Apa itu Protokol komunikasi IoT?
Protokol IoT adalah standard atau “bahasa” digunakan oleh mesin untuk berkomunikasi antara satu sama lain, atau dengan platform. Berdasarkan ciri dan fungsi mereka, Protokol ini dibahagikan kepada 3 jenis: Protokol penghantaran, Protokol komunikasi, dan protokol khusus industri.
Protokol penghantaran: digunakan oleh peranti untuk Rangkaian IoT dan menyambung dalam subnet, termasuk Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Ethernet, NFC, 3G/ 4g/ 5g dll.
Protokol komunikasi: digunakan untuk penghantaran data antara peranti, beroperasi di atas lapisan rangkaian dan sediakan perkhidmatan lapisan aplikasi kepada pengguna. Beberapa protokol komunikasi: MQTT, COAP, Http/https, WebSocket, Amqp.
Protokol khusus industri: Protokol standard dalam industri tertentu untuk memastikan keserasian antara peranti, sistem, platform oleh pengeluar dan jenama yang berbeza, seperti JT/T. 808 Protokol Komunikasi Terminal Kenderaan di China.
Pemahaman tentang 7 Protokol komunikasi IoT:
Di sini anda akan dapati beberapa protokol komunikasi yang digunakan dalam industri IOT, termasuk:
1. REST/HTTP
Apa itu berehat
Rehat (Pemindahan Negeri Perwakilan)adalah gaya seni bina dan bukannya standard untuk mereka bentuk aplikasi rangkaian, Biasanya menggunakan HTTP sebagai protokol pengangkutannya untuk melaksanakan prinsip seni bina.
Ciri-ciri:
- Ketidaktentuan: Setiap permintaan mengandungi semua maklumat yang diperlukan, Dan pelayan tidak mengekalkan keadaan klien.
- Pengenalpastian sumber: Di sisi pelayan, keadaan aplikasi dan fungsi boleh dibahagikan kepada pelbagai sumber, yang terdedah kepada pelanggan. Contoh sumber termasuk objek aplikasi, Rekod pangkalan data, Algoritma, dll. Setiap sumber diberikan alamat unik menggunakan URI (Pengenal Sumber Universal).
- Antara muka seragam: Gunakan kaedah HTTP standard untuk memanipulasi sumber, seperti mendapatkan, Jawatan, Meletakkan, Padam
Permohonan:
REST/HTTP terutamanya bertujuan untuk memudahkan senibina sistem internet, Cepat mencapai gandingan longgar antara interaksi klien dan pelayan, dengan itu mengurangkan latensi interaksi. Oleh itu, ia sesuai untuk Permohonan IoT, membolehkan pendedahan sumber IoT melalui rehat, Membenarkan perkhidmatan dipanggil oleh aplikasi lain.
2. COAP
Apa itu COAP
COAP (Protokol permohonan terkawal) Menawarkan komunikasi yang mudah dan cekap untuk peranti terkawal, menjadikannya sesuai untuk beroperasi di kuasa rendah, jalur lebar rendah, dan persekitaran latency tinggi.
Ciri-ciri:
- Pemampatan header: COAP mempunyai tajuk binari padat dengan pangkalan 4 bait, diikuti dengan pilihan lanjutan, biasanya menghasilkan tajuk permintaan 10-20 bait.
- Kaedah dan URI: Menyokong mendapatkan, Meletakkan, Jawatan, Padam kaedah, dan URI untuk mengakses sumber pelayan.
- Lapisan pengangkutan: Dibina di UDP untuk meminimumkan overhead dan menyokong multicast, dengan mekanisme kebolehpercayaan berhenti-dan-menunggu yang mudah.
- Komunikasi Asynchronous: Tidak seperti HTTP, COAP menyokong komunikasi tak segerak, Sesuai untuk aplikasi M2M.
- Penemuan Sumber: Termasuk format terbina dalam untuk penemuan sumber, mematuhi RFC 5785, Menggunakan /.well-dikenali/core untuk deskripsi sumber.
- Caching: Menyokong caching deskripsi sumber untuk meningkatkan prestasi.
Permohonan:
COAP adalah API Restful yang berasaskan HTTP yang dipermudahkan. COAP adalah protokol lapisan aplikasi di 6 Stack Protokol Lowpan, Sesuai untuk rangkaian IP komunikasi yang terkawal sumber, seperti sensor kuasa rendah dan sistem tertanam.
3. MQTT
Apa itu MQTT
Protokol MQTT menggunakan corak Penerbitan/Langgan, di mana terminal IoT biasanya menyambung ke broker MQTT melalui TCP. Broker menguruskan kandungan komunikasi melalui topik dan bertanggungjawab untuk menghantar mesej antara peranti.
Ciri-ciri:
- Model pubish/langgan: Pelanggan boleh menerbitkan mesej ke topik dan melanggan untuk menerima mesej dari topik tertentu. Model ini membolehkan pengedaran mesej yang fleksibel.
- Jalur lebar rendah: Tajuk mesej adalah minimum, biasanya sahaja 2 bait, menyokong penggunaan jalur lebar yang cekap dan menjadikannya sesuai untuk jalur lebar rendah, latency tinggi, dan rangkaian yang tidak stabil.
- Kebolehpercayaan: MQTT menawarkan tiga tahap QoS untuk penghantaran mesej: “paling banyak sekali,” “sekurang -kurangnya sekali,” dan “Tepat sekali.”
Permohonan:
MQTT biasanya sesuai untuk pengumpulan data peranti ke titik akhir (cth., Peranti -> Pelayan) dan komunikasi berpusat dalam seni bina rangkaian bintang, dengan broker bertindak sebagai hab. Ia digunakan secara meluas dalam senario IoT dan juga telah diterima pakai dalam beberapa aplikasi mudah alih, seperti Facebook Messenger (dari segi sejarah).
4. DDS
Apa itu DD
DDS (Perkhidmatan Pengagihan Data) adalah standard middleware yang dibuat untuk Sistem masa nyata. Ia memenuhi tuntutan ketat aplikasi yang diedarkan dengan menyediakan latensi yang rendah, throughput tinggi, dan prestasi deterministik.
Ciri-ciri:
- Data-centric
- Model Pemesejan Menerbitkan/Melanggan Brokerless: Sokongan titik-ke-titik, Point-to-Multipoint, dan komunikasi multipoint-to-multipoint.
- Menawarkan sehingga 21 Kualiti perkhidmatan (QoS) Dasar
Permohonan:
Diedarkan, sangat dipercayai, komunikasi data masa nyata untuk peranti. Pada masa ini, DDS digunakan secara meluas dalam bidang seperti penerbangan awam dan kawalan perindustrian.
5. Amqp
Apa itu AMQP
AMQP adalah protokol lapisan aplikasi terbuka yang direka untuk memastikan penghantaran mesej dan mekanisme antrian yang boleh dipercayai.
Ciri-ciri:
- Protokol peringkat kawat: Menghantar data merentasi rangkaian sebagai aliran bait.
- Keserasian tinggi kerana standard terbuka
- Fleksibel & selamat: Menyokong pelbagai corak pemesejan, termasuk menerbitkan/melanggan dan point-to-point. Ia juga menggabungkan pelbagai mekanisme keselamatan, seperti penyulitan dan pengesahan.
Permohonan:
Pada mulanya digunakan untuk pemesejan transaksi dalam sistem kewangan, AMQP kini digunakan terutamanya dalam aplikasi IoT untuk analisis komunikasi dan data antara peranti mudah alih dan pusat data backend.
6. XMPP
Apa itu XMPP
Sebagai protokol komunikasi terbuka, XMPP (Protokol pemesejan dan kehadiran yang boleh diperpanjang) direka untuk komunikasi masa nyata, seperti pemesejan segera dan maklumat kehadiran.
Ciri-ciri:
- Model Komunikasi Pelanggan/Pelayan: Pelanggan menghantar permintaan ke pelayan, yang memproses permintaan dan menghantar semula respons atau sumber yang sesuai kepada pelanggan.
- Rangkaian yang diedarkan: Pelbagai nod bebas membentuk rangkaian, menghapuskan satu titik kegagalan.
- Pelanggan mudah: Pelanggan mengendalikan tugas yang lebih sedikit, dengan kebanyakan pengiraan yang dilakukan di sisi pelayan.
- XML digunakan untuk menggambarkan data, memastikan keserasian silang platform, Walaupun JSON menjadi lebih popular dalam aplikasi moden.
Permohonan:
XMPP digunakan dalam pemesejan segera, Pengurusan Rangkaian, penghantaran kandungan, Alat Kerjasama, Perkongsian fail, permainan, Pemantauan Sistem Jauh, dan banyak lagi.
7. JMS
Apa itu JMS
JMS (Perkhidmatan Mesej Java) adalah API standard platform Java untuk pemesejan dalam aplikasi yang diedarkan. Ia membolehkan aplikasi berkomunikasi melalui barisan mesej, dengan itu mencapai asynchronous, fleksibel, dan pertukaran mesej yang boleh dipercayai.
Ciri-ciri:
- Komunikasi Asynchronous: Membolehkan menghantar dan menerima mesej pada masa yang berlainan, Meningkatkan fleksibiliti dan respons sistem.
- Ketahanan mesej: Menyediakan kegigihan mesej, memastikan bahawa mesej tidak hilang sekiranya berlaku kegagalan sistem, dan meningkatkan kebolehpercayaan
- Sokongan Transaksi: JMS memberikan sokongan transaksi, memastikan atomik sekumpulan operasi mesej, bermaksud semua operasi sama ada berjaya sepenuhnya atau gagal sepenuhnya, dengan itu menjamin konsistensi data.
Permohonan:
JMS sangat sesuai untuk aplikasi yang diedarkan yang memerlukan pemesejan tak segerak, sistem decoupling, dan kebolehpercayaan yang tinggi, seperti integrasi aplikasi perusahaan, Senibina yang didorong oleh peristiwa, dan pemprosesan data masa nyata.
Perbandingan protokol komunikasi IoT
| Ciri | DDS | MQTT | Amqp | XMPP | JMS | REST/HTTP | COAP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Abstraksi | Pub/sub | Pub/sub | Pub/sub | Na | Pub/sub | Permintaan/balasan | Permintaan/balasan |
| Seni bina | Ruang data global | proksi | P2p atau proksi | Na | proksi | Melalui jaminan TCP | P2P |
| QoS | 22 jenis | 3 jenis | 3 jenis | Na | 3 jenis | Sahkan melalui TCP atau mesej yang disahkan | ya |
| Interoperability | ya | Sebahagiannya | ya | Na | Tidak | ya | ya |
| Prestasi | 100,000 msg/s/sub | 1,000 msg/s/sub | 1,000 msg/s/sub | Na | 1,000 msg/s/sub | 100 req/s | 100 req/s |
| Masa nyata | ya | Tidak | Tidak | Tidak | Tidak | Tidak | ya |
| Lapisan pengangkutan | Menyokong UDP dan TCP | TCP | TCP | Tidak ditentukan, biasanya TCP | TCP | UDP | UDP |
| Penapisan langganan | Penapisan berasaskan kandungan dan topik berasaskan mesej | Langganan berlapis berdasarkan topik dan kandungan mesej | Penapisan dan penapisan mesej | Na | Kandungan mesej dan penapisan topik | Tidak disokong | Menyokong topik dan multicast |
| Pengekodan | Binari | Binari | Binari | Format XML | Binari | Teks biasa | Teks biasa |
| Penemuan dinamik | ya | Tidak | Tidak | Na | Tidak | Tidak | Tidak |
| Keselamatan | Menyediakan FSS, TLS, dan pilihan keselamatan lain | Nama pengguna/kata laluan yang mudah, Penyulitan data SSL | Penyulitan data SASL dan TLS | Na | Menyediakan FSS, TLS, Sokongan API JAAS | Sokongan umum untuk SSL dan TLS | Sokongan umum untuk SSL dan TLS |
Kesimpulan
MQTT, DDS, Amqp, XMPP, JMS, Rehat, dan COAP digunakan secara meluas, masing -masing dengan pelbagai pelaksanaan, Sokongan tuntutan itu untuk menerbitkan/melanggan komunikasi IoT secara nyata. Namun begitu, Semasa merancang seni bina sistem IoT tertentu, Adalah penting untuk mempertimbangkan keperluan komunikasi sebenar senario -seperti batasan lebar, keperluan latensi, dan keselamatan -sebelum memilih protokol yang paling sesuai.
Sembang sekarang