在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議承擔(dān)著關(guān)鍵作用，而新手了解物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議如傳輸協(xié)議、通訊協(xié)議和行業(yè)協(xié)議等，可以幫助自身更快地融入行業(yè)，適應(yīng)行業(yè)需求。這篇文章里，作者就對物聯(lián)網(wǎng)常見協(xié)議做了解讀，一起來看。

物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)潮已經(jīng)有一段時間了，但是我一直沒有真正地去了解它。真正的了解物聯(lián)網(wǎng)也是從去年才開始的，從開始的小白到現(xiàn)在也做了一兩個項目，也算入行了，對物聯(lián)網(wǎng)有基本的認(rèn)知了。

一直以來我都想將自己的經(jīng)歷用文字的形式進(jìn)行記錄，但平時更多的是觀摩思考的過程，遲遲沒有行動。希望能用日記的形式分享我對于物聯(lián)網(wǎng)的一些思考。

一、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的關(guān)鍵組成部分，它承擔(dān)著設(shè)備間通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。這些協(xié)議根據(jù)其作用的不同，可以分為三種主要類型：傳輸協(xié)議、通信協(xié)議和行業(yè)協(xié)議。

1）傳輸協(xié)議主要負(fù)責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)和通信。例如，Wi-Fi、Ethernet、NFC、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G/4G/5G等都是常見的傳輸協(xié)議。它們確保了在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有安全性和可靠性。這些協(xié)議在設(shè)備間建立連接并確保數(shù)據(jù)在子網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行有效傳輸。

2）通信協(xié)議主要是在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議之上運行的設(shè)備通訊協(xié)議。例如MQTT、CoAP、HTTP等都是常見的通信協(xié)議。它們負(fù)責(zé)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。這些協(xié)議在設(shè)備間建立和維護(hù)通信，使信息能夠順暢地在設(shè)備間傳輸。

3）行業(yè)協(xié)議則是某個行業(yè)范圍內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。例如，車聯(lián)網(wǎng)的JT/T808和視頻GB/T 28181都是行業(yè)協(xié)議的例子。它們針對特定行業(yè)的需求和特點，為設(shè)備間的通信和數(shù)據(jù)傳輸提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。這些協(xié)議有助于行業(yè)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，提高設(shè)備間的互操作性和兼容性。

總之，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中扮演著關(guān)鍵的角色，它們通過不同的作用和功能，確保了設(shè)備間的有效通信和數(shù)據(jù)傳輸。這些協(xié)議的多樣性和靈活性使得物聯(lián)網(wǎng)能夠適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場景和需求。

二、傳輸協(xié)議

當(dāng)開發(fā)人員構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)時，他們通常會面臨選擇多種通信協(xié)議的挑戰(zhàn)。以下是一些常見的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：

1）Modbus是一種主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的通信協(xié)議，它允許控制器通過網(wǎng)絡(luò)或直接與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，Modbus協(xié)議被廣泛使用，它提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸和易于理解的報文格式。

2）OPC-UA是一種通用的通信協(xié)議，主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程訪問設(shè)備。它可以使裝載不同系統(tǒng)的設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)在客戶端與服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。OPC-UA協(xié)議的優(yōu)勢在于它的通用性和可擴(kuò)展性，可以滿足各種不同的設(shè)備和系統(tǒng)的通信需求。

3）LoRa是一種低功耗的局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于智慧工地等公共和私人領(lǐng)域。它具有遠(yuǎn)距離通信的能力，同時由于功耗較低，使得LoRa設(shè)備可以持續(xù)工作較長時間。

4）ZigBee是一種廣泛應(yīng)用于短距離無線通信的協(xié)議。它具有低速、安全、低能耗等特點，可以在短距離內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee協(xié)議的優(yōu)勢在于它可以接入大量的設(shè)備，并且在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等監(jiān)測設(shè)備密集的領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用。

5）Bluetooth，俗稱“藍(lán)牙”，是一種常見的短距離無線通信協(xié)議。它在眾多通信設(shè)備以及家用設(shè)備中都有廣泛的應(yīng)用，具有較高的兼容性。但相比其他協(xié)議，Bluetooth的傳輸距離較短，功耗和成本也較高。

以ZigBee、Bluetooth、WiFi為例，三者在普及率、能耗、兼容性上各有優(yōu)劣。ZigBee在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域擁有較大優(yōu)勢，但在智能家居等領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制；Bluetooth出現(xiàn)較早，具有較高的兼容性，但功耗和成本較高，傳輸距離有限；WiFi主要應(yīng)用于家庭生活和辦公環(huán)境中，相比藍(lán)牙更容易受到干擾和屏蔽，安全性稍顯不足。

在選擇通信協(xié)議時，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求進(jìn)行權(quán)衡。對于需要接入大量設(shè)備的工業(yè)領(lǐng)域，ZigBee可能是一個合適的選擇；而在需要遠(yuǎn)程訪問設(shè)備的場景下，OPC-UA則更具優(yōu)勢；對于智慧工地等需要遠(yuǎn)距離通信的場景，LoRa是一個不錯的選擇；而在家庭生活和辦公環(huán)境中，WiFi則更為常見。

三、通訊協(xié)議

MQTT：MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是TCP/IP技術(shù)的一種擴(kuò)展，具有較小的體積，特別適合硬件性能或網(wǎng)絡(luò)傳輸速度受限的設(shè)備。作為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的重要通訊協(xié)議之一，它的應(yīng)用范圍涵蓋了衛(wèi)星鏈路、醫(yī)療、智能家居等多個領(lǐng)域。

HTTPS：HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）是一種以安全為目標(biāo)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它在傳輸過程中要求請求/響應(yīng)機(jī)制，從而確保信息傳輸?shù)陌踩?。由于可以進(jìn)行加密通信，HTTPS在互聯(lián)網(wǎng)中被廣泛使用。

CoAP：CoAP（Constrained Application Protocol）是一種主要用于物聯(lián)網(wǎng)的通訊協(xié)議，它基于REST框架構(gòu)建，能夠精簡整體結(jié)構(gòu)，從而降低能耗。這種協(xié)議通常被應(yīng)用在水表、電表等一些要求結(jié)構(gòu)精簡的設(shè)備上。

TCP：TCP（Transmission Control Protocol）是一種基于字節(jié)流的通信協(xié)議，具有高度的靈活性。因此，它常常被應(yīng)用在公司內(nèi)部系統(tǒng)的搭建上，能夠給予使用者較高的自由度。

UDP：UDP（User Datagram Protocol）是一種支持無連接的傳輸協(xié)議，專注于提供簡單的事物信息傳輸，延遲與成本都相對較低。該技術(shù)主要被應(yīng)用在流媒體的數(shù)據(jù)采集與發(fā)送上。

以下是MQTT和CoAP協(xié)議的比較：

MQTT是一個面向消息的發(fā)布/訂閱模式協(xié)議，它是一種輕量級的通訊協(xié)議，適用于連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，特別是在硬件資源和網(wǎng)絡(luò)傳輸速度有限的情況下。它通過使用代理服務(wù)器來解耦生產(chǎn)者和消費者，允許客戶端發(fā)布消息，并由代理服務(wù)器決定消息的路由和復(fù)制。雖然MQTT支持一些持久化功能，但它通常被用作實時數(shù)據(jù)通訊總線。

CoAP是一種面向狀態(tài)的協(xié)議，主要用于在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間傳輸狀態(tài)信息。它基于REST框架構(gòu)建，能夠精簡整體結(jié)構(gòu)，降低能耗。CoAP通常用于狀態(tài)傳輸模型，而不是完全基于事件。雖然CoAP支持觀察資源，但它并不像MQTT那樣適用于多對多的通訊模式。

在連接方式上，MQTT客戶端建立長連接TCP，這通常表示沒有問題。而CoAP客戶端和服務(wù)器都使用UDP協(xié)議發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。在NAT環(huán)境中，可能需要使用隧道或端口轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)來允許CoAP連接。

在消息格式方面，MQTT不提供消息類型標(biāo)記或其他元數(shù)據(jù)來幫助客戶端理解消息，因此所有的客戶端必須知道向上的數(shù)據(jù)格式才能進(jìn)行通訊。相比之下，CoAP提供內(nèi)置的支持內(nèi)容協(xié)商和發(fā)現(xiàn)功能，允許設(shè)備相互探測以找到交換數(shù)據(jù)的方式。

綜上所述，MQTT和CoAP都有各自的優(yōu)點和適用場景。MQTT更適合多對多的通訊模式，適用于實時數(shù)據(jù)通訊總線，而CoAP更適合狀態(tài)傳輸模型，適用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的狀態(tài)信息傳輸。

四、行業(yè)協(xié)議

GB/T28181：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28181—2016《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》,是視頻監(jiān)控領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)。GB28181 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(以下簡稱聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng))的與聯(lián)結(jié)構(gòu)傳輸、 交換、 控制的基本要求和安全性要求,以及控制、 傳輸流程和協(xié)議接口等技術(shù)要求。

核心應(yīng)用場景：視頻聯(lián)網(wǎng)傳輸和設(shè)備控制。

JT/T808：

指中國國標(biāo)GB/T 32960-2017《道路車輛運行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)管與服務(wù)》通信協(xié)議Q也被稱為JT/T808協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定了車輛與監(jiān)管平臺之間的通信規(guī)范，用于實現(xiàn)對道路車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)管和服務(wù)。

應(yīng)用場景：交通行業(yè)應(yīng)用。

DL/T645：DL/T 645是多功能電能表與數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換式的物理連接和協(xié)議的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)備依據(jù)協(xié)議采用中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出的DL/T 645-2007《多功能電能表》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，實現(xiàn)設(shè)備與多功能電能表的信息通信。應(yīng)用場景：電表。

GB3761：是一種國標(biāo)電表協(xié)議插件，采用新型的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，將電能表的實時工況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號，提供給計量系統(tǒng)，并能進(jìn)行電能的實時記錄、統(tǒng)計、抄表和結(jié)算等。

應(yīng)用場景：電表。

HJ212：《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》環(huán)保行業(yè)中使用的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

應(yīng)用場景：環(huán)保行業(yè)。

SL651：《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》，水文監(jiān)測等設(shè)備需要遵循該規(guī)范。應(yīng)用場景：

水文監(jiān)測。

IEC104：IEC104規(guī)約由國際電工委員會制定。IEC104規(guī)約把IEC101的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDU）用網(wǎng)絡(luò)規(guī)約TCP/IP進(jìn)行傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為遠(yuǎn)動信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了通信規(guī)約依據(jù)。采用104規(guī)約組合101規(guī)約的ASDU的方式后,可很好地保證規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和通信的可靠性。

應(yīng)用場景：電力、城市軌道交通。

總結(jié)

對于新手學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)，了解傳輸協(xié)議、通訊協(xié)議和行業(yè)協(xié)議有以下幾個原因：

掌握基礎(chǔ)知識：傳輸協(xié)議、通訊協(xié)議和行業(yè)協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，它們定義了設(shè)備之間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、信息交換和行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。學(xué)習(xí)這些基礎(chǔ)知識有助于新手建立起對物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和架構(gòu)的理解。

理解設(shè)備通信：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間需要進(jìn)行大量的通信，而通信協(xié)議規(guī)定了設(shè)備之間如何進(jìn)行信息的交換和傳輸。了解通訊協(xié)議可以幫助新手理解設(shè)備通信的原理和機(jī)制，從而更好地理解物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景。

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能：傳輸協(xié)議和通訊協(xié)議對于網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化起著重要作用。了解這些協(xié)議可以幫助新手了解如何優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸效率、提高信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和安全性，從而更好地滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

適應(yīng)行業(yè)需求：不同的行業(yè)和領(lǐng)域有不同的應(yīng)用需求和標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)協(xié)議規(guī)定了特定行業(yè)中設(shè)備之間的通信標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換方式。了解行業(yè)協(xié)議可以幫助新手更好地適應(yīng)特定行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，從而更好地將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實際應(yīng)用相結(jié)合。

提高就業(yè)競爭力：隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的工作機(jī)會也在不斷增加。了解傳輸協(xié)議、通訊協(xié)議和行業(yè)協(xié)議可以幫助新手在求職過程中提高自己的專業(yè)素養(yǎng)和技能水平，從而增強(qiáng)就業(yè)競爭力。