不提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院土骺刂疲哂休^低的時(shí)延和較少的開銷。 應(yīng)用場(chǎng)景：主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備之間的快速通信，包括實(shí)時(shí)視頻和音頻流傳輸、傳感器數(shù)據(jù)采集和控制信號(hào)發(fā)送、廣播和組播等。由于UDP協(xié)議具有低時(shí)延、少開銷、無需建立連接等特點(diǎn)，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)中對(duì)快速傳輸和實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用場(chǎng)景。 |
MQTT、CoAP協(xié)議比較：MQTT是多對(duì)多通訊協(xié)議用于在不同客戶端之間通過中間代理傳送消息，解耦生產(chǎn)者與消費(fèi)者，通過使得客戶端發(fā)布，讓代理決定路由并且拷貝消息。雖然MQTT支持一些持久化，最好還是作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊總線。 CoAP主要是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，用于在客戶端與服務(wù)器之間傳輸狀態(tài)信息。雖然支持觀察資源，CoAP最好適合狀態(tài)傳輸模型，不是完全基于事件。 MQTT客戶端建立長連接TCP，這通常表示沒有問題，CoAP客戶端與服務(wù)器都發(fā)送與接收UDP數(shù)據(jù)包，在NAT環(huán)境中，隧道或者端口轉(zhuǎn)發(fā)可以用于允許CoAP，或者像LWM2M，設(shè)備也許會(huì)先初始化前端連接。 MQTT不提供支持消息打類型標(biāo)記或者其他元數(shù)據(jù)幫助客戶端理解，MQTT消息可用于任何目的，但是所有的客戶端必須知道向上的數(shù)據(jù)格式以允許通訊，CoAP，相反地，提供內(nèi)置支持內(nèi)容協(xié)商與發(fā)現(xiàn)，允許設(shè)備相互探測(cè)以找到交換數(shù)據(jù)的方式。
3行業(yè)協(xié)議
| 協(xié)議 | 協(xié)議描述和應(yīng)用場(chǎng)景 |
| GB/T28181 |
協(xié)議描述：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28181—2016《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》,是視頻監(jiān)控領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)。 應(yīng)用場(chǎng)景：視頻聯(lián)網(wǎng)傳輸和設(shè)備控制。 |
| JT/T808 |
協(xié)議描述：《道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式》，主要用于“兩客一危”車輛。 應(yīng)用場(chǎng)景：交通行業(yè)應(yīng)用。 |
| GB3761 |
協(xié)議描述：是一種國標(biāo)電表協(xié)議插件，采用新型的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，將電能表的實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，提供給計(jì)量系統(tǒng)，并能進(jìn)行電能的實(shí)時(shí)記錄、統(tǒng)計(jì)、抄表和結(jié)算等。 應(yīng)用場(chǎng)景：電表。 |
| DL/T645 |
協(xié)議描述：DL/T 645是多功能電能表與數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換式的物理連接和協(xié)議的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)備依據(jù)協(xié)議采用中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出的DL/T 645-2007《多功能電能表》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與多功能電能表的信息通信。 應(yīng)用場(chǎng)景：電表。 |
| IEC104 |
協(xié)議描述：IEC104規(guī)約由國際電工委員會(huì)制定。IEC104規(guī)約把IEC101的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDU）用網(wǎng)絡(luò)規(guī)約TCP/IP進(jìn)行傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為遠(yuǎn)動(dòng)信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了通信規(guī)約依據(jù)。采用104規(guī)約組合101規(guī)約的ASDU的方式后,可很好的保證規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和通信的可靠性。 應(yīng)用場(chǎng)景：電力、城市軌道交通。 |
| HJ212 |
協(xié)議描述：《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》環(huán)保行業(yè)中使用的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 應(yīng)用場(chǎng)景：環(huán)保行業(yè)。 |
| SL651 |
協(xié)議描述：《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》，水文監(jiān)測(cè)等設(shè)備需要遵循該規(guī)范。 應(yīng)用場(chǎng)景：水文監(jiān)測(cè)。 |
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