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物聯網通訊協議:MQTT,NB-IOT,Zigbee,CoAP,RFID,BLUETOOTH,NFC,4G,HTTP的區別

文章出處:http://www.mikrobiokosmos8.org 作者: 人氣: 發表時間:2022年07月12日

[文章內容簡介]:物聯網通訊協議:MQTT,NB-IOT,Zigbee,CoAP,RFID,BLUETOOTH,NFC,4G,HTTP的區別

一、按網絡四層協議分類

NB-IoT,LORA,WIFI,藍牙,zigbee,4G都是物理層的,這幾個都需要芯片模組支持(硬件支持)
 
而MQTT,COAP,HTTP都是應用層協議,這些需要開發服務器,或者對接云平臺廠商(軟件支持)
 
所以(MQTT,COAP,HTTP)是居于(NB-IoT,LORA,WIFI,藍牙,zigbee,4G)的上層協議物理層中
 
二、按需要網關來分類
不需要網關:NB-IoT,4G(芯片可以直接連上移動,聯通,電信運營商)
 
需要網關:LORA,WIFI,zigbee(不能直接連上電信運營商,需要通過一個網關中轉才能連上電信運營商)
 
藍牙比較特別,是兩個藍牙設備之間互聯
 
三、NB-IoT,4G對比
NB-IoT低功耗,傳輸小數據,傳輸速度底,芯片模組和套餐便宜
4G:傳輸速度快和可以傳輸大的數據,但是功耗高,價格貴
 
WIFI和zigbee對比:
wifi 功耗高,傳輸數據快,一個路由只能加入較少設備
zigbee功耗低,傳輸數據慢,可以中繼,一個zigbee網關可以加入成千上萬的zigbee設備
 
四、應用層協議:MQTT和COAP對比
1、MQTT
 
mqtt 是一個基于客戶端-服務器的消息發布/訂閱傳輸協議。MQTT協議是輕量、簡單、開放和易于實現的,這些特點使它適用范圍非常廣泛。
 
在很多情況下,包括受限的環境中,如:機器與機器(M2M)通信和物聯網(IoT)、衛星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫療設備、智能家居、及一些小型化設備中已廣泛使用
 
2、coap
 
2.1、COAP協議網絡傳輸層由TCP改為UDP。
 
2.2、基于REST,server的資源地址和互聯網一樣也有類似url的格式,客戶端同樣有POST,GET,PUT,DELETE方法來訪問server,對HTTP做了簡化。
 
2.3、COAP是二進制格式的,HTTP是文本格式的,COAP比HTTP更加緊湊。
 
2.4、輕量化,COAP最小長度僅僅4B,一個HTTP的頭都幾十個B了
 
2.5、支持可靠傳輸,數據重傳,塊傳輸。 確保數據可靠到達。
 
2.6、支持IP多播, 即可以同時向多個設備發送請求。
 
2.7、非長連接通信,適用于低功耗物聯網場景。
 
物聯網組網技術
 
WIFI
優點:
設備可接入互聯網
避免布線
缺點:
距離近(50米)
功耗大
必須有熱點
連接數量少(一般最多16臺設備)
應用場景:
天貓精靈、獨立工作的家電
 
藍牙
缺點:
功耗大
連接過程繁瑣
安全性低
距離近(50米)
不可直接接入互聯網
連接數量少
應用場景:
藍牙音箱、鍵盤
 
ZigBee
ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線協議
優點:
低速、低耗電、低成本
支持大量節點(最多65000個)
自組網
缺點:
不可接入互聯網
短距離(10到100米)
穿透性差
應用場景:
智能家居(小米)
 
2G/4G/5G
移動網絡
優點:
遠距離(10KM)
可接入互聯網
移動性強
缺點:
4G/5G成本高,功耗大
2G即將退網
應用場景:
共享單車、豐巢
 
NB-IoT
窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)可直接部署于GSM網絡(2G)、UMTS網絡或LTE網絡(4G),以降級部署成本、實現平滑升級。
優點:
遠距離(10KM)
低功率
可接入互聯網(手機卡)
移動性強
缺點:
需要基站支持,這幾年高速發展、慢慢覆蓋全國
某些地區沒信號
 
LoRa
LoRa是低功耗局域網無線標準
優點:
遠距離(城鎮2~5KM,郊區15KM)
低功耗(據說電池可工作10年)
安全(AES128加密)
缺點:
速度慢
不可接入互聯網
應用場景:
農業信息化、環境監測、智能抄表
 
 
網關
LoRa或ZigBee不能直接接入互聯網,所以需要用到網關
網關又稱網間連接器、協議轉換器。網關在網絡層以上實現網絡互聯,是復雜的網絡互聯設備,僅用于兩個高層協議的網絡互聯
 
 
物聯網中常見的物聯通信協議
 
TCP
TCP是一種面向連接、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議
特點:
面向連接
可靠通信方式
基于流的方式
缺點:
花銷大
設備必須時刻保持連接狀態(功耗大)
消耗時間比較久
 
UDP
用戶數據報協議,支持一個無連接的傳輸協議
特點:
不需要連接
速度快
不需要應答
缺點:
不可靠
 
TCP和UDP比較
TCP UDP
可靠 不可靠
面向連接 無連接
傳輸效率低 傳輸效率高
高 低
UDP更適合對功率要求高、可靠性要求不高的場合
 
HTTP
HTTP是基于客戶/服務器模式,且面向連接的(建立在TCP之上)。典型的HTTP事務處理有如下的過程:
客戶與服務器建立連接
客戶向服務器提出請求
服務器接收請求,并根據請求返回相應的文件作為應答
客戶與服務器關閉連接
缺點:
必須有客戶端主動向服務器發送請求,服務器無法主動通知客戶端
要實習HTTP需要更多硬件資源(硬件成本更高)
結論:
不適合物聯網
 
MQTT
MQTT是一個基于客戶端/服務器的消息發布/訂閱的傳輸協議。
機器與機器(M2M)通信和物聯網(IoT)。其在,通過衛星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫療設備、智能家具、及一些小型化設備中已廣泛使用。
特別適合于網絡代價昂貴、帶寬低、不可靠的環境。
能在處理和內存資源有限的嵌入式設備中運行。
使用發布/訂閱消息模式,提供一對多的消息發布,從而解除應用程序耦合。
使用TCP/IP提供網絡連接。
提供Last Will 和 Testament特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。
 
CoAP
CoAP是一種在物聯網世界的類web協議,名字翻譯來就是”受限應用程序“。
CoAP協議網絡傳輸層UDP
它基于REST,server的資源地址和互聯網一樣也有類似url的格式??蛻舳送瑯佑蠵OST,GET,PUT,DELETE方法來訪問server,對HTTP做了簡化。
CoAP是二進制格式,HTTP是文本格式,CoAP比HTTP更加緊湊
輕量化、CoAP最小長度僅僅4KB,一個HTTP的頭都幾十個B了
支持可靠傳輸,數量重傳、塊傳輸。確保數據可靠到達
非長連接通信,適用于低功耗物聯網場景
CoAP MQTT
通信機制 同步 異步
連接方式 UDP TCP
使用場景 物聯網 更適合推送
功耗 低 高
支持平臺 阿里云、百度、騰訊QQ物聯等 華為、中興、移動
反向控制 不支持 支持
MQTT協議是保持連接的,所以及時性相對很好。
CoAP協議是無連接響應式通訊,因此不能主動推送,要等客戶端訪問才可以攜帶回去,及時性相對較差。
 
LwM2M
LwM2它的全稱是Lightweight Machine-To-Machine,它的名稱里面包含了這么兩個重要含義:
這個協議是輕量級的
這個協議適用于物聯網設備
LwM2M是適用于資源有限的終端設備管理的輕量級物聯網協議
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本文關鍵詞:物聯網通訊協議
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