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部署物联网时,选择正确的物联网协议

2020-01-14 12:08:06 45

许多业务决策者已经打破了对物联网只是个概念的认知,现在,他们已经看到了物联网的实实在在的好处,以及它对企业生产力、利润和未来增长的作用。

每个决策者在将物联网策略纳入其业务运营的计划阶段所面临的典型问题是:

我从哪里开始?哪种物联网解决方案最适合我的业务需求?有多种因素需要考虑。例如,在考虑要使用的物联网连接类型的优缺点时,它应完全基于您正在开发的物联网产品的用例,而这又要基于利益相关者的需求。此外,您还必须考虑哪种通信协议(例如MQTT,HTTPS或COAP)最适合您的物联网产品。

为了指导您完成这个复杂的过程,我们以各种问题/陈述为前提,带有基本的是/否答案,以及提出在每种情况下应采取的路线。

但是,在探讨这些问题之前,有一些定义,您需要了解:

COAP(受约束的应用程序协议):COAP是一种专门的Web传输协议,可与物联网中的受约束的节点和受约束的网络一起使用。

HTTP(S)(超文本传输​​协议):HTTP是万维网的基础协议,它确定消息的格式和传输方式以及Web服务器和Web浏览器应如何响应命令。HTTPS只是HTTP的加密版本。

IP(Internet协议):Internet协议(IP)是将数据从一台计算机发送到Internet上另一台计算机的方法或协议。Internet上的每台计算机(称为主机)均具有至少一个IP地址,该IP地址可以从Internet上的所有其他计算机上唯一标识该IP地址。

LoRaWAN:LoRaWAN是一种低速但远程且低功耗的通信协议。这是一个开放的规范,因此任何人都可以在自己的设备上自行实现协议。所使用的射频频谱也是未经许可的,因此任何人都可以自由推出自己的LORAWAN网络。

MQTT(消息队列遥测传输):MQTT是一种M2M / 物联网连接协议,旨在作为轻量级发布/订阅消息传递。

NB-IOT:NB-IOT在移动电话无线电频谱中运行,并且搭载在旧的未使用的GSM信道上,或者在LTE信道之间具有可用空间。

Sigfox:Sigfox是专有网络和协议。它通常用于远程抄表,但可以用于任何远程数据上行链路。它是低速和低功率的,而且射程很长。

TCP(传输控制协议):TCP定义如何通过交换数据的应用程序建立和维护网络通信。TCP与IP配合使用,并定义计算机如何相互传输数据包。它在IP之上建立和控制连接。

TCP / IP(传输控制协议/ Internet协议):TCP / IP是设备用于访问Internet的协议。它包括旨在建立网络网络以向主机授予Internet访问权限的协议。它也是Internet上最常见的四层堆栈的两层。

UDP(用户数据报协议):UDP是TCP的替代方法,主要用于在Internet上的应用程序之间建立低延迟和容错连接。

在开始开发物联网产品时,首要的问题是您的设备是否支持IP。在这方面,主要的网络堆栈是IP堆栈,其中包括一个应用程序库,用于打开或关闭与远程设备的连接,并且可以在远程设备之间发送和接收数据。下面将详细讨论四层IP堆栈。

一个典型的用例是,是否需要连接设备并使其能够通过Internet发送或接收数据?这需要通过具有自己的IP协议的支持IP的设备或通过稍后讨论的支持IP的辅助通信设备进行连接。

方案1:您的设备已启用IP

下一个要解决的问题是,您可以自己实施和控制固件吗?

如果设备具有支持IP的堆栈并且可以完全控制固件,则可以在完全控制到芯片级的情况下灵活地开发和构建所需的设备,即将软件编译到设备上并更新硬件、固件等。如果您可以自己实施和控制固件,则下一个考虑因素是您是否需要与设备进行频繁的通信,例如发送命令和固件更新。

如果您无法实现和控制固件,则必须确定固件是否已连接到后端。如果是,则表示设备将数据推送到硬件制造商控制的后端。您需要使用他们提供的API从他们的后端提取数据。也可以通过提供的MQTT代理来实现。

如果设备未连接到后端,则通常设备会将数据在线发布到消息代理,您可以与该消息代理集成以接收数据。在这种情况下,使用的协议通常是MQTT。但是,有时可以将设备设置为将数据推送到您可以在设备上配置的HTTP端点。因此,此处使用哪种协议的答案由硬件制造商决定,您必须与所提供的集成。

方案2:您的设备未启用IP

如果您的设备未启用IP,那您可以选择LORA、Sigfox或NB-IOT。使用这些协议,您的重点是在相当长的距离上连接事物,并且您能够通过后端与提供者的后端之间的桥接器将数据拉入自己的数据管道中。

下一个考虑因素是您是否需要频繁通信才能发送固件更新?

a)是:

您需要相互交流和实时反馈吗?这种方法在发布、订阅机制上运行,这意味着该网络中的节点可以相互通信。在TCP / IP上运行的MQTT就是一个例子。这不包括带有客户端的中央服务器。通信指向代理,代理继而将数据传输到正确的节点。这意味着前端可以与任何设备通信并向其中发送命令。这是一个永远在线的连接,可以进行频繁的通信,并能够向设备发送命令和固件更新。

这种方法的一个示例是智能灌溉,用于管理灌溉计划并减少水的溢出,其中将诸如何时打开或者关闭的命令发送到灌溉,并返回实时数据以进行分析。

b)如果否:

您是否只要求将数据定期地发送到云,而没有任何、最少的返回通信(例如运行固件更新),最终目的是存储大块数据?一个实际的例子是气象站,它仅需要捕获数据并将其逻辑记录在物联网服务上;换句话说,仅以一种方式发送数据。对于这种类型的体系结构,您将研究HTTP或COAP。COAP与HTTP保持一致,以允许与HTTP进行一对一的映射。

因此,最终的问题是您如何选择以及选择哪个协议,这是一个复杂的,多方面的问题。

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