物联网中常用的几种通信协议

  • By 本站 - 2023-06-19 13:53
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物联网(Internet of Things, 简称IoT)是指将各种传感器、设备等通过互联网连接起来,形成一个庞大的网络,实现物与物之间的互联互通。在实现这个过程中,各种不同的通信协议被广泛应用。本文将为大家介绍物联网中常见的通信协议(这里主要谈论应用层协议)。

物联网

MQTT

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是物联网(IoT)通信中常见的一种协议。它是一种轻量级的消息传递协议,被广泛用于设备和服务器之间的通信。

MQTT协议的工作原理类似于一个发布-订阅模型,它允许不同的设备或客户端通过一个称为“代理”(Broker)的中间件来交换消息。设备或客户端可以选择订阅(Subscribe)特定的主题(Topic),并从中接收来自代理的消息。同时,设备或客户端还可以发布(Publish)消息到一个或多个特定的主题(Topic),代理将转发这些消息给所有订阅该主题的设备或客户端。

与其他通信协议相比,MQTT协议具有以下优点:

(1)它是一种轻量级的协议,占用的带宽和资源很少;(2)它具有很高的可靠性,能够保证消息的传递和接收;(3)它支持异步通信和离线消息,即使设备不在线也能够接收和发送消息。因此,MQTT协议是物联网应用中最常用的一种协议,它能够帮助设备之间进行高效地通信,并为物联网应用提供了一个可靠、安全的消息传递机制。

CoAP

当我们谈到物联网通信协议时,CoAP(Constrained Application Protocol)是一个非常重要的协议。

CoAP是一种面向资源的协议,它被设计用于受限设备和网络环境中,以实现低功耗、低带宽和低延迟的通信。CoAP这种轻量级协议可以更好地适配物联网小型设备。

另外需注意,CoAP并不能替代HTTP协议。

为了更好地理解CoAP的工作原理,可以将其比作快递员。CoAP可以将我们要传递的数据(包裹)打包成一个个消息,然后通过互联网(街道)将这些消息发送给目的地(收件人)。CoAP协议具有轻量化(最小长度仅4个字节)、支持可靠传输、数据重传、块传输、IP多播及非长连接通信等特点,适用于低速率、低功耗物联网场景。此外,CoAP协议不仅支持传输数据,还支持查询资源状态、触发事件等操作,这使得它非常适合在物联网中使用。而且,它具有较低的开销,因为它只需要使用少量的网络资源来传输数据。总之,CoAP是一种可靠、高效的物联网通信协议,它可以帮助设备在低功耗、低带宽和低延迟的环境中进行通信,并且可以通过查询资源状态、触发事件等方式与其他设备进行交互。

HTTP

当我们谈到物联网通信协议时,HTTP(Hypertext Transfer Protocol)是一个人人都熟知的协议,它被用于在互联网上传输超文本文档。但是在物联网中,HTTP也扮演着重要的角色。

HTTP协议不仅支持传输数据,还支持请求、响应和状态码等操作。这使得它非常适合在物联网中使用。同时,它也非常灵活,支持各种不同的数据格式和通信方式,例如 RESTful API 和 WebSocket。

然而,在物联网中使用HTTP也有一些挑战。例如,HTTP通信需要使用TCP连接,这可能会导致功耗过高和延迟过大。此外,HTTP的请求头和响应头也会带来额外的开销。

总之,HTTP是一种可靠、灵活的物联网通信协议,它可以帮助设备在互联网中进行通信,并且支持各种不同的数据格式和通信方式。但是,在使用HTTP时需要注意功耗和延迟等问题,以确保设备能够在低功耗、低带宽和低延迟的环境中正常工作。

DDS

DDS(Data Distribution Service)是一种以数据为中心的分布式实时数据分发服务中间件协议,它是分布式实时网络里的“TCP/IP”,用来解决实时网络中的网络协议互联,其作用相当于“总线上的总线”。

中间件是位于操作系统平台和应用程序之间的软件层,屏蔽了一些通信协议的细节,使组件之间通信模块的代码逻辑变得更简洁。

DDS的通信方式通常采用多对多的单向数据交互,通信模型为分布式结构,没有中心节点,同一个数据空间任何两个节点之间都能直接进行通信。

随着自动驾驶技术的兴起,DDS也在车载软件的通信中间件开发中使用。

AMQP

AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)是一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议。与其说AMQP是一种协议,其实它更是一种标准。它是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。

AMQP支持符合要求的客户端应用和消息中间件代理之间进行通信。消息代理从发布者那里接收消息,并根据既定的路由规则将接收到的消息发送给处理消息的消费者。由于AMQP是一个网络协议,所以这个过程中的发布者、消费者以及消息代理可以存在于不同的设备上。

AMQP协议模型

AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由(包括点对点和发布/订阅)、可靠性和安全。

XMPP

XMPP(The Extensible Messaging and Presence Protocol,即可扩展通讯和表示协议)是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议,它继承了在XML环境中灵活的发展性。

基于XMPP的应用具有超强的可扩展性,经过扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求,以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程序。

以上是物联网中常见的通信协议,它们各自具有不同的特点和优势,可以根据实际需求选择合适的协议。在实际应用中,我们可以根据设备的类型、网络带宽和安全需求等因素选择合适的协议,以保证物联网系统的稳定性和安全性。


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