物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議:MQTT,NB-IOT,Zigbee,CoAP,RFID,BLUETOOTH,NFC,4G,HTTP的區別
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[文章內容簡(jiǎn)介]:物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議:MQTT,NB-IOT,Zigbee,CoAP,RFID,BLUETOOTH,NFC,4G,HTTP的區別
一、按網(wǎng)絡(luò )四層協(xié)議分類(lèi)
NB-IoT,LORA,WIFI,藍牙,zigbee,4G都是物理層的,這幾個(gè)都需要芯片模組支持(硬件支持)
而MQTT,COAP,HTTP都是應用層協(xié)議,這些需要開(kāi)發(fā)服務(wù)器,或者對接云平臺廠(chǎng)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(xié)議物理層中
二、按需要網(wǎng)關(guān)來(lái)分類(lèi)
不需要網(wǎng)關(guān):NB-IoT,4G(芯片可以直接連上移動(dòng),聯(lián)通,電信運營(yíng)商)
需要網(wǎng)關(guān):LORA,WIFI,zigbee(不能直接連上電信運營(yíng)商,需要通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)中轉才能連上電信運營(yíng)商)
藍牙比較特別,是兩個(gè)藍牙設備之間互聯(lián)
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(jià)格貴
WIFI和zigbee對比:
wifi 功耗高,傳輸數據快,一個(gè)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(gè)zigbee網(wǎng)關(guān)可以加入成千上萬(wàn)的zigbee設備
四、應用層協(xié)議:MQTT和COAP對比
1、MQTT
mqtt 是一個(gè)基于客戶(hù)端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放和易于實(shí)現的,這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。
在很多情況下,包括受限的環(huán)境中,如:機器與機器(M2M)通信和物聯(lián)網(wǎng)(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(xié)議網(wǎng)絡(luò )傳輸層由TCP改為UDP。
2.2、基于REST,server的資源地址和互聯(lián)網(wǎng)一樣也有類(lèi)似url的格式,客戶(hù)端同樣有POST,GET,PUT,DELETE方法來(lái)訪(fǎng)問(wèn)server,對HTTP做了簡(jiǎn)化。
2.3、COAP是二進(jìn)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(cháng)度僅僅4B,一個(gè)HTTP的頭都幾十個(gè)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(shí)向多個(gè)設備發(fā)送請求。
2.7、非長(cháng)連接通信,適用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。
物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)
WIFI
優(yōu)點(diǎn):
設備可接入互聯(lián)網(wǎng)
避免布線(xiàn)
缺點(diǎn):
距離近(50米)
功耗大
必須有熱點(diǎn)
連接數量少(一般最多16臺設備)
應用場(chǎng)景:
天貓精靈、獨立工作的家電
藍牙
缺點(diǎn):
功耗大
連接過(guò)程繁瑣
安全性低
距離近(50米)
不可直接接入互聯(lián)網(wǎng)
連接數量少
應用場(chǎng)景:
藍牙音箱、鍵盤(pán)
ZigBee
ZigBee是一種低速短距離傳輸的無(wú)線(xiàn)協(xié)議
優(yōu)點(diǎn):
低速、低耗電、低成本
支持大量節點(diǎn)(最多65000個(gè))
自組網(wǎng)
缺點(diǎn):
不可接入互聯(lián)網(wǎng)
短距離(10到100米)
穿透性差
應用場(chǎng)景:
智能家居(小米)
2G/4G/5G
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )
優(yōu)點(diǎn):
遠距離(10KM)
可接入互聯(lián)網(wǎng)
移動(dòng)性強
缺點(diǎn):
4G/5G成本高,功耗大
2G即將退網(wǎng)
應用場(chǎng)景:
共享單車(chē)、豐巢
NB-IoT
窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò )(2G)、UMTS網(wǎng)絡(luò )或LTE網(wǎng)絡(luò )(4G),以降級部署成本、實(shí)現平滑升級。
優(yōu)點(diǎn):
遠距離(10KM)
低功率
可接入互聯(lián)網(wǎng)(手機卡)
移動(dòng)性強
缺點(diǎn):
需要基站支持,這幾年高速發(fā)展、慢慢覆蓋全國
某些地區沒(méi)信號
LoRa
LoRa是低功耗局域網(wǎng)無(wú)線(xiàn)標準
優(yōu)點(diǎn):
遠距離(城鎮2~5KM,郊區15KM)
低功耗(據說(shuō)電池可工作10年)
安全(AES128加密)
缺點(diǎn):
速度慢
不可接入互聯(lián)網(wǎng)
應用場(chǎng)景:
農業(yè)信息化、環(huán)境監測、智能抄表
網(wǎng)關(guān)
LoRa或ZigBee不能直接接入互聯(lián)網(wǎng),所以需要用到網(wǎng)關(guān)
網(wǎng)關(guān)又稱(chēng)網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉換器。網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò )層以上實(shí)現網(wǎng)絡(luò )互聯(lián),是復雜的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)設備,僅用于兩個(gè)高層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)
物聯(lián)網(wǎng)中常見(jiàn)的物聯(lián)通信協(xié)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(xié)議
特點(diǎn):
面向連接
可靠通信方式
基于流的方式
缺點(diǎn):
花銷(xiāo)大
設備必須時(shí)刻保持連接狀態(tài)(功耗大)
消耗時(shí)間比較久
UDP
用戶(hù)數據報協(xié)議,支持一個(gè)無(wú)連接的傳輸協(xié)議
特點(diǎn):
不需要連接
速度快
不需要應答
缺點(diǎn):
不可靠
TCP和UDP比較
TCP UDP
可靠 不可靠
面向連接 無(wú)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(chǎng)合
HTTP
HTTP是基于客戶(hù)/服務(wù)器模式,且面向連接的(建立在TCP之上)。典型的HTTP事務(wù)處理有如下的過(guò)程:
客戶(hù)與服務(wù)器建立連接
客戶(hù)向服務(wù)器提出請求
服務(wù)器接收請求,并根據請求返回相應的文件作為應答
客戶(hù)與服務(wù)器關(guān)閉連接
缺點(diǎn):
必須有客戶(hù)端主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送請求,服務(wù)器無(wú)法主動(dòng)通知客戶(hù)端
要實(shí)習HTTP需要更多硬件資源(硬件成本更高)
結論:
不適合物聯(lián)網(wǎng)
MQTT
MQTT是一個(gè)基于客戶(hù)端/服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱的傳輸協(xié)議。
機器與機器(M2M)通信和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)。其在,通過(guò)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(wǎng)絡(luò )代價(jià)昂貴、帶寬低、不可靠的環(huán)境。
能在處理和內存資源有限的嵌入式設備中運行。
使用發(fā)布/訂閱消息模式,提供一對多的消息發(fā)布,從而解除應用程序耦合。
使用TCP/IP提供網(wǎng)絡(luò )連接。
提供Last Will 和 Testament特性通知有關(guān)各方客戶(hù)端異常中斷的機制。
CoAP
CoAP是一種在物聯(lián)網(wǎng)世界的類(lèi)web協(xié)議,名字翻譯來(lái)就是”受限應用程序“。
CoAP協(xié)議網(wǎng)絡(luò )傳輸層UDP
它基于REST,server的資源地址和互聯(lián)網(wǎng)一樣也有類(lèi)似url的格式??蛻?hù)端同樣有POST,GET,PUT,DELETE方法來(lái)訪(fǎng)問(wèn)server,對HTTP做了簡(jiǎn)化。
CoAP是二進(jìn)制格式,HTTP是文本格式,CoAP比HTTP更加緊湊
輕量化、CoAP最小長(cháng)度僅僅4KB,一個(gè)HTTP的頭都幾十個(gè)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(cháng)連接通信,適用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景
CoAP MQTT
通信機制 同步 異步
連接方式 UDP TCP
使用場(chǎng)景 物聯(lián)網(wǎng) 更適合推送
功耗 低 高
支持平臺 阿里云、百度、騰訊QQ物聯(lián)等 華為、中興、移動(dòng)
反向控制 不支持 支持
MQTT協(xié)議是保持連接的,所以及時(shí)性相對很好。
CoAP協(xié)議是無(wú)連接響應式通訊,因此不能主動(dòng)推送,要等客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)才可以攜帶回去,及時(shí)性相對較差。
LwM2M
LwM2它的全稱(chēng)是Lightweight Machine-To-Machine,它的名稱(chēng)里面包含了這么兩個(gè)重要含義:
這個(gè)協(xié)議是輕量級的
這個(gè)協(xié)議適用于物聯(lián)網(wǎng)設備
LwM2M是適用于資源有限的終端設備管理的輕量級物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議
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