物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展了不少年頭，但依然處在一片混沌之中。要實現(xiàn)真正的互聯(lián)互通，通信協(xié)議是重要的一環(huán)。然而，當前的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議可謂是百家爭鳴，各有千秋，讓人眼花繚亂。

我個人將物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議大致分為兩大類，一類是接入?yún)f(xié)議，一類是通訊協(xié)議。

接入?yún)f(xié)議一般負責子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信；

通訊協(xié)議主要是運行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議，負責設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換及通信。

這個分類只是為了方便，并非標準。

接入?yún)f(xié)議

目前市場上常見的接入?yún)f(xié)議有zigbee、藍牙以及wifi協(xié)議等等

zigbee

zigbee目前在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在智能家居領(lǐng)域也有一定應(yīng)用。它有以下主要優(yōu)勢：

1.低成本。zigbee協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以開發(fā)成本也比較低。并且zigbee協(xié)議還免收專利費用。

2.低功耗。由于zigbee協(xié)議傳輸速率低，節(jié)點所需的發(fā)射功率僅1mW，并采用休眠+喚醒模式，功耗極低。

3.自組網(wǎng)。通過zigbee協(xié)議自帶的mesh功能，一個子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以支持多達65000個節(jié)點連接，可以快速實現(xiàn)一個大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)。

4.安全性。使用crc校驗數(shù)據(jù)包的完整性，支持鑒權(quán)和認證，并且采用aes-128對傳輸數(shù)據(jù)進行加密。

zigbee協(xié)議的最佳應(yīng)用場景是無線傳感網(wǎng)絡(luò)，比如水質(zhì)監(jiān)測、環(huán)境控制等節(jié)點之間需要自組網(wǎng)以相互之間傳輸數(shù)據(jù)的工業(yè)場景中。在這些場景中zigbee協(xié)議的優(yōu)勢發(fā)揮的非常明顯。目前國內(nèi)外很多廠商也將zigbee運用在智能家居方案中。

藍牙

藍牙協(xié)議大家都非常熟悉了，特別是隨著藍牙4.0協(xié)議推出后發(fā)展迅速，目前已經(jīng)成為智能手機的標配通信組件。藍牙4.0之所以在近幾年發(fā)展迅速，主要有以下兩點原因：

1.低功耗。我認為這個是藍牙4.0的大殺器，使用紐扣電池的藍牙4.0設(shè)備可運行一年以上，這對不希望頻繁充電的可穿戴設(shè)備具有十分大的吸引力。當前基本世面上的可穿戴設(shè)備基本都選用藍牙4.0方案。

2.智能手機的普及。近年來支持藍牙協(xié)議基本成為智能手機的標配，用戶無需購買額外的接入模塊。

WiFi

wifi協(xié)議和藍牙協(xié)議一樣，目前也得到了非常大的發(fā)展。由于前幾年家用wifi路由器以及智能手機的迅速普及，wifi協(xié)議在智能家居領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。wifi協(xié)議最大的優(yōu)勢是可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)。相對于zigbee，采用wifi協(xié)議的智能家居方案省去了額外的網(wǎng)關(guān)，相對于藍牙協(xié)議，省去了對手機等移動終端的依賴。

相當于藍牙和zigbee，wifi協(xié)議的功耗成為其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的一大瓶頸。但是隨著現(xiàn)在各大芯片廠商陸續(xù)推出低功耗、低成本的wifi soc（如esp8266），這個問題也在逐漸被解決。

通訊協(xié)議

以上講的都是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入?yún)f(xié)議，對于物聯(lián)網(wǎng)，最重要的是在互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備與設(shè)備的通訊，下面重點跟大家分享下現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)在internet通信中比較常見的通訊協(xié)議。

HTTP

HTTP協(xié)議是典型的CS通訊模式，由客戶端主動發(fā)起連接，向服務(wù)器請求XML或JSON數(shù)據(jù)。該協(xié)議最早是為了適用web 瀏覽器的上網(wǎng)瀏覽場景和設(shè)計的，目前在PC、手機、pad等終端上都應(yīng)用廣泛，但是我認為其并不適用于物聯(lián)網(wǎng)場景。在物聯(lián)網(wǎng)場景中其有三大弊端：

1.由于必須由設(shè)備主動向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，難以主動向設(shè)備推送數(shù)據(jù)。對于單單的數(shù)據(jù)采集等場景還秒搶適用，但是對于頻繁的操控場景，只能通過設(shè)備定期主動拉取的的方式，實現(xiàn)成本和實時性都大打折扣。

2.安全性不高。web的不安全相信大家都是婦孺皆知，HTTP是明文協(xié)議，在很多要求高安全性的物聯(lián)網(wǎng)場景，如果不做很多安全準備工作（如采用https等），后果不堪設(shè)想...

3.不同于用戶交互終端如pc、手機，物聯(lián)網(wǎng)場景中的設(shè)備多樣化，對于運算和存儲資源都十分受限的設(shè)備，http協(xié)議實現(xiàn)、XML/JSON數(shù)據(jù)格式的解析，都是“mission impossible”。

websocket

websocket是HTML5提出的基于TCP之上的可支持全雙工通信的協(xié)議標準，其在設(shè)計上基本遵循HTTP的思路，對于基于HTTP協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個很好的補充。

CoaP

COAP協(xié)議的設(shè)計目標就是在低功耗低速率的設(shè)備上實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信。coap和HTTP協(xié)議一樣，采用URL標示需要向發(fā)送的數(shù)據(jù)，在協(xié)議格式的設(shè)計上也基本是參考HTTP協(xié)議，非常容易理解。同時做了以下幾點優(yōu)化：

采用UDP而不是TCP。這省去了TCP建立連接的成本及協(xié)議棧的開銷。

將數(shù)據(jù)包頭部都采用二進制壓縮，減小數(shù)據(jù)量以適應(yīng)低網(wǎng)絡(luò)速率場景。

發(fā)送和接受數(shù)據(jù)可以異步進行，這樣提升了設(shè)備響應(yīng)速度。

MQTT

MQTT在協(xié)議設(shè)計時就考慮到不同設(shè)備的計算性能的差異，所以所有的協(xié)議都是采用二進制格式編解碼，并且編解碼格式都非常易于開發(fā)和實現(xiàn)。

MQTT最小的數(shù)據(jù)包只有2個字節(jié)，對于低功耗低速網(wǎng)絡(luò)也有很好的適應(yīng)性。

MQTT有非常完善的QOS機制，根據(jù)業(yè)務(wù)場景可以選擇最多一次、至少一次、剛好一次三種消息送達模式。

MQTT運行在TCP協(xié)議之上，同時支持TLS（TCP+SSL）協(xié)議，并且由于所有數(shù)據(jù)通信都經(jīng)過云端，安全性得到了較好地保障。

大家可以發(fā)現(xiàn)，當前的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議真的是百花齊放，沒有任何協(xié)議能夠在市場上占有統(tǒng)治地位。無論是WIFI 、藍牙、亦或是MQTT、HTTP都是設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊和交換的通道，規(guī)定的是通訊的格式；而通訊的內(nèi)容的統(tǒng)一才是實現(xiàn)互聯(lián)互通的關(guān)鍵。點擊鏈接免費學習更多有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的知識。