物联网的主要通信协议

· MQTT

· CoAP

· HTTP

· DDS

· LoRa

· ZigBee

· NB-IoT

· LwM2M

· TCP

· UDP

· 按照网络四层协议分类

· 物联网的通信协议有很多种，下面列举一些主要的通信协议，简单了解下他们的定义、优缺点。

MQTT

MQTT是Message Queuing Telemetry Transport的缩写，是一种轻量级的发布订阅消息传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使得它使用范围非常广泛。它可以在传输层和应用层之间提供一个可靠的传输协议，支持点对点和一对多的通信。

优点

· 开销小

· 适应低带宽和不稳定网络

· 实现简单

缺点

· 不支持数据存储和查询

应用举例

· Amazon IoT

CoAP

CoAP是Constrained Application Protocol的缩写，是一种专门为物联网设计的应用层协议，采用RESTful架构，服务端的资源地址和互联网一样也有类似URL的格式，客户端同样有POST、GET、PUT和DELETE方法来访问服务端。适用于低功耗和低带宽的设备。它可以通过UDP传输协议进行通信，支持可靠传输和非可靠传输，同时具有低开销和高效率的特点。

CoAP是二进制格式的，HTTP是文本格式的，所以CoAP比HTTP更加紧凑。

优点

· 低功耗

· 低带宽

· 轻量化，CoAP最小长度仅仅4B，而一个HTTP的头都有十个B了

· 支持可靠传输，数据重传，块传输

· 支持IP多播，及可以同时向多个设备发送请求

缺点

· 不支持数据存储和查询

应用举例

· Philips Hue智能灯泡

· Nest智能恒温器

HTTP

HTTP是HyperText Transfer Protocol的简称，是一种基于请求响应模型的应用层协议，适用于互联网和局域网环境。它可以通过TCP传输协议进行通信，支持可靠传输和非可靠传输，同时具有广泛的应用和易于实现的特点。

优点

· 广泛应用

· 易于实现

· 支持数据存储和查询

缺点

· 开销大

· 服务端无法主动通知客户端

· 成本高

应用举例

· Apple HomKit

DDS

DDS是Data Distribution Service的简称，是一种实时数据传输协议，适用于分布式实时系统。它可以通过TCP/UDP传输协议进行通信，支持可靠传输和非可靠传输，同时具有高度的可靠性和实时性。

优点

· 实时数据传输

· 高度的可靠性

· 支持数据存储和查询

缺点

· 开销大

· 成本高

应用举例

· NASA国际空间站

· 智能电网

LoRa

LoRa是一种长距离低功耗无线网络协议，适用于广域物联网。它可以通过无线信道进行通信，支持可靠传输和非可靠传输，同时具有低功耗和长距离传输的特点。

优点

· 远距离（城镇2~5KM，郊区15KM）

· 低功耗

· 安全（AES128加密）

缺点

· 传输速度慢

· 传输容量较小

· 不可接入互联网

应用举例

· 智能城市

· 智能农业

ZigBee

ZigBee是一种低功耗无线网络协议，适用于局域网物联网。它可以通过无线信道进行通信，支持可靠传输和非可靠传输，同时具有低功耗和自组织网络的特点。

优点

· 低速

· 低耗电

· 低成本

· 支持大量节点（最多65000个）

· 自组网

缺点

· 不可接入互联网

· 短距离（10到100米）

· 穿透性差

应用举例

· 智能家具（小米）

NB-IoT

NB-IoT的英文全称为Narrow Band Internet of Things，中文意思为窄带宽物联网，使用180kHz的载波传输带宽。可以直接部署于GSM网络（2G）、UMTS网络或LTE网络（4G）。

优点

· 远距离（10KM）

· 低耗电

· 低功耗

· 可接入互联网

· 移动性强

缺点

· 需要基站支持

· 某些地区无信号

应用举例

· 智能家具（小米）

LwM2M

LwM2M的英文全称为Lightweight Machine-To-Machine，是一种基于CoAP协议的物联网设备管理和监控协议，旨在为设备提供一种轻量级、安全可靠的通信方案。

优点

· 协议是轻量级的

· 安全可靠

· 灵活可扩展，支持灵活的数据模型定义和扩展。

缺点

· 实现和集成相对复杂

应用举例

· 智能城市

· 智能家居

· 工业自动化

· 智能停车场

· 智能垃圾桶

TCP

TCP的英文全称为Transmission Control Protocol，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

优点

· 面向连接

· 可靠通信

· 基于流的形式

缺点

· 花销大

· 功耗大（设备必须时刻保持连接状态）

· 消耗时间比较久

应用举例

· 电子邮件

· 网页浏览

· 远程登陆

· 视频通话

· 文件传输

· ...

UDP

UDP的英文全称为User Data Protocol，是一种无连接的数据报传输协议，适用于要求实时性和效率的应用场景。

优点

· 不需要连接

· 速度快

· 不需要应答

缺点

· 不可靠

应用举例

· DNS查询

按照网络四层协议分类

· NB-IoT、LoRa、WiFi、蓝牙、ZigBee、4G都是物理层的，这个及都需要芯片模组支持

· MQTT、CoAP、HTTP都是应用层协议，这些需要开放服务器，或者对接云平台厂商

参考资料：

1.物联网技术

2.程序员的Blog