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。根據不同的(de)作(zuo)用(yong)，物聯網(wang)協議(yi)可分為傳輸協議、通(tong)信協議(yi)和行業協議。
傳輸協議(yi)：一般負責子網內設備間的組網及通(tong)信(xin)。例如 Wi-Fi、Ethernet、NFC、 Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G/4G/5G等。這些(xie)協議能夠(gou)確保在(zai)網絡上傳輸的(de)數據的(de)安全性和(he)可靠性。
通訊協議：主要(yao)是運行在傳統(tong)互聯網TCP/IP協(xie)議之(zhi)上的設(she)備通訊協(xie)議，負責(ze)設(she)備通過互聯網進行數據交(jiao)換(huan)及(ji)通信。例如 MQTT、CoAP、HTTP等。
行(xing)業協議：某個(ge)行(xing)業范圍內統(tong)一的標準協議(yi)。例如車聯網 JT/T808、視(shi)頻GB/T 28181等。
01
傳輸協議
| 協議 | 協議(yi)描(miao)述和應用(yong)場景 |
| Modbus | 協議描述(shu)：Modbus協議是一項(xiang)應用(yong)層報(bao)文傳輸協議，包括ASCII、RTU、TCP三種報(bao)文類型(xing)。通過(guo)此協議，控(kong)制器相互之(zhi)間(jian)、控(kong)制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之(zhi)間(jian)可以通信(xin)。 應用場景：在工業領(ling)域應用廣泛。 |
| OPC-UA | 協議(yi)描述：全(quan)稱為OPC Unified Architecture（OPC統一架構），是一項(xiang)開(kai)源的、獨立(li)于平臺(tai)的標準協議；通過此協議，使用不同系統的設備可以通過網(wang)絡在客戶端和服務器之間發送(song)消息(xi)進行通信。OPC-UA更適用于遠程(cheng)訪問(wen)。 應用場景：適用于(yu)現場設備(bei)，控制系(xi)(xi)統，制造執(zhi)行系(xi)(xi)統和(he)企(qi)業資源規劃系(xi)(xi)統等(deng)應用領(ling)域(yu)的(de)制造軟件。 |
| OPC-DA | 協議描述：OPC-DA適用(yong)于(yu)單(dan)系統數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)訪問。OPC-DA為實時數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)訪問規范,定義(yi)了包括數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)值，更新時間與數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)品質信息(xi)的相(xiang)關標準。 應用場景：適用(yong)于多(duo)個供應(ying)商設備和控制應(ying)用(yong)程序之間實現數(shu)據交換。 |
| LoRa | 協議描述(shu)：LoRa是基于(yu)Semtech公司開發(fa)的(de)(de)一(yi)種低功(gong)耗(hao)局域網無(wu)(wu)線標準，解(jie)決(jue)了在同樣(yang)的(de)(de)功(gong)耗(hao)條(tiao)件下比其(qi)他無(wu)(wu)線方式傳(chuan)播(bo)的(de)(de)距離更遠(yuan)的(de)(de)技(ji)術問題，實現了低功(gong)耗(hao)和(he)遠(yuan)距離的(de)(de)統一(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(shi)一(yi)種低(di)速(su)短距(ju)離(li)(li)傳輸的(de)無(wu)線(xian)(xian)通信協(xie)議，是(shi)一(yi)種高可(ke)靠的(de)無(wu)線(xian)(xian)數傳網(wang)絡，主要特色有低(di)速(su)、低(di)耗電、低(di)成(cheng)本、支(zhi)持大量網(wang)上節點、支(zhi)持多種網(wang)上拓撲、低(di)復(fu)雜度(du)、快(kuai)速(su)、可(ke)靠、安全。ZigBee技(ji)術是(shi)一(yi)種新型(xing)技(ji)術，它最近(jin)(jin)出現(xian)，主要是(shi)依靠無(wu)線(xian)(xian)網(wang)絡進行(xing)傳輸，它能(neng)夠近(jin)(jin)距(ju)離(li)(li)的(de)進行(xing)無(wu)線(xian)(xian)連接，屬于無(wu)線(xian)(xian)網(wang)絡通訊技(ji)術。 應用場景：在工業、農業、智(zhi)能 家居(ju)等領域得到大(da)規(gui)模的(de)應(ying)用(yong)。 |
| Bluetooth | 協議描述：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
目前(qian)來說，WiFi的優勢是應用廣泛，已經普及到千家萬戶；ZigBee的優勢是低功(gong)耗和自組網；UWB無載波無線(xian)通信技(ji)(ji)術(shu)的優(you)勢是傳輸速率；藍牙的優(you)勢組網簡單。然(ran)而，這3種技(ji)(ji)術(shu)，也都有(you)(you)各自的不(bu)足，沒(mei)有(you)(you)一種技(ji)(ji)術(shu)能完(wan)全(quan)(quan)滿足智能家(jia)居的全(quan)(quan)部(bu)要求。
藍牙技術的(de)出現使得短距離無(wu)線(xian)通信成為可(ke)能，但其(qi)協議較復雜、功耗高(gao)、成本高(gao)等(deng)特點不太適用于要求低成本、低功耗的(de)工業控制和(he)家(jia)庭網(wang)絡(luo)。尤其(qi)藍牙最(zui)大的(de)障礙在于傳輸范(fan)圍受(shou)限(xian)，一般有效的(de)范(fan)圍在10米(mi)左右，抗干(gan)擾能力不強、信息(xi)安全問題等(deng)問題也是制約其(qi)進一步發展和(he)大規(gui)模(mo)應用的(de)主(zhu)要因(yin)素(su)。
WiFi也是是一種(zhong)短距離無線傳輸技術(shu)，可以隨(sui)時接入無線(xian)信號，移(yi)動性強(qiang)，比(bi)較適合在辦公室(shi)及家庭(ting)的(de)環境下應用(yong)(yong)。當然WiFi也存在一(yi)個致命缺點。由于WiFi采用(yong)(yong)的(de)是射頻技術，通過空氣(qi)發送和接收數據，使用(yong)(yong)無線(xian)電波傳輸數據信號，比(bi)較容易受到外界(jie)的(de)干擾。
ZigBee則是國(guo)際通(tong)行的(de)無線通(tong)訊技術，它的每個網絡端(duan)(duan)口(kou)可以最多接(jie)入(ru)(ru)6.5萬多個端(duan)(duan)口(kou)，適合家(jia)居、工業、農(nong)業等(deng)多個領(ling)域(yu)使用，而藍牙和(he)(he)WiFi網端(duan)(duan)只能接(jie)入(ru)(ru)10個端(duan)(duan)口(kou)，顯然不能適應家(jia)庭需要。ZigBee還(huan)具有低功(gong)耗和(he)(he)低成本(ben)優(you)勢。
02
通訊協議
| 協議 | 協議描述(shu)和(he)應用場景 |
| MQTT | 協議描(miao)述：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(xie)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(yi)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(shu)：廠(chang)商內部發展和采用(yong)的(de)標準。私有(you)(you)協議具有(you)(you)靈(ling)活(huo)性，它往(wang)往(wang)會在某個公司或者組織內部使(shi)用(yong)，按需(xu)定制，升級方便，靈(ling)活(huo)性好。具體實(shi)現需(xu)要客戶手動部署。 |
| UDP | 協議描述(shu)：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協議比較
MQTT是多對多通(tong)訊(xun)協議用于在(zai)不同客(ke)(ke)戶(hu)(hu)端(duan)(duan)之間通過(guo)中間代理傳(chuan)送消(xiao)息，解耦(ou)生產者(zhe)與(yu)消(xiao)費者(zhe)，通過(guo)使得客(ke)(ke)戶(hu)(hu)端(duan)(duan)發布，讓代理決定路由并且拷貝消(xiao)息。雖然MQTT支持一些持久化(hua)，最好(hao)還是作為(wei)實時數(shu)據(ju)通訊(xun)總線。
CoAP主要是一個點對點協(xie)議，用于(yu)(yu)在客戶端與服務器之間傳輸狀態信息。雖(sui)然支持觀察資源，CoAP最好(hao)適合狀態傳輸模型，不是完全(quan)基于(yu)(yu)事(shi)件。
MQTT客(ke)戶端建(jian)立長連(lian)接(jie)(jie)TCP，這通常表示沒有(you)問題，CoAP客(ke)戶端與服務器都(dou)發送(song)與接(jie)(jie)收UDP數據(ju)包，在NAT環境中，隧道或(huo)者(zhe)端口轉發可以用于允許(xu)CoAP，或(huo)者(zhe)像LWM2M，設備也(ye)許(xu)會先(xian)初始化前端連(lian)接(jie)(jie)。
MQTT不提供支持消(xiao)息打類(lei)型標記或者其他元數據幫(bang)助客戶(hu)端(duan)理解，MQTT消(xiao)息可用于任何目的(de)，但是所有的(de)客戶(hu)端(duan)必須知(zhi)道向上的(de)數據格式(shi)以(yi)允(yun)許(xu)通訊，CoAP，相反地(di)，提供內(nei)置支持內(nei)容協商與發現，允(yun)許(xu)設(she)備相互探(tan)測以(yi)找到交換數據的(de)方(fang)式(shi)。
03
行業協議
| 協議 | 協議描述和應(ying)用場景 |
| GB/T28181 | 協議描述：國家(jia)標(biao)準(zhun)(zhun)GB/T 28181—2016《公(gong)共安全視(shi)頻監(jian)控(kong)聯網(wang)系統信息傳輸、交換、控(kong)制技術要求》,是視(shi)頻監(jian)控(kong)領域的國家(jia)標(biao)準(zhun)(zhun)。 應用場景：視頻聯網傳(chuan)輸和設備控(kong)制。 |
| JT/T808 | 協議描述：《道路(lu)運輸車輛衛星定位系統(tong)終(zhong)端通信協議及數據格式》，主(zhu)要用于“兩客(ke)一危”車輛。 應(ying)用場景：交通(tong)行(xing)業應用。 |
| GB3761 | 協議描(miao)述(shu)：是一(yi)種國標電(dian)表協(xie)議插(cha)件，采用新(xin)型的數據采集(ji)技(ji)術，將電(dian)能(neng)表的實時工況(kuang)數據轉(zhuan)換成電(dian)信號，提供給計(ji)量系統，并能(neng)進行電(dian)能(neng)的實時記錄、統計(ji)、抄表和結算等(deng)。 應用場景：電(dian)表。 |
| DL/T645 | 協(xie)議描(miao)述：DL/T 645是多(duo)功能(neng)電能(neng)表與數(shu)據(ju)終端設備進行數(shu)據(ju)交換式的(de)物理(li)連接和協議的(de)規范(fan)和標準(zhun)，本設備依(yi)據(ju)協議采(cai)用(yong)中國電力(li)企業聯合會提出(chu)的(de)DL/T 645-2007《多(duo)功能(neng)電能(neng)表》標準(zhun)規約，實現(xian)設備與多(duo)功能(neng)電能(neng)表的(de)信(xin)息通信(xin)。 應用場景：電表。 |
| IEC104 | 協議描述：IEC104規約(yue)由(you)國際電工委員會制定。IEC104規約(yue)把(ba)IEC101的應用服(fu)務數據單元（ASDU）用網絡(luo)規約(yue)(yue)TCP/IP進(jin)行傳輸的標(biao)準(zhun)，該標(biao)準(zhun)為遠動信息的網絡(luo)傳輸提供了通信規約(yue)(yue)依據。采用104規約(yue)(yue)組合101規約(yue)(yue)的ASDU的方式(shi)后,可很好(hao)的保證規約(yue)(yue)的標(biao)準(zhun)化和(he)通信的可靠性(xing)。 應用場景：電力、城市軌道交通。 |
| HJ212 | 協議(yi)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(xie)議(yi)描述：《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。 |
