物联网协议扫盲
MQTT(消息队列遥测传输协议)
MQTT是轻量级的消息发布/订阅协议,设计用于资源受限的设备和低带宽、高延迟的网络环境。它已成为物联网领域的事实标准,广泛应用于智能家居、工业自动化等领域。
mqtt比较简单,算是我入门物联网使用的第一种方式(协议)。从搭建mqtt服务器,协议原理,连接方式以及mqtt上位机编写,通过实操都有了一定了解了。
MQTT服务器搭建(mosquitto) | Regen (regenm.github.io)
esp8266连接服务器(基于mosquitto的mqtt server) | Regen (regenm.github.io)
mqttSender | Regen (regenm.github.io)
CoAP(受限应用协议)
- Coap(Constrained Application Protocol)
使用在资源受限的物联网设备上,
Coap协议特点
- COAP协议网络传输层由TCP改为UDP。
- 它基于REST,server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,DELETE方法来访问server,HTTP做了简化。
- COAP是二进制格式的,HTTP是文本格式的,COAP比HTTP更加紧凑。
- 轻量化,COAP最小长度仅仅4B,一个HTTP的头都几十个B了。
- 支持可靠传输,数据重传,块传输。确保数据可靠到达。
- 支持IP多播,即可以同时向多个设备发送请求。
- 非长连接通信,适用于低功耗物联网场景
CoAP是为物联网设备设计的轻量级协议,基于REST架构,与HTTP类似,但更加节能和高效,适用于低功耗、受限网络的物联网设备。
LoRaWAN
LoRa和LoRaWAN的区别
- LoRa:LoRa是一种物理层的调制技术,用于在设备之间传输无线电信号。它能够在不消耗大量电力的情况下,实现设备之间的长距离数据传输。LoRa的通信通常是点对点的,或者在某些场景下是点对多点的。
- LoRaWAN:LoRaWAN是LoRa的网络层协议,用于管理LoRa设备如何在广域网中进行通信。它定义了设备如何与集中式网络服务器(通常通过网关)通信,从而实现设备数据的收集和处理。
1. LoRa:
- 定义:LoRa(Long Range)是一种调制技术,用于无线数据传输。它属于物理层(PHY),负责将数据编码成无线电信号,以便设备在长距离内进行低功耗通信。
- 作用:LoRa技术的主要优势是支持低功耗、长距离的通信,通常可以在几公里到几十公里的范围内工作,具体取决于环境和地理条件。
- 用途:LoRa用于设备之间的直接无线通信,它不涉及设备如何联网或管理通信的高级功能。
2. LoRaWAN:
- 定义:LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)是基于LoRa技术的网络层协议,定义了设备如何在广域网中进行通信。它包括了数据传输的管理、设备与网络的互联,以及如何实现数据的加密、认证等高级功能。
- 作用:LoRaWAN管理LoRa设备与网关、服务器之间的通信,确保数据能够从设备安全地传输到网络服务器,并从服务器发送指令到设备。它定义了星型拓扑结构、设备的通信模式、数据传输的时间窗口等。
- 用途:LoRaWAN使得LoRa设备能够连接到互联网,实现大规模物联网应用中的设备管理和数据处理。
LoRaWAN协议用于LoRa设备之间的通信,支持长距离、低功耗的无线通信。它在智能城市、农业监控和远程传感应用中得到广泛采用。
IPv6和6LoWPAN
IPv6的普及为每个物联网设备提供了一个唯一的IP地址,解决了地址匮乏问题。6LoWPAN(IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks)使得IPv6能够在低功耗、低速率的无线网络中使用,支持大规模物联网部署。
Thread:
Thread是一种为智能家居和建筑自动化设计的低功耗无线协议,基于IPv6,提供了更好的安全性、可靠性和可扩展性。它兼容现有的IP网络,并支持数百个设备的互联。
Zigbee
- 特点:低功耗、短距离、基于IEEE 802.15.4标准的无线网络协议。
- 应用场景:适用于家庭自动化、楼宇控制、传感器网络等应用。
- 优点:低功耗,支持网状网络(Mesh Network),具有较强的自愈能力和扩展性。
Z-Wave
- 特点:低功耗、短距离、专为智能家居设计的无线通信协议。
- 应用场景:广泛应用于家庭自动化系统,如灯光控制、门锁、安全系统。
- 优点:低功耗,良好的互操作性,支持家庭网络的点对点通信。
Bluetooth Low Energy(BLE)
- 特点:低功耗、短距离、蓝牙4.0及以上版本的特性。
- 应用场景:适用于短距离、低功耗的设备,如可穿戴设备、医疗设备、智能家居。
- 优点:低功耗,广泛支持,适合需要定期传输小数据量的设备。
NB-IoT(Narrowband IoT)
- 特点:低功耗广域网技术,基于蜂窝网络。
- 应用场景:适用于广域覆盖和低数据速率的物联网应用,如智能计量、资产追踪、智慧城市。
- 优点:深度覆盖,支持海量设备连接,电池寿命长。
Sigfox
- 特点:超窄带、低功耗广域网技术。
- 应用场景:适用于低数据传输速率和低功耗的应用,如资产跟踪、环境监测、智能城市。
- 优点:全球覆盖,超低功耗,成本低,适合大规模部署。
6LoWPAN(IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks)
- 特点:将IPv6引入低功耗无线网络,适用于资源受限的设备。
- 应用场景:适用于需要与互联网通信的物联网设备,如智能家居、工业自动化。
- 优点:支持IP地址的直接分配,便于与现有互联网基础设施集成。
Wi-Fi
- 特点:基于IEEE 802.11标准,提供高速、短距离无线通信。
- 应用场景:适用于需要高带宽、连续供电的物联网设备,如智能摄像头、家庭自动化设备。
- 优点:高速数据传输,广泛应用,易于部署。
Cellular (LTE-M, NB-IoT, 5G)
- 特点:基于蜂窝网络的物联网通信协议,提供广域覆盖和高带宽。
- 应用场景:适用于需要广域覆盖和高可靠性的应用,如车联网、远程监控、物流追踪。
- 优点:广域覆盖,支持移动性,高带宽,适合大规模物联网部署。
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