物聯網協議是指在物聯網環境中用于設備間通信和數據傳輸的協議。根據(ju)不同的(de)作用，物聯網協議(yi)可(ke)分(fen)為傳輸協議(yi)、通信協議(yi)和行業(ye)協議。
傳輸協議：一(yi)般(ban)負(fu)責(ze)子網內(nei)設備間的組網及通信。例如(ru) Wi-Fi、Ethernet、NFC、 Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G/4G/5G等。這些協(xie)議(yi)能夠確保在網絡(luo)上傳輸的數據的安全(quan)性和可靠(kao)性。
通(tong)訊協議(yi)：主要(yao)是(shi)運行在(zai)傳統互聯網(wang)TCP/IP協議(yi)(yi)之(zhi)上的設(she)備通(tong)訊協議(yi)(yi)，負(fu)責(ze)設(she)備通(tong)過互聯網(wang)進行數據交換及通(tong)信。例如 MQTT、CoAP、HTTP等。
行業協議：某個(ge)行業范圍內統一(yi)的標準協議。例(li)如車聯(lian)網 JT/T808、視頻GB/T 28181等(deng)。
01
傳輸協議
| 協議(yi) | 協(xie)議(yi)描述和應用場景 |
| Modbus | 協議描述(shu)：Modbus協議是(shi)一項應用層報(bao)文傳(chuan)輸協議，包括ASCII、RTU、TCP三種報(bao)文類型。通過此協議，控制器相(xiang)互之(zhi)間、控制器經由網(wang)絡（例(li)如以太網(wang)）和其它設備之(zhi)間可以通信。 應用場景：在工業領域應用廣泛。 |
| OPC-UA | 協議描述：全稱為OPC Unified Architecture（OPC統一架構），是一項開源的(de)、獨立(li)于平(ping)臺的(de)標準(zhun)協議(yi)；通(tong)過(guo)此協議(yi)，使(shi)用不(bu)同(tong)系(xi)統的(de)設備可以通(tong)過(guo)網絡在客戶端和服(fu)務器之間(jian)發送(song)消息進行通(tong)信。OPC-UA更(geng)適用于遠程訪問。 應用場景：適(shi)用(yong)于現場設備，控制(zhi)系(xi)統，制(zhi)造執行系(xi)統和企業資源規劃(hua)系(xi)統等應用(yong)領域的制(zhi)造軟件。 |
| OPC-DA | 協議描述：OPC-DA適用于(yu)單系統數據(ju)(ju)訪問。OPC-DA為實時數據(ju)(ju)訪問規(gui)范,定義了包括數據(ju)(ju)值，更新時間與數據(ju)(ju)品質信息的(de)相關標(biao)準。 應用場景：適用于多(duo)個供(gong)應商設備(bei)和(he)控制應用程序之間實(shi)現數據交換。 |
| LoRa | 協議(yi)描述：LoRa是基于Semtech公司開(kai)發的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)低(di)功耗局域(yu)網(wang)無線標(biao)準，解決了(le)在同樣的(de)(de)功耗條件下比其他(ta)無線方式傳播(bo)的(de)(de)距離更遠的(de)(de)技術問(wen)題，實現(xian)了(le)低(di)功耗和遠距離的(de)(de)統(tong)一(yi)(yi)。 應用場景：主要在智慧城市、智慧建筑、智能家居、智能農業、無線工業等各個領域。 |
| ZigBee | 協議描述：ZigBee是一種(zhong)低(di)速短距(ju)離傳輸(shu)的(de)無線(xian)(xian)通(tong)信協議，是一種(zhong)高可(ke)靠(kao)的(de)無線(xian)(xian)數傳網(wang)(wang)(wang)絡(luo)，主要特色(se)有低(di)速、低(di)耗電、低(di)成本、支持大(da)量網(wang)(wang)(wang)上節點、支持多種(zhong)網(wang)(wang)(wang)上拓撲(pu)、低(di)復雜度、快速、可(ke)靠(kao)、安全。ZigBee技(ji)術(shu)是一種(zhong)新型技(ji)術(shu)，它(ta)最近(jin)(jin)出現(xian)，主要是依靠(kao)無線(xian)(xian)網(wang)(wang)(wang)絡(luo)進行(xing)傳輸(shu)，它(ta)能(neng)夠(gou)近(jin)(jin)距(ju)離的(de)進行(xing)無線(xian)(xian)連(lian)接，屬(shu)于無線(xian)(xian)網(wang)(wang)(wang)絡(luo)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)。 應用場景：在工業、農(nong)業、智能 家居等(deng)領域得到大規模的應用。 |
| Bluetooth | 協議(yi)描述：藍牙技術是一種無線數據和語音通信開放的全球規范，它是基于低成本的近距離無線連接，為固定和移動設備建立通信環境的一種特殊的近距離無線技術連接。 應用場景：藍牙能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。 |
藍牙、WiFi、ZigBee協議比較
目(mu)前(qian)來(lai)說，WiFi的(de)優勢是應(ying)用廣泛，已經普(pu)及到千家萬戶；ZigBee的(de)優勢是低(di)功耗和(he)自(zi)組網；UWB無載波無線通信技(ji)(ji)術的(de)(de)優(you)勢是傳輸速率；藍牙的(de)(de)優(you)勢組網簡單。然而，這3種(zhong)技(ji)(ji)術，也都有各自(zi)的(de)(de)不足(zu)，沒(mei)有一種(zhong)技(ji)(ji)術能完全(quan)滿足(zu)智能家居的(de)(de)全(quan)部要求。
藍牙技術(shu)的出現使得短距離無線通(tong)信成為可能(neng)，但其協議較復(fu)雜、功耗高(gao)、成本高(gao)等(deng)特(te)點不(bu)太適用(yong)于(yu)要求低成本、低功耗的(de)工業(ye)控制和(he)家庭網絡。尤其藍牙(ya)最大的(de)障礙(ai)在于(yu)傳輸(shu)范圍受限，一(yi)(yi)般有效的(de)范圍在10米左(zuo)右，抗(kang)干擾能(neng)力(li)不(bu)強(qiang)、信息安全問題等(deng)問題也是制約(yue)其進一(yi)(yi)步發展和(he)大規模應用(yong)的(de)主要因(yin)素。
WiFi也(ye)是(shi)是(shi)一種短距離無線傳輸技術，可以隨時接(jie)入無線信號，移動性強(qiang)，比較(jiao)適合在(zai)辦(ban)公室及家庭的環(huan)境下應用。當然WiFi也存在(zai)一個致命缺點(dian)。由于(yu)WiFi采(cai)用的是射頻技(ji)術，通過空氣發送(song)和接(jie)收數(shu)據，使用無線電(dian)波傳輸(shu)數(shu)據信號，比較(jiao)容易受到外界的干擾。
ZigBee則是(shi)國(guo)際通行(xing)的(de)無線通訊技術，它的(de)每個(ge)網絡端口可以最(zui)多接入6.5萬多個(ge)端口，適合家居、工業(ye)、農(nong)業(ye)等多個(ge)領(ling)域使用(yong)，而(er)藍牙和WiFi網端只能(neng)接入10個(ge)端口，顯然不能(neng)適應家庭需要。ZigBee還具有低功耗和低成本優(you)勢。
02
通訊協議
| 協議 | 協議描(miao)述(shu)和(he)應(ying)用場景 |
| MQTT | 協議描述(shu)：MQTT是基于TCP/IP協議的一種輕量級的發布、訂閱信息傳輸協議，特點報文緊湊、輕量可靠、支持QoS等。 應用場景：為物聯網行業推薦協議之一，廣泛應用于智能硬件、車聯網、能源、電力等場景。 |
| HTTPS | 協議描述：HTTP協議超文本傳輸協議，基于請求/響應模型進行數據傳輸。 應用場景：適用于對設備硬件和網絡帶寬充裕的場景。 |
| CoAP | 協議描述：CoAP（Constrained Application Protocol）是一種在物聯網世界的類web協議，使用了請求/響應交互模型。協議設計精煉， 采用 UDP 協議進行數據傳輸，適用在資源受限的低功耗設備上，尤其是NB-IoT的設備使用。 應用場景：在水表、電表等資源受限的低功耗設備上應用廣泛。 |
| TCP | 協議描述：廠商內部發展(zhan)和采用的標準。私有協議具(ju)有靈(ling)活性(xing)，它往(wang)(wang)往(wang)(wang)會在某個公司或者組織(zhi)內部使用，按需(xu)定制(zhi)，升(sheng)級方便，靈(ling)活性(xing)好。具(ju)體實現(xian)需(xu)要客戶手動部署。 |
| UDP | 協議(yi)描述：UDP（用戶數據報協議）是一種無連接的協議，它不提供數據傳輸的可靠性和流控制，但具有較低的時延和較少的開銷。 應用場景：主要應用于實時數據傳輸和設備之間的快速通信，包括實時視頻和音頻流傳輸、傳感器數據采集和控制信號發送、廣播和組播等。由于UDP協議具有低時延、少開銷、無需建立連接等特點，能夠滿足物聯網中對快速傳輸和實時性要求高的應用場景。 |
MQTT、CoAP協(xie)議比較(jiao)
MQTT是多(duo)對多(duo)通訊協(xie)議(yi)用于在不(bu)同客戶端之間通過(guo)中(zhong)間代理(li)(li)傳送消(xiao)息(xi)(xi)，解(jie)耦生產者與消(xiao)費者，通過(guo)使得客戶端發布(bu)，讓代理(li)(li)決定路由并且拷貝(bei)消(xiao)息(xi)(xi)。雖然MQTT支(zhi)持一些持久化(hua)，最好(hao)還(huan)是作(zuo)為實(shi)時(shi)數據通訊(xun)總線。
CoAP主要(yao)是一個(ge)點對點協議，用于在客戶端與(yu)服務器之間傳輸狀(zhuang)態信息。雖然(ran)支持觀察(cha)資源(yuan)，CoAP最(zui)好適(shi)合(he)狀(zhuang)態傳輸模型(xing)，不是完全基于事件(jian)。
MQTT客戶端(duan)建立長連(lian)接TCP，這通常表示沒有問題，CoAP客戶端(duan)與服務器(qi)都發(fa)送與接收UDP數據包，在NAT環境中，隧道(dao)或者端(duan)口轉發(fa)可以用于(yu)允許(xu)CoAP，或者像LWM2M，設備也許(xu)會先初始化前(qian)端(duan)連(lian)接。
MQTT不(bu)提供(gong)支(zhi)持消息打類型標(biao)記或者其他(ta)元(yuan)數據幫助客(ke)戶端理(li)解，MQTT消息可用于任何目的(de)(de)(de)，但是(shi)所有的(de)(de)(de)客(ke)戶端必須知道向上(shang)的(de)(de)(de)數據格式(shi)以允許(xu)通訊，CoAP，相(xiang)反地，提供(gong)內置(zhi)支(zhi)持內容協商與發現(xian)，允許(xu)設備(bei)相(xiang)互探測以找(zhao)到交換數據的(de)(de)(de)方式(shi)。
03
行業協議
| 協議 | 協議(yi)描述和應用場(chang)景 |
| GB/T28181 | 協議(yi)描述：國家標(biao)準GB/T 28181—2016《公(gong)共安全(quan)視(shi)頻監控聯網系統信息(xi)傳輸(shu)、交換、控制技術要求》,是視(shi)頻監控領(ling)域的國家標(biao)準。 應用場景：視頻聯(lian)網傳輸和設(she)備控制。 |
| JT/T808 | 協議描述：《道路運輸車輛衛星定位系統終(zhong)端通信協議及數據格式(shi)》，主要用(yong)于“兩(liang)客一危”車輛。 應(ying)用場景：交通行業應用。 |
| GB3761 | 協議描述：是(shi)一種(zhong)國標電表協議(yi)插(cha)件，采(cai)用新型(xing)的數(shu)據采(cai)集技(ji)術，將(jiang)電能表的實時工況數(shu)據轉換成(cheng)電信號，提供給計量系(xi)統，并(bing)能進行電能的實時記錄、統計、抄表和結算(suan)等(deng)。 應用場(chang)景：電表。 |
| DL/T645 | 協議(yi)描述(shu)：DL/T 645是多功能(neng)電(dian)(dian)能(neng)表(biao)與數(shu)據(ju)(ju)終端設(she)備(bei)進行數(shu)據(ju)(ju)交(jiao)換式(shi)的物理連接和(he)協議(yi)的規范(fan)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)，本設(she)備(bei)依據(ju)(ju)協議(yi)采用中國電(dian)(dian)力企業聯合會提(ti)出(chu)的DL/T 645-2007《多功能(neng)電(dian)(dian)能(neng)表(biao)》標(biao)準(zhun)(zhun)規約，實現設(she)備(bei)與多功能(neng)電(dian)(dian)能(neng)表(biao)的信息通信。 應用場(chang)景：電表。 |
| IEC104 | 協議描述：IEC104規約(yue)由國際(ji)電工委員會制定。IEC104規約(yue)把(ba)IEC101的應用服務數(shu)據(ju)單元（ASDU）用(yong)(yong)網絡規約(yue)TCP/IP進行傳輸(shu)的(de)(de)(de)標準(zhun)，該標準(zhun)為遠動(dong)信息的(de)(de)(de)網絡傳輸(shu)提供了(le)通信規約(yue)依據。采用(yong)(yong)104規約(yue)組(zu)合101規約(yue)的(de)(de)(de)ASDU的(de)(de)(de)方式后,可很好的(de)(de)(de)保證規約(yue)的(de)(de)(de)標準(zhun)化(hua)和(he)通信的(de)(de)(de)可靠(kao)性(xing)。 應用場景：電力、城市軌道交通。 |
| HJ212 | 協(xie)議描述：《污染物在線監控（監測）系統數據傳輸標準》環保行業中使用的數據傳輸標準協議。 應用場景：環保行業。 |
| SL651 | 協議描(miao)述：《水文監測數據通信規約》，水文監測等設備需要遵循該規范。 應用場景：水文監測(ce)。 |
