Интернет вещей (IoT) удивительным образом включает в себя множество различных протоколов.

Протоколы IoT — это протоколы, используемые для связи и передачи данных между устройствами в среде IoT. В зависимости от выполняемых функций протоколы IoT можно разделить на транспортные, коммуникационные и отраслевые протоколы.

Транспортные протоколы: как правило, отвечают за сетевое взаимодействие и связь между устройствами в пределах подсети. Например, Wi-Fi, Ethernet, NFC, Zigbee, Bluetooth, GPRS, 3G/4G/5G и т. д. Эти протоколы обеспечивают безопасность и надежность передачи данных по сети.

Протоколы связи: это, в основном, протоколы связи между устройствами, работающие поверх традиционного интернет-протокола TCP/IP и отвечающие за обмен данными и связь между устройствами. Примеры включают MQTT, CoAP, HTTP и т. д.

Отраслевые протоколы: это единые стандартные протоколы в рамках определенной отрасли. Например, протокол автомобильной связи JT/T808, видеопротокол GB/T 28181 и т. д.

1. Протоколы передачи: Modbus, OPC-UA, OPC-DA, LoRa, ZigBee.

Сравнение протоколов Bluetooth, WiFi и ZigBee.

В настоящее время преимуществом Wi-Fi является его широкое применение, он уже популярен в бесчисленных домах. Преимущество ZigBee заключается в низком энергопотреблении и возможностях создания ячеистых сетей. Сила технологии беспроводной связи UWB (Ultra-Wide Band) без несущей частоты заключается в скорости передачи данных. Bluetooth выгоден своей простотой в настройке сети. Однако у всех трех технологий есть свои недостатки, и ни одна из них не может полностью удовлетворить все требования умного дома.

Появление технологии Bluetooth сделало возможной беспроводную связь на коротких расстояниях. Тем не менее, сложный протокол, высокое энергопотребление и высокая стоимость делают её не очень подходящей для промышленного управления и домашних сетей, требующих низкой стоимости и низкого энергопотребления. Самым большим препятствием для Bluetooth является ограниченная дальность передачи, обычно около 10 метров. Слабая помехоустойчивость и проблемы с информационной безопасностью также ограничивают её дальнейшее развитие и широкое применение.

Wi-Fi — это технология беспроводной передачи данных на короткие расстояния, что обеспечивает круглосуточный доступ к беспроводным сигналам и высокую мобильность, делая её более подходящей для использования в офисах и домах. Конечно, у Wi-Fi есть и существенный недостаток. Поскольку Wi-Fi использует радиочастотную технологию для передачи и приема данных по воздуху, внешние источники могут создавать помехи, что делает его относительно лёгким для восприятия.

ZigBee, с другой стороны, — это международно признанная технология беспроводной связи. Каждый сетевой порт может вместить более 65 000 портов, что делает его подходящим для использования в домах, промышленности, сельском хозяйстве и других областях, в то время как сети Bluetooth и Wi-Fi поддерживают только до 10 портов, что, очевидно, не удовлетворяет потребности домохозяйств. ZigBee также обладает преимуществами низкого энергопотребления и низкой стоимости.

2. Протоколы связи: MQTT, HTTPS, CoAP, TCP, UDP

Сравнение протоколов MQTT и CoAP: MQTT — это протокол связи «многие ко многим», используемый для передачи сообщений между различными клиентами через промежуточного агента, разделяющего отправителей и получателей. Он позволяет клиентам публиковать сообщения, в то время как агент определяет маршрутизацию и копирует сообщения. Хотя MQTT поддерживает определенный уровень сохранения данных, он лучше всего подходит для использования в качестве шины для передачи данных в реальном времени.

CoAP — это, прежде всего, протокол «точка-точка», используемый для передачи информации о состоянии между клиентами и серверами. Хотя он поддерживает наблюдение за ресурсами, CoAP лучше всего подходит для модели передачи состояния, не полностью основанной на событиях.

Клиенты MQTT устанавливают длительное TCP-соединение, что обычно не представляет проблем. Клиенты и серверы CoAP отправляют и получают UDP-пакеты. В средах NAT для обеспечения работы CoAP можно использовать туннелирование или переадресацию портов, или, как в случае с LWM2M, устройства могут сначала инициировать соединение с внешним интерфейсом.

MQTT не поддерживает маркировку типов сообщений или другие метаданные, помогающие клиентам понимать их; сообщения MQTT можно использовать для любых целей, но все клиенты должны знать формат исходных данных для обеспечения связи. CoAP, с другой стороны, предлагает встроенную поддержку согласования и обнаружения контента, позволяя устройствам запрашивать друг у друга информацию для обмена данными.

3. Отраслевой протокол