详解物联网通信协议

通信对物联网来说十分常用，无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术，都影响着物联网的发展。随着物联网设备数量的持续增加，设备之间的通信或连接很关键，而在通信中，通信协议尤其重要。

物联网通信协议分为两大类：

一类是接入协议：一般负责子网内设备间的组网及通信。

一类是通讯协议：主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信。

物理层、数据链路层协议

1、远距离蜂窝通信

（1）2G/3G/4G通信协议，分别指第二、三、四代移动通信系统协议。

（2）NB-IoT

窄带物联网（NB-IoT）构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。

应用场景：NB-IoT带来的场景应用包括智能停车、智能消防、智能水务、智能路灯、共享单车和智能家电等。

（3）5G

第五代移动通信技术，是最新一代蜂窝移动通信技术。

应用场景：AR/VR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、超高清/全景直播、个人AI辅助、智慧城市。

2、远距离非蜂窝通信

（1）WiFi

WiFi协议的优势是可以直接接入互联网，相对于ZigBee，采用Wifi协议的智能家居方案省去了额外的网关，相对于蓝牙协议，省去了对手机等移动终端的依赖。

商用WiFi在城市公共交通、商场等公共场所的覆盖，将商用WiFi的场景应用潜力表露无疑。

（2）ZigBee

ZigBee是一种低速短距离传输的无线通信协议，主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee技术的先天性优势，使得它在物联网行业逐渐成为一个主流技术，在工业、农业、智能 家居等领域得到大规模的应用。

（3）LoRa

LoRa是一种调制技术，与同类技术相比，提供更远的通信距离，作为一种窄带无线技术，LoRa 是使用到达时间差来实现地理定位的，LoRa 定位的应用场景：智慧城市和交通监控、计量和物流、农业定位监控。

3、近距离通信

（1）RFID

射频识别（RFID）其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛，典型应用有动物管理、人员管理、智能制造、智慧医疗、车辆管理、资产管理等，完整的RFID系统由读写器、电子标签和RFID系统三部分组成。

（2）NFC

NFC是在非接触式射频识别(RFID)技术的基础上，结合无线互连技术研发而成， NFC中文名称中的“近场”是指临近电磁场的无线电波。

应用场景：应用在门禁、考勤、访客、会议签到、巡更等领域，NFC具有人机交互、机器间交互等功能。

（3）Bluetooth

蓝牙技术是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。

蓝牙能在众多设备之间进行无线信息交换，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

4、有线通信

（1）USB

USB是通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在PC领域的接口技术。

（2）串口通信协议

串口通信协议是规定了数据包的内容，双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范，在串口通信中，常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485。

（3）以太网

以太网是一种计算机局域网技术，IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

（4）MBus

MBus 远程抄表系统是欧洲标准的2线的二总线主要用于消耗测量仪器诸如热表和水表系列。

网络层、传输协议

1、IPv 4

互联网通信协议第四版，是互联网的核心，也是使用较广泛的网际协议版本。

2、IPv6

互联网协议第6版，IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

3、TCP

传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。连接到不同但互连的计算机通信网络的主计算机中的成对进程之间依靠TCP提供可靠的通信服务。

4、6LoWPAN

6LoWPAN是一种基于IPv6的低速无线个域网标准，即IPv6 over IEEE 802.15.4。

应用层协议

1、MQTT协议

MQTT遥测传输协议，主要提供了订阅/发布两种消息模式，更为简约、轻量，易于使用，特别适合于受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定）的消息分发，属于物联网的一个标准传输协议。

2、CoAP协议

CoAP是一种在物联网世界的类Web协议，适用于需要通过标准互联网网络进行远程控制或监控的小型低功率传感器，开关，阀门和类似的组件，服务器对不支持的类型可以不响应。

3、REST/HTTP协议

RESTful是基于HTTP协议的一种实现。（HTTP是一个应用层的协议，特点是简捷、快速），满足Rest规范应用程序或设计就是RESTful，根据Rest规范设计的API，就叫做RESTful API。

4、DDS协议

DDS分布式实时数据分发服务中间件协议，分布式实时网络里的“TCP/IP”，用来解决实时网络中的网络协议互联，其作用相当于“总线上的总线”。

5、AMQP协议

AMQP是一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。

6、XMPP协议

XMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议，它继承了在XML环境中灵活的发展性，基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。