物联网中使用的通信协议有哪些?


物联网由一个互联的智能设备网络构成。这些设备相互通信,收集和交换必要的数据,以使目标设备按预期运行。物联网显著提高了智能照明及其众多应用的性能和效率,改善了用户体验。作为一个互联系统,智能照明需要其驱动程序、控制器、网关、应用程序接口和云解决方案之间的通信。这些智能设备将使用什么通信技术进行数据或信息交换?我们描述的智能设备能否与市场上所有流行的通信技术兼容?互操作性是当今一个关键主题,能够处理多种通信协议的智能设备被称为互操作设备。

有哪些色彩丰富的物联网架构层?

参考模型是一个框架,技术人员使用它来理解数据如何在构建为多层技术的整个网络系统中转换。

开放系统互连 (OSI) 模型是最著名的七层模型之一。各层如下所示,从下到上排列:

物联网也使用分层模型来表示物理数据链路网络、传输会话和应用操作。尽管有些模型使用 OSI 七层模型,但其他模型包括以下模型:

  • 该模型的三层是感知层、网络层和应用层。

  • 一个四层模型:应用层、网络层、支撑层和感知层。

  • 该模型的五层是感知层、传输层、处理层、应用层和业务层——或物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

标准协议

在构建支持物联网生态系统的网络时,技术专业人员有多种通信协议可供选择。以下是最常见的协议:

AMQP

AMQP 的缩写是高级消息队列协议 (Advanced Message Queuing Protocol),这是一种用于中间件的开放标准协议,可促进进一步通信。因此,无论使用什么通信代理或平台,它都能促进系统之间的消息兼容性。事实上,它通过远程或劣质网络提供稳定性、安全性以及互操作性。实际上,当系统不可用时,它可以促进消息传递。

BLE 和蓝牙

蓝牙是一种短程无线技术,使用短波长、超高频无线电波。虽然最初的主要功能是音频流,但它已发展成为无线和互联设备的重要工具。因此,局域网和物联网安装都倾向于这种低功耗、短距离通信选项。

另一种选择是蓝牙低功耗 (Bluetooth Low Energy),也称为蓝牙 LE 或 BLE,这是一种新的解释,非常适合物联网连接。顾名思义,BLE 比普通蓝牙功耗更低,这使得它在许多应用中特别有用,包括面向消费者的智能家居和健身追踪器以及面向企业的店内导航。

蜂窝网络

蜂窝网络是物联网应用中最著名和最广泛使用的解决方案之一。对于部署人员测量较短距离的情况,它也是最佳选择之一。尽管像 2G 和 3G 这样的旧蜂窝技术正在逐步淘汰,但电信提供商正在迅速扩展更新的高速标准(如 4G/LTE 和 5G)的覆盖范围。蜂窝网络提供高带宽和安全的通信。它可以传输大量数据,这是许多物联网部署的关键功能。但是,这些功能是有代价的;它们比其他解决方案更昂贵,并且功耗更高。

CoAP

CoAP(受限应用协议的缩写)是由互联网工程任务组的“受限环境工作组”于 2013 年推出的,它是在为基于 HTTP 的物联网系统服务而开发的。数据报协议是 CoAP 的基础技术,因为它允许在多个位置之间传输数据和建立安全连接。CoAP 允许受限设备加入物联网网络,即使在低带宽、不稳定或低功耗设备的情况下,这就是为什么它经常用于机器对机器 (M2M) 通信的原因。

DDS

数据分发服务 (DDS OMG) 是由 DDS 对象管理组 (OMG) 为实时系统创建的。OMG 将 DDS 描述为“一种面向数据的连接的中间件协议和 API 标准”,并补充说它“集成系统的各个方面,提供低延迟的数据连接、极高的可靠性和业务和任务关键型物联网应用所需的可扩展架构”。

LoRaWAN 和 LoRa

通过称为 LoRa(也称为“远程”)的非蜂窝无线技术提供远程通信能力。对于 M2M 和物联网部署,它具有低功耗和安全的数据传输。它是 Semtech 射频平台的一部分,也是专有技术。Semtech 是 LoRa 联盟的创始成员,该联盟负责管理 LoRa 技术。此外,LoRa 联盟开发并目前管理着 LoRaWAN,这是一种基于开放标准的协议,允许物联网设备之间的 LoRa 通信。

LWM2M sOMA

来自 SpecWorks 的轻量级 M2M (LLWM2M) 设备管理协议被描述为“为传感器网络和 M2M 环境的挑战而开发的设备管理协议”。该通信协议适用于具有有限处理能力和存储能力的低功耗设备,因为它专门为物联网环境和其他 M2M 通信中的远程设备管理和遥测而创建。

结论

物联网的价值和益处源于使各个组件能够通信;此功能促进了数据从端点传感器通过物联网通道到集中式服务器的传输。

在此通信中,物联网协议用于确保从端点设备(例如传感器)传输的数据被连接网络中的后续步骤输入并理解,无论后续步骤是到另一个端点设备、网关还是应用程序。

物联网协议对于技术的持续存在与具体细节一样重要。

尽管协议对于物联网的运行至关重要,但并非所有协议都是相同的。评论员兼 Gartner 高级研究总监 Bill Ray 声称,并非所有协议都能在所有情况下都能很好地服务或运行。

更新于:2023年2月14日

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