并非每種物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議都適合每種部署或設(shè)備。在選擇一種協(xié)議而不是另一種協(xié)議之前，請考慮功率和安全性要求。

互聯(lián)事物的數(shù)量和范圍正在迅速擴(kuò)大，2020 年物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量首次超過非物聯(lián)網(wǎng)在線連接數(shù)量。

根據(jù)市場研究公司 IoT Analytics 的數(shù)據(jù)，2020 年物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)為 117 億，而非物聯(lián)網(wǎng)連接（例如智能手機(jī)和計算機(jī)）為 100 億。研究人員估計，到 2025 年，物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量將增至 309 億。

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（包括 5G 和低功耗廣域網(wǎng)）的可用性和擴(kuò)展在很大程度上推動和支持了這一增長。

為什么物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議很重要？

物聯(lián)網(wǎng)的好處和價值來自于使組件能夠進(jìn)行通信；這種通信能力使數(shù)據(jù)從端點設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)管道移動到中央服務(wù)器。

這種通信通過物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行，確保連接環(huán)境中的下一步和后續(xù)步驟接收并理解從端點設(shè)備（例如傳感器）發(fā)送的數(shù)據(jù)，無論該數(shù)據(jù)的下一步是發(fā)送到另一個端點設(shè)備還是網(wǎng)關(guān)或一個應(yīng)用程序。

簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議對于物聯(lián)網(wǎng)的存在與事物本身一樣重要。

盡管協(xié)議作為一個集體對于物聯(lián)網(wǎng)的運行至關(guān)重要，但協(xié)議并非都是平等的。Gartner 分析師兼高級研究總監(jiān) Bill Ray 表示，并非所有協(xié)議在所有情況下都能發(fā)揮作用或發(fā)揮良好作用。

Ray 指出，一些協(xié)議非常適合建筑物中的物聯(lián)網(wǎng)使用，一些協(xié)議非常適合建筑物之間的物聯(lián)網(wǎng)部署，而另一些協(xié)議則非常適合國家或全球物聯(lián)網(wǎng)用例。

物聯(lián)網(wǎng)中有多少種協(xié)議？

有多種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可用，每一種協(xié)議都提供某些功能或功能組合，使其比特定物聯(lián)網(wǎng)部署的其他選項更可取。

每個物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議都支持設(shè)備到設(shè)備、設(shè)備到網(wǎng)關(guān)或設(shè)備到云/數(shù)據(jù)中心通信，或這些通信的組合。

地理位置和特殊位置、功耗需求、電池供電選項、物理障礙的存在和成本等因素決定了物聯(lián)網(wǎng)部署中哪種協(xié)議是最佳的。

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)有哪些不同層？

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是作為技術(shù)堆棧構(gòu)建的；這些經(jīng)常在參考模型（一種框架）中可視化，技術(shù)人員用它來概念化數(shù)據(jù)如何在整個堆棧上進(jìn)行通信。

最著名的是開放系統(tǒng)互連（OSI）模型，它列出了七層。從下到上，各層如下：

物理層

數(shù)據(jù)鏈接

網(wǎng)絡(luò)層

傳輸層

會話層

推介會

應(yīng)用層

物聯(lián)網(wǎng)也以多層模型的形式表達(dá)。盡管有些使用 OSI 七層模型，但其他使用的模型包括以下內(nèi)容：

三層模型：感知、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用

四層模型：感知、支撐、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用

五層模型：感知、傳輸、處理、應(yīng)用和業(yè)務(wù)，或者物理層、數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡(luò)、傳輸和應(yīng)用

使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通常因?qū)佣?。因此，物?lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)可以有多種協(xié)議，不同的協(xié)議可以在不同的層進(jìn)行通信，一些協(xié)議可以跨層橋接，信息技術(shù)研究集團(tuán)基礎(chǔ)設(shè)施首席研究顧問 Scott Young 表示。

例如，藍(lán)牙和無線支持最底層的通信，而數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（DDS）和MQTT則工作在應(yīng)用層。

最常見的協(xié)議

技術(shù)人員在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)其物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)時可以從多種通信協(xié)議中進(jìn)行選擇。最常見的包括以下內(nèi)容。

1.AMQP

AMQP 是高級消息隊列協(xié)議的縮寫，是一種開放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，用于更多面向消息的中間件。因此，無論使用什么消息代理或平臺，它都可以實現(xiàn)系統(tǒng)之間的消息傳遞互操作性。即使在遠(yuǎn)距離或網(wǎng)絡(luò)狀況不佳的情況下，它也能提供安全性、互操作性以及可靠性。即使系統(tǒng)不同時可用，它也支持通信。

2. 藍(lán)牙和BLE

藍(lán)牙是一種短距離無線技術(shù)，使用短波長、超高頻無線電波。它最常用于音頻流，但它也已成為無線和連接設(shè)備的重要推動者。因此，這種低功耗、低范圍的連接選項是個人局域網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)部署的首選。

另一種選擇是低功耗藍(lán)牙，稱為藍(lán)牙 LE 或 BLE，這是針對物聯(lián)網(wǎng)連接優(yōu)化的新版本。顧名思義，BLE 的功耗比標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙低，這使得它在許多用例中特別有吸引力，例如消費者方面的健康和健身追蹤器以及智能家居設(shè)備以及商業(yè)方面的店內(nèi)導(dǎo)航。

3. 蜂窩網(wǎng)絡(luò)

蜂窩網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最廣泛使用和眾所周知的選項之一，也是通信距離較長的部署的最佳選項之一。盡管 2G 和 3G 傳統(tǒng)蜂窩標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已逐步淘汰，但電信公司正在迅速擴(kuò)大更新的高速標(biāo)準(zhǔn)（即 4G/LTE 和 5G）的覆蓋范圍。蜂窩提供高帶寬和可靠的通信。它能夠發(fā)送大量數(shù)據(jù)，這對于許多物聯(lián)網(wǎng)部署來說是一項重要功能。然而，這些功能是有代價的：比其他選項更高的成本和功耗。

4. 合作協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組受限 RESTful 環(huán)境工作組于 2013 年推出了 CoAP（受限應(yīng)用協(xié)議），旨在與基于 HTTP 的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)配合使用。CoAP 依靠用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議來建立安全通信并實現(xiàn)多點之間的數(shù)據(jù)傳輸。CoAP通常用于機(jī)器對機(jī)器 ( M2M ) 應(yīng)用，即使存在低帶寬、低可用性和/或低能耗設(shè)備，CoAP 也能讓受限設(shè)備加入 IoT 環(huán)境。

5.DDS

對象管理組 (OMG) 為實時系統(tǒng)開發(fā)了數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)。OMG 將 DDS 描述為“一種用于以數(shù)據(jù)為中心的連接的中間件協(xié)議和 API 標(biāo)準(zhǔn)”，并解釋說“它將系統(tǒng)的組件集成在一起，提供低延遲的數(shù)據(jù)連接、極高的可靠性和可擴(kuò)展的架構(gòu)，可滿足業(yè)務(wù)和任務(wù)關(guān)鍵型物聯(lián)網(wǎng)的需求。應(yīng)用程序需要。”該 M2M 標(biāo)準(zhǔn)使用發(fā)布-訂閱模式實現(xiàn)高性能和高度可擴(kuò)展的實時數(shù)據(jù)交換。

6. LoRa 和 LoRaWAN

LoRa 代表遠(yuǎn)程，是一種非蜂窩無線技術(shù)，正如其名稱所描述的，提供遠(yuǎn)程通信功能。它具有低功耗和安全數(shù)據(jù)傳輸功能，適用于 M2M 應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)部署。它是一項專有技術(shù)，現(xiàn)已成為 Semtech 射頻平臺的一部分。Semtech 是 LoRa 聯(lián)盟的創(chuàng)始成員，該聯(lián)盟現(xiàn)在是 LoRa 技術(shù)的管理機(jī)構(gòu)。LoRa 聯(lián)盟還設(shè)計并現(xiàn)在維護(hù) LoRaWAN，這是一種基于云的開放協(xié)議，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠與 LoRa 進(jìn)行通信。

7.LWM2M

OMA SpecWorks 將其輕量級 M2M (LWM2M) 描述為“專為傳感器網(wǎng)絡(luò)和 M2M 環(huán)境需求而設(shè)計的設(shè)備管理協(xié)議”。該通信協(xié)議專為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和其他 M2M 應(yīng)用中的遠(yuǎn)程設(shè)備管理和遙測而設(shè)計；因此，對于處理和存儲能力有限的低功耗設(shè)備來說，它是一個不錯的選擇。

8. MQTT

開發(fā)于 1999 年，最初稱為消息隊列遙測傳輸，現(xiàn)在簡稱為 MQTT。該協(xié)議中不再有任何消息隊列。MQTT 使用發(fā)布-訂閱架構(gòu)來實現(xiàn) M2M 通信。其簡單的消息傳遞協(xié)議適用于受限設(shè)備，并支持多個設(shè)備之間的通信。它設(shè)計用于低帶寬情況，例如不可靠網(wǎng)絡(luò)上的傳感器和移動設(shè)備。該功能使其成為連接具有較小代碼占用空間的設(shè)備以及由于帶寬限制或不可靠連接而導(dǎo)致不同程度的延遲的無線網(wǎng)絡(luò)的普遍首選選擇。MQTT 最初是一種專有協(xié)議，現(xiàn)在是連接物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的領(lǐng)先開源協(xié)議。

9. 無線網(wǎng)絡(luò)

鑒于 Wi-Fi 在家庭、商業(yè)和工業(yè)建筑中的普遍存在，它是一種常用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。它提供快速的數(shù)據(jù)傳輸并能夠處理大量數(shù)據(jù)。Wi-Fi 特別適合中短距離的 LAN 環(huán)境。此外，Wi-Fi 的多種標(biāo)準(zhǔn)（家庭和某些企業(yè)中最常見的是 802.11n）為技術(shù)人員提供了部署選擇。然而，許多 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)（包括家庭常用的標(biāo)準(zhǔn)）對于某些物聯(lián)網(wǎng)用例（尤其是低功耗/電池供電設(shè)備）而言過于耗電。這限制了 Wi-Fi 作為某些部署的選項。此外，Wi-Fi 的低范圍和低可擴(kuò)展性也限制了其在許多物聯(lián)網(wǎng)部署中使用的可行性。

10.XMPP

追溯到 2000 年代初，當(dāng)時 Jabber 開源社區(qū)首次設(shè)計了用于實時人與人通信的可擴(kuò)展消息傳遞和狀態(tài)協(xié)議，XMPP 現(xiàn)在用于輕量級中間件中的 M2M 通信以及路由 XML 數(shù)據(jù)。XMPP 支持網(wǎng)絡(luò)上多個實體之間結(jié)構(gòu)化但可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)的實時交換，最常用于面向消費者的物聯(lián)網(wǎng)部署，例如智能設(shè)備。它是 XMPP 標(biāo)準(zhǔn)基金會支持的開源協(xié)議。

11.Zigbee

Zigbee 是一種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，專為建筑和家庭自動化應(yīng)用而設(shè)計，是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中最流行的網(wǎng)狀協(xié)議之一。Zigbee 是一種短距離、低功耗協(xié)議，可用于擴(kuò)展多個設(shè)備之間的通信。它的范圍比 BLE 更長，但數(shù)據(jù)速率比 BLE 低。它由 Zigbee 聯(lián)盟監(jiān)管，提供靈活的自組織網(wǎng)格、超低功耗和應(yīng)用程序庫。

12.Z-Wave

另一個專有選項 Z-Wave 是一種基于低功耗射頻技術(shù)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。與藍(lán)牙和 Wi-Fi 一樣，Z-Wave 允許智能設(shè)備進(jìn)行加密通信，從而為物聯(lián)網(wǎng)部署提供一定程度的安全性。它通常用于家庭自動化產(chǎn)品和安全系統(tǒng)，以及商業(yè)應(yīng)用，例如能源管理技術(shù)。它在美國以 908.42 MHz 無線電頻率運行；不過，其頻率因國家而異。Z-Wave 得到 Z-Wave 聯(lián)盟的支持，該聯(lián)盟是一個致力于擴(kuò)展使用 Z-Wave 的設(shè)備的技術(shù)和互操作性的成員聯(lián)盟。

如何選擇正確的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

沒有一種物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議是最好的，也沒有一種協(xié)議適合每種部署。

相反，企業(yè)技術(shù)專家必須根據(jù)其計劃的物聯(lián)網(wǎng)部署的獨特情況來確定哪種協(xié)議最適合其組織，咨詢公司甫瀚咨詢新興技術(shù)集團(tuán)董事總經(jīng)理兼全球領(lǐng)導(dǎo)者 Scott Laliberte 表示。這些決定應(yīng)權(quán)衡一系列因素，從連接設(shè)備的電力需求和這些設(shè)備的位置，到部署所在的地理規(guī)模和功能，再到部署的安全要求。