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物联网通讯协议:MQTT,NB-IOT,Zigbee,CoAP,RFID,BLUETOOTH,NFC,4G,HTTP的区别

文章出处:http://www.singbon.com 作者: 人气: 发表时间:2022年07月12日

[文章内容简介]:物联网通讯协议:MQTT,NB-IOT,Zigbee,CoAP,RFID,BLUETOOTH,NFC,4G,HTTP的区别

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
 
 
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
 
 
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
TCP UDP
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
CoAP MQTT
通信机制 同步 异步
连接方式 UDP TCP
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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