Apa yang Protokol Komunikasi IoT?
Protokol IoT adalah standar atau “bahasa” digunakan oleh mesin untuk berkomunikasi satu sama lain, atau dengan platform. Berdasarkan fitur dan fungsinya, protokol ini terutama dibagi menjadi 3 jenis: protokol transmisi, protokol komunikasi, dan protokol khusus industri.
Protokol transmisi: digunakan oleh perangkat untuk Jaringan IoT dan menghubungkan dalam subnet, termasuk Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Ethernet, NFC, 3G/ 4G/ 5G dll.
Protokol komunikasi: digunakan untuk transmisi data antar perangkat, beroperasi di atas lapisan jaringan dan menyediakan layanan lapisan aplikasi kepada pengguna. Beberapa protokol komunikasi: MQTT, CoAP, HTTP/HTTPS, Soket Web, AMQP.
Protokol khusus industri: protokol standar dalam industri tertentu untuk memastikan kompatibilitas antar perangkat, sistem, platform oleh berbagai produsen dan merek, seperti JT/T 808 protokol komunikasi terminal kendaraan di Cina.
Pemahaman tentang 7 Protokol Komunikasi IoT:
Di sini Anda akan menemukan beberapa protokol komunikasi yang digunakan dalam industri IoT, termasuk:
1. SISANYA/HTTP
Apa itu REST
ISTIRAHAT (Transfer Negara Perwakilan)adalah gaya arsitektur daripada standar untuk merancang aplikasi jaringan, biasanya menggunakan HTTP sebagai protokol transportnya untuk mengimplementasikan prinsip arsitekturalnya.
Fitur:
- Tanpa kewarganegaraan: Setiap permintaan berisi semua informasi yang diperlukan, dan server tidak mempertahankan status klien.
- Identifikasi Sumber Daya: Di sisi server, status dan fungsionalitas aplikasi dapat dibagi menjadi berbagai sumber daya, yang dipaparkan pada klien. Contoh sumber daya termasuk objek aplikasi, catatan basis data, algoritma, dll.. Setiap sumber daya diberi alamat unik menggunakan URI (Pengidentifikasi Sumber Daya Universal).
- Antarmuka Seragam: Gunakan metode HTTP standar untuk memanipulasi sumber daya, seperti DAPATKAN, POS, MELETAKKAN, MENGHAPUS
Aplikasi:
REST/HTTP terutama bertujuan untuk menyederhanakan arsitektur sistem Internet, dengan cepat mencapai hubungan longgar antara interaksi klien dan server, sehingga mengurangi latensi interaksi. Karena itu, itu cocok untuk aplikasi IoT, memungkinkan pemaparan sumber daya IoT melalui REST, memungkinkan layanan untuk dipanggil oleh aplikasi lain.
2. CoAP
Apa itu CoAP
CoAP (Protokol Aplikasi Terbatas) menawarkan komunikasi yang mudah dan efisien untuk perangkat yang terbatas, menjadikannya ideal untuk pengoperasian dengan daya rendah, bandwidth rendah, dan lingkungan latensi tinggi.
Fitur:
- Kompresi Tajuk: CoAP menampilkan header biner kompak dengan basis 4 byte, diikuti dengan opsi yang diperluas, biasanya menghasilkan header permintaan 10-20 byte.
- Metode dan URI: Mendukung DAPATKAN, MELETAKKAN, POS, HAPUS metode, dan URI untuk mengakses sumber daya server.
- Lapisan Transportasi: Dibangun pada UDP untuk meminimalkan overhead dan mendukung multicast, dengan mekanisme keandalan stop-and-wait yang sederhana.
- Komunikasi Asinkron: Berbeda dengan HTTP, CoAP mendukung komunikasi asinkron, ideal untuk aplikasi M2M.
- Penemuan Sumber Daya: Termasuk format bawaan untuk penemuan sumber daya, sesuai dengan RFC 5785, menggunakan /.well-known/core untuk deskripsi sumber daya.
- cache: Mendukung caching deskripsi sumber daya untuk meningkatkan kinerja.
Aplikasi:
CoAP adalah RESTful API berbasis HTTP yang disederhanakan. CoAP adalah protokol lapisan aplikasi di 6 Tumpukan protokol LoWPAN, cocok untuk jaringan IP komunikasi dengan sumber daya terbatas, seperti sensor berdaya rendah dan sistem tertanam.
3. MQTT
Apa itu MQTT
Protokol MQTT menggunakan pola terbitkan/berlangganan, di mana terminal IoT biasanya terhubung ke broker MQTT melalui TCP. Broker mengelola konten komunikasi melalui topik dan bertanggung jawab untuk meneruskan pesan antar perangkat.
Fitur:
- Model Publikasikan/Berlangganan: Klien dapat mempublikasikan pesan ke suatu topik dan berlangganan untuk menerima pesan dari topik tertentu. Model ini memungkinkan distribusi pesan yang fleksibel.
- Bandwidth Rendah: Header pesannya minimal, biasanya saja 2 byte, mendukung penggunaan bandwidth yang efisien dan membuatnya cocok untuk bandwidth rendah, latensi tinggi, dan jaringan tidak stabil.
- Keandalan: MQTT menawarkan tiga level QoS untuk pengiriman pesan: “paling banyak satu kali,” “setidaknya sekali,” Dan “tepat sekali.”
Aplikasi:
MQTT umumnya cocok untuk pengumpulan data perangkat ke titik akhir (misalnya, Perangkat -> pelayan) dan komunikasi terpusat dalam arsitektur jaringan bintang, dengan broker bertindak sebagai hub. Ini banyak digunakan dalam skenario IoT dan juga telah diadopsi di beberapa aplikasi seluler, seperti Facebook Messenger (secara historis).
4. DDS
Apa itu DDS
DDS (Layanan Distribusi Data) adalah standar middleware yang dibuat untuk sistem waktu nyata. Ini memenuhi tuntutan ketat aplikasi terdistribusi dengan memberikan latensi rendah, throughput tinggi, dan kinerja deterministik.
Fitur:
- Berpusat pada data
- Model Pesan Publikasikan/Berlangganan Tanpa Broker: Dukungan titik-ke-titik, titik-ke-banyak titik, dan komunikasi multipoint-to-multipoint.
- Tawarkan hingga 21 Kualitas Layanan (QoS) Kebijakan
Aplikasi:
Didistribusikan, sangat dapat diandalkan, komunikasi data real-time untuk perangkat. Saat ini, DDS banyak digunakan di bidang-bidang seperti penerbangan sipil dan kontrol industri.
5. AMQP
Apa itu AMQP
AMQP adalah protokol lapisan aplikasi standar terbuka yang dirancang untuk memastikan transmisi pesan dan mekanisme antrian yang andal.
Fitur:
- Protokol Tingkat Kawat: Mengirimkan data melalui jaringan sebagai aliran byte.
- Kompatibilitas tinggi karena standar terbuka
- Fleksibel & Aman: Mendukung berbagai pola pesan, termasuk mempublikasikan/berlangganan dan point-to-point. Ini juga menggabungkan berbagai mekanisme keamanan, seperti enkripsi dan autentikasi.
Aplikasi:
Awalnya digunakan untuk pesan transaksi dalam sistem keuangan, AMQP sekarang terutama digunakan dalam aplikasi IoT untuk komunikasi dan analisis data antara perangkat seluler dan pusat data backend.
6. XMPP
Apa itu XMPP
Sebagai protokol komunikasi standar terbuka, XMPP (Protokol Pesan dan Kehadiran yang Dapat Diperluas) dirancang untuk komunikasi real-time, seperti pesan instan dan informasi kehadiran.
Fitur:
- Model Komunikasi Klien/Server: Klien mengirim permintaan ke server, yang memproses permintaan dan mengirimkan kembali respons atau sumber daya yang sesuai ke klien.
- Jaringan Terdistribusi: Beberapa node independen membentuk jaringan, menghilangkan satu titik kegagalan.
- Klien Sederhana: Klien menangani lebih sedikit tugas, dengan sebagian besar komputasi dilakukan di sisi server.
- XML digunakan untuk mendeskripsikan data, memastikan kompatibilitas lintas platform, meskipun JSON menjadi lebih populer dalam aplikasi modern.
Aplikasi:
XMPP digunakan dalam pesan instan, Manajemen Jaringan, pengiriman konten, alat kolaborasi, berbagi file, bermain game, pemantauan sistem jarak jauh, dan banyak lagi.
7. JMS
Apa itu JMS
JMS (Layanan Pesan Java) adalah API standar platform Java untuk pengiriman pesan dalam aplikasi terdistribusi. Ini memungkinkan aplikasi untuk berkomunikasi melalui antrian pesan, sehingga mencapai asinkron, fleksibel, dan pertukaran pesan yang dapat diandalkan.
Fitur:
- Komunikasi Asinkron: Memungkinkan pengiriman dan penerimaan pesan pada waktu yang berbeda, meningkatkan fleksibilitas dan daya tanggap sistem.
- Daya Tahan Pesan: Memberikan persistensi pesan, memastikan bahwa pesan tidak hilang jika terjadi kegagalan sistem, dan meningkatkan keandalan
- Dukungan Transaksi: JMS menyediakan dukungan transaksi, memastikan atomisitas sekelompok operasi pesan, artinya semua operasi berhasil sepenuhnya atau gagal seluruhnya, sehingga menjamin konsistensi data.
Aplikasi:
JMS sangat ideal untuk aplikasi terdistribusi yang memerlukan perpesanan asinkron, pemisahan sistem, dan keandalan yang tinggi, seperti integrasi aplikasi perusahaan, arsitektur berbasis peristiwa, dan pemrosesan data waktu nyata.
Perbandingan Protokol Komunikasi IoT
| Fitur | DDS | MQTT | AMQP | XMPP | JMS | SISANYA/HTTP | CoAP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Abstraksi | Pub/Sub | Pub/Sub | Pub/Sub | ITU | Pub/Sub | Permintaan/Balasan | Permintaan/Balasan |
| Arsitektur | Ruang data global | Proksi | P2P atau Proksi | ITU | Proksi | Melalui jaminan TCP | P2P |
| QoS | 22 jenis | 3 jenis | 3 jenis | ITU | 3 jenis | Konfirmasikan melalui TCP atau pesan yang dikonfirmasi | Ya |
| Interoperabilitas | Ya | Sebagian | Ya | ITU | TIDAK | Ya | Ya |
| Pertunjukan | 100,000 pesan/s/sub | 1,000 pesan/s/sub | 1,000 pesan/s/sub | ITU | 1,000 pesan/s/sub | 100 permintaan/dtk | 100 permintaan/dtk |
| Waktu nyata | Ya | TIDAK | TIDAK | TIDAK | TIDAK | TIDAK | Ya |
| Lapisan Transportasi | Mendukung UDP dan TCP | TCP | TCP | Tidak ditentukan, biasanya TCP | TCP | UDP | UDP |
| Pemfilteran Langganan | Pemfilteran berdasarkan konten pesan dan berdasarkan topik | Langganan berlapis berdasarkan topik dan konten pesan | Pemfilteran antrian dan pesan | ITU | Konten pesan dan pemfilteran topik | Tidak didukung | Mendukung topik dan multicast |
| Pengkodean | Biner | Biner | Biner | format XML | Biner | Teks biasa | Teks biasa |
| Penemuan Dinamis | Ya | TIDAK | TIDAK | ITU | TIDAK | TIDAK | TIDAK |
| Keamanan | Menyediakan FSS, TLS, dan opsi keamanan lainnya | Nama pengguna/kata sandi sederhana, Enkripsi data SSL | Enkripsi data SASL dan TLS | ITU | Menyediakan FSS, TLS, dukungan API JAAS | Dukungan umum untuk SSL dan TLS | Dukungan umum untuk SSL dan TLS |
Kesimpulan
MQTT, DDS, AMQP, XMPP, JMS, ISTIRAHAT, dan CoAP adalah protokol yang banyak digunakan, masing-masing dengan banyak implementasi, yang mengklaim dukungan untuk komunikasi IoT terbitkan/berlangganan secara real-time. Namun, saat merancang arsitektur sistem IoT tertentu, penting untuk mempertimbangkan kebutuhan komunikasi aktual dalam skenario tersebut—seperti keterbatasan bandwidth, persyaratan latensi, dan keamanan—sebelum memilih protokol yang paling tepat.
Ngobrol sekarang