物联网通讯协议：MQTT，NB

2024-01-08 02:38| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录一、按网络四层协议分类二、按需要网关来分类三、NB-IoT，4G对比四、应用层协议：MQTT和COAP对比物联网组网技术WIFI蓝牙ZigBee2G/4G/5GNB-IoTLoRa网关物联网中常见的物联通信协议TCPUDPTCP和UDP比较HTTPMQTTCoAPLwM2M

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一、按网络四层协议分类

NB-IoT，LORA，WIFI，蓝牙，zigbee，4G都是物理层的，这几个都需要芯片模组支持（硬件支持）

而MQTT，COAP，HTTP都是应用层协议，这些需要开发服务器，或者对接云平台厂商（软件支持）

所以（MQTT，COAP，HTTP）是居于（NB-IoT，LORA，WIFI，蓝牙，zigbee，4G）的上层协议物理层中

二、按需要网关来分类

不需要网关：NB-IoT，4G（芯片可以直接连上移动，联通，电信运营商）

需要网关：LORA，WIFI，zigbee（不能直接连上电信运营商，需要通过一个网关中转才能连上电信运营商）

蓝牙比较特别，是两个蓝牙设备之间互联

三、NB-IoT，4G对比

NB-IoT低功耗，传输小数据，传输速度底，芯片模组和套餐便宜 4G：传输速度快和可以传输大的数据，但是功耗高，价格贵

WIFI和zigbee对比： wifi 功耗高，传输数据快，一个路由只能加入较少设备 zigbee功耗低，传输数据慢，可以中继，一个zigbee网关可以加入成千上万的zigbee设备

四、应用层协议：MQTT和COAP对比

1、MQTT

mqtt 是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。

在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）、卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用

2、coap

2.1、COAP协议网络传输层由TCP改为UDP。

2.2、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，对HTTP做了简化。

2.3、COAP是二进制格式的，HTTP是文本格式的，COAP比HTTP更加紧凑。

2.4、轻量化，COAP最小长度仅仅4B，一个HTTP的头都几十个B了

2.5、支持可靠传输，数据重传，块传输。确保数据可靠到达。

2.6、支持IP多播, 即可以同时向多个设备发送请求。

2.7、非长连接通信，适用于低功耗物联网场景。

物联网组网技术 WIFI

优点：

设备可接入互联网避免布线

缺点：

距离近（50米）功耗大必须有热点连接数量少（一般最多16台设备）

应用场景：

天猫精灵、独立工作的家电蓝牙

缺点：

功耗大连接过程繁琐安全性低距离近（50米）不可直接接入互联网连接数量少

应用场景：

蓝牙音箱、键盘 ZigBee

ZigBee是一种低速短距离传输的无线协议

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

应用场景：

智能家居（小米） 2G/4G/5G

移动网络

优点：

远距离（10KM）可接入互联网移动性强

缺点：

4G/5G成本高，功耗大2G即将退网

应用场景：

共享单车、丰巢 NB-IoT

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）可直接部署于GSM网络（2G）、UMTS网络或LTE网络（4G），以降级部署成本、实现平滑升级。

优点：

远距离（10KM）低功率可接入互联网（手机卡）移动性强

缺点：

需要基站支持，这几年高速发展、慢慢覆盖全国某些地区没信号 LoRa

LoRa是低功耗局域网无线标准

优点：

远距离（城镇2~5KM，郊区15KM）低功耗（据说电池可工作10年）安全（AES128加密）

缺点：

速度慢不可接入互联网

应用场景：

农业信息化、环境监测、智能抄表

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网关

LoRa或ZigBee不能直接接入互联网，所以需要用到网关

网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互联，是复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议的网络互联

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物联网中常见的物联通信协议 TCP

TCP是一种面向连接、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

特点：

面向连接可靠通信方式基于流的方式

缺点：

花销大设备必须时刻保持连接状态（功耗大）消耗时间比较久 UDP

用户数据报协议，支持一个无连接的传输协议

特点：

不需要连接速度快不需要应答

缺点：

不可靠 TCP和UDP比较 TCPUDP可靠不可靠面向连接无连接传输效率低传输效率高高低

UDP更适合对功率要求高、可靠性要求不高的场合

HTTP

HTTP是基于客户/服务器模式，且面向连接的（建立在TCP之上）。典型的HTTP事务处理有如下的过程：

客户与服务器建立连接客户向服务器提出请求服务器接收请求，并根据请求返回相应的文件作为应答客户与服务器关闭连接

缺点：

必须有客户端主动向服务器发送请求，服务器无法主动通知客户端要实习HTTP需要更多硬件资源（硬件成本更高）

结论：

不适合物联网 MQTT

MQTT是一个基于客户端/服务器的消息发布/订阅的传输协议。机器与机器（M2M)通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家具、及一些小型化设备中已广泛使用。

特别适合于网络代价昂贵、带宽低、不可靠的环境。能在处理和内存资源有限的嵌入式设备中运行。使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，从而解除应用程序耦合。使用TCP/IP提供网络连接。提供Last Will 和 Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。 CoAP

CoAP是一种在物联网世界的类web协议，名字翻译来就是”受限应用程序“。

CoAP协议网络传输层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，对HTTP做了简化。CoAP是二进制格式，HTTP是文本格式，CoAP比HTTP更加紧凑轻量化、CoAP最小长度仅仅4KB，一个HTTP的头都几十个B了支持可靠传输，数量重传、块传输。确保数据可靠到达非长连接通信，适用于低功耗物联网场景 CoAPMQTT通信机制同步异步连接方式UDPTCP使用场景物联网更适合推送功耗低高支持平台阿里云、百度、腾讯QQ物联等华为、中兴、移动反向控制不支持支持

MQTT协议是保持连接的，所以及时性相对很好。 CoAP协议是无连接响应式通讯，因此不能主动推送，要等客户端访问才可以携带回去，及时性相对较差。

LwM2M

LwM2它的全称是Lightweight Machine-To-Machine，它的名称里面包含了这么两个重要含义：

这个协议是轻量级的这个协议适用于物联网设备LwM2M是适用于资源有限的终端设备管理的轻量级物联网协议

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