“最全”物联网IoT通信协议介绍-IoT通信协议之“十八罗汉”

2020-06-03 10:39:16 27


艾里克,物联网,智慧园区/公寓,智慧政务,工业物联网

1. 蓝牙

      兼容的蓝牙IoT传感器非常适合需要短距离连接和低功率通信的应用。蓝牙协议的有效范围为50到100米,支持高达1 Mbps的数据传输速率。

最近,物联网开发人员已经表现出对基于蓝牙智能协议的低能耗蓝牙低功耗(BLE)的倾向。与前一代产品相比,BLE的功耗显着降低,但不适合大型文件传输。

2. Zigbee

基于IEEE 802.15.4标准的Zigbee已成为嵌入式应用中使用最广泛的通信协议之一。Zigbee用于连接10-100米范围内的设备,支持高达250 Kbps的数据速率。作为一种低功耗,低数据速率技术,Zigbee非常适合物联网传感器和物联网网关设备之间的双向数据传输,以及ad hoc无线网状网络。

通过其网状拓扑,Zigbee设备可以通过中间设备在一定距离上传输数据。对于在消费和工业领域需要低成本和低功耗传感器网络的物联网应用,Zigbee是一个很好的选择。

Zigbee协议还包括由128位加密密钥和加密帧定义的安全框架。

3. 6LoWPAN

6LoWPAN是一种简单的无线网状技术,可使各个节点支持IP。其目标是克服将所有类型的设备连接到互联网的技术和商业障碍。

6LoWPan规范还定义了通过IEEE 802.15.4网络交换IPv6数据包的封装和报头压缩机制。6LoWPan集成了安全模块和ACL密钥等安全组件,以及可选的TLS。对于需要低功耗无线通信的小型设备而言,它是一种可行的选择。

4. Wi-Fi

Wi-Fi旨在取代以太网,并通过IEEE 802.11标准系列提供易于使用的短距离无线连接和跨厂商互操作性。

Wi-Fi以更快,更大容量的通信而闻名,并且可以使用2.4 GHz和5 GHz频带在50 m范围内进行传输。由于现有基础设施的普遍存在,其受欢迎程度不断提高。

5. 蜂窝

需要长距离连续连接的物联网应用可以基于GSM,LTE,EDGE,3G,4G和5G等蜂窝网络进行设计。蜂窝网络可以与设备通信,最远距离可达35公里。

蜂窝技术有利于物联网应用,因为它具有以下特点:

  • 通过像Cat-0和Cat-1等LTE网络,物联网应用的成本优化,增强覆盖。

  • 通过TLS / DTLS安全性和LTE网络的空中加密实现端到端安全性。

  • 最低或零监管法规。使用蜂窝网络,数据可以高达23 dBm进行交换。

6. MQTT IoT

MQTT IoT是消息协议,完整形式是Message Queue Telemetry Transport。它由Arlen Nipper(Arcom)和Andy Stanford-Clark(IBM)于1999年开发。它主要用于从IoT的远程区域进行监视。MQTT的主要任务是从众多电子设备中获取数据。

它还将它们传送到It通信或基础设施。对于MQTT IoT协议,hub-and-spoke体系结构基本上是普通的。它在TCP之上工作,提供可靠而简单的数据流。

这个MQTT协议由三个核心组件或机制组成:订阅者、发布者和代理。发布者的工作是在代理的帮助下生成数据并将数据传输到订阅服务器。确保安全是经纪人的工作。它通过检查并重新检查订阅者和发布者的授权来实现。

该协议是基于物联网的所有设备的首选方案,并且这些设备还能够借助于低带宽和易受攻击的网络向廉价、低内存功耗和小型设备提供足够的信息路由功能。

7. ModBus

Modbus协议是一种强大的通信标准,广泛应用于工业自动化和SCADA系统,以便将仪表,传感器和执行器的信号发送回主控制器。Modbus具有广泛的通信协议,可在各种物理链路上运行。

Modbus是一种基于主从模型的串行通信协议。

8大常见物联网通信协议

主设备使用功能代码请求信息,该功能代码指示需要执行的操作,例如:

read a discrete input; read a first in, first out queue 

使用Modbus的主要优点是它是一个简单的开源协议。Modbus的开发成本很低,并且需要最少的硬件设计。此外,Modbus还支持与各种设备(来自不同供应商)和系统的互操作性和兼容性。

8. PROFINET

PROFINET广泛用于工业自动化解决方案,用于连接制造环境中的系统。根据IEC 61158和IEC 61784标准,PROFINET以固定的时间间隔(1 ms或更短)提供数据,而不会造成质量损失。它还支持现有的IT标准。

PROFINET与现场总线技术高度兼容,可轻松与现有工业系统集成。PROFINET规范使用指定的数据映射系统定义代理(代理地址),以允许协议与现代IoT协议进行通信。

9. EtherCAT

EtherCAT基于CANopen协议和以太网,专门针对工业自动化进行了优化。它允许任何标准PC用作EtherCAT主站,并使用任何拓扑与EtherCAT从站通信。它们可以在30微秒内以高达1,000个I / O点的速率连接工厂车间的所有设备。

EtherCAT可靠且速度快,因为消息可以在转发到下一个从系统之前借助专用高性能硬件进行处理。

10.BACnet

BACnet,Building Automation and Control networks的简称,即楼宇自动化与控制网络。是用于智能建筑的通信协议。

一般楼宇自控设备从功能上讲分为两部分:一部分专门处理设备的控制功能;另一部分专门处理设备的数据通信功能。而BACnet就是要建立一种统一的数据通信标准,使得设备可以互操作。BACnet协议只是规定了设备之间通信的规则,并不涉及实现细节。BACnet协议模型为:

(1)所有的网络设备,除基于MS/TP协议的以外,都是完全对等的(peer to peer);

(2)每个设备都是一个“对象”的实体,每个对象用其“属性”描述,并提供了在网络中识别和访问设备的方法;设备相互通信是通过读/写某些设备对象的属性,以及利用协议提供的“服务”完成;

(3)设备的完善性(Sophistication),即其实现服务请求或理解对象类型种类的能力,由设备的“一致性类别”(Conformance Class)所反映。

11.DDS

DDS(Data Distribution Service for Real-Time Systems),面向实时系统的数据分布服务,这是大名鼎鼎的OMG组织提出的协议,其权威性应该能证明该协议的未来应用前景。

适用范围:分布式高可靠性、实时传输设备数据通信。目前DDS已经广泛应用于国防、民航、工业控制等领域。

特点:

• 以数据为中心

• 使用无代理的发布/订阅消息模式,点对点、点对多、多对多

• 提供多大21种QoS服务质量策略

协议主要实现:

• OpenDDS 是一个开源的 C++ 实现

• OpenSplice DDS

DDS很好地支持设备之间的数据分发和设备控制,设备和云端的数据传输,同时DDS的数据分发的实时效率非常高,能做到秒级内同时分发百万条消息到众多设备。DDS在服务质量(QoS)上提供非常多的保障途径,这也是它适用于国防军事、工业控制这些高可靠性、可安全性应用领域的原因。

12. RFID

RFID的射频识别在无线技术的帮助下工作。它利用电磁场来识别物体。短距离射频识别大约为10厘米。但是远程射频可以达到200毫米。

ARAT或主动读卡器主动标签系统通常使用主动标签。这些活动标签被任何询问信号(来自活动读卡器的信号)唤醒。RFID物联网协议的最好部分是它们不需要任何电源。

13. Z-Wave

Z-Wave IoT协议为您提供低功耗RF或射频通信。我们通常在家庭自动化应用程序中使用它们。传感器,灯控制器等是低功率射频。这项低延迟技术还具有屏蔽无线技术(例如WiFi)的更多功能。它可以在低于1GHz的频段工作。

设计人员关注物联网协议的简单快速开发过程。他们正在努力简化Z-Wave IoT协议的设置。Z-Wave物联网协议的频率为900MHz,范围约为30-100m。它为您提供云接入,需要一个网桥。该协议的数据速率为40-100kbit / s。

14. Sigfox

Sigfox被公认为具有蜂窝和WiFi属性的最佳替代技术之一。由于Sigfox IoT协议是为M2M应用开发和设计的,因此只能发送低级数据。通过使用UNB或超窄带,Sigfox可以保持每秒10到1000位的速度来传输低数据。它仅消耗50微瓦的功率。

物联网连接协议Sigfox的频率为900MHz。在农村环境中,Sigfox IoT协议的覆盖范围为30 km至50 km。在市区,此协议的范围是3-10公里。

15. Thread

最新出现的物联网协议之一是IoT安全协议Thread。Next的发明者设计了此协议。在家庭自动化应用中,此物联网协议现在正在增加其使用范围。这是基于IP的IPv6网络协议,它基于6LowPAN。

它主要用于补充家庭内部的WiFi。该协议是免版税的。该协议支持IEEE802.15.4的无线电收发器内的网状网络。它可以处理约250个节点以及加密和身份验证。Thread物联网协议的频率为2.4GHz(ISM),并且可以覆盖10-30m。

16. EnOcean

在物联网连接协议中,EnOcean有一个创新性的转变。它是一个无线传感和能量收集平台。它是设计需要在不同情况下响应的设备的理想选择,例如温度变化,光照和其他不规则情况。

目前,该IoT协议的大多数应用都在交通、家庭自动化、工业自动化和物流等领域。EnOcean IoT协议的频率为315 MHZ,868 MHz和902MHz。它为您提供了在Cloud中的访问权限,其覆盖范围是室外300m和室内30m。

17. NFC

物联网协议中的NFC充分利用了安全的双向通信链接。NFC IoT通信协议适用于智能手机。

NFC或近场通信(Near Field Communication)允许客户连接到电子设备,使用数字内容并进行非接触式支付交易。NFC的基本工作是扩展“非接触式”卡技术。 通过启用设备共享信息,它可以在4厘米以内(设备之间)工作。

18. AMQP

高级消息队列协议或AMQP是应用程序层协议。它基本上是面向消息的,并且是为中间件环境设计的。AMQP IoT消息传递协议获得了国际标准的认可。AMQP IoT协议的处理链包含3个必需组件,分别是Exchange,消息队列和绑定。

Exchange部分通过获取消息并将其放入队列来工作。消息队列的任务是存储消息,它存储信息,直到客户端应用程序安全地开发消息为止。绑定组件的工作是声明Exchange组件和消息队列组件之间的连接。

电话咨询
在线咨询
解决方案
QQ客服

专业的物联网平台

7x24小时服务