Los protocolos de IoT se refieren a protocolos utilizados para la comunicación y transmisión de datos entre dispositivos en el entorno de IoT. Según sus diferentes funciones, los protocolos de IoT se pueden dividir en protocolos de transmisión , protocolos de comunicación y protocolos industriales .
Protocolo de transmisión : generalmente responsable de la creación de redes y la comunicación entre dispositivos dentro de una subred. Por ejemplo, Wi-Fi, Ethernet, NFC, Zigbee, Bluetooth, GPRS, 3G/4G/5G, etc. Estos protocolos garantizan la seguridad y confiabilidad de los datos transmitidos a través de la red.
Protocolo de comunicación: es principalmente un protocolo de comunicación de dispositivos que se ejecuta en el protocolo tradicional TCP/IP de Internet y es responsable del intercambio de datos y la comunicación entre dispositivos a través de Internet. Por ejemplo, MQTT, CoAP, HTTP, etc.
Acuerdo industrial: un acuerdo estándar unificado dentro de una industria. Por ejemplo, Internet de vehículos JT/T808, Video GB/T 28181, etc.
01
Protocolo de transferencia
| protocolo | Descripción del protocolo y escenarios de aplicación. |
| Modbus | Descripción del protocolo: el protocolo Modbus es un protocolo de transmisión de mensajes de capa de aplicación que incluye tres tipos de mensajes: ASCII, RTU y TCP. A través de este protocolo, los controladores pueden comunicarse entre sí, con controladores y otros dispositivos a través de una red (como Ethernet). Escenario de aplicación: ampliamente utilizado en campos industriales. |
| OPC-UA | Descripción del protocolo : El nombre completo es OPC Unified Architecture (OPC Unified Architecture), que es un protocolo estándar de código abierto, independiente de la plataforma; a través de este protocolo, los dispositivos que utilizan diferentes sistemas pueden comunicarse enviando mensajes entre el cliente y el servidor a través de la red. . . OPC-UA es más adecuado para acceso remoto. Escenarios de aplicación : software de fabricación adecuado para equipos de campo, sistemas de control, sistemas de ejecución de fabricación, sistemas de planificación de recursos empresariales y otros campos de aplicación. |
| OPC-SI | Descripción del protocolo : OPC-DA es adecuado para el acceso a datos de un solo sistema. OPC-DA es una especificación de acceso a datos en tiempo real que define estándares relevantes que incluyen el valor de los datos, el tiempo de actualización y la información sobre la calidad de los datos. Escenario de aplicación : adecuado para el intercambio de datos entre dispositivos y aplicaciones de control de múltiples proveedores. |
| lora | Descripción del protocolo : LoRa es un estándar inalámbrico de red de área local de bajo consumo desarrollado por Semtech. Resuelve el problema técnico de transmitir más lejos que otros métodos inalámbricos en las mismas condiciones de consumo de energía y logra un bajo consumo de energía y comunicación de larga distancia. . Escenarios de aplicación : Principalmente en diversos campos, como ciudades inteligentes, edificios inteligentes, hogares inteligentes, agricultura inteligente e industria inalámbrica. |
| ZigBee | Descripción del protocolo: ZigBee es un protocolo de comunicación inalámbrica para transmisión de baja velocidad y corta distancia. Es una red de transmisión de datos inalámbrica altamente confiable. Sus características principales son baja velocidad, bajo consumo de energía, bajo costo y soporte para una gran cantidad de conexiones en línea. nodos y soporte para una variedad de topologías en línea.Baja complejidad, rápido, confiable y seguro. La tecnología ZigBee es una nueva tecnología que ha aparecido recientemente y se basa principalmente en redes inalámbricas para la transmisión, puede realizar conexiones inalámbricas a distancias cortas y es una tecnología de comunicación de red inalámbrica. Escenarios de aplicación: Ha sido ampliamente utilizado en la industria, la agricultura, el hogar inteligente y otros campos. |
| Bluetooth | Descripción del protocolo: La tecnología Bluetooth es una especificación global abierta para comunicaciones inalámbricas de voz y datos, es una conexión de tecnología inalámbrica especial de corto alcance basada en conexiones inalámbricas de corto alcance de bajo costo que establece un entorno de comunicación para dispositivos fijos y móviles. Escenarios de aplicación: Bluetooth puede intercambiar información inalámbrica entre muchos dispositivos, incluidos teléfonos móviles, PDA, auriculares inalámbricos, computadoras portátiles, periféricos relacionados, etc. |
Comparación de protocolos Bluetooth, WiFi y ZigBee
En la actualidad, la ventaja de WiFi es que se usa ampliamente y se ha popularizado en miles de hogares; la ventaja de ZigBee es el bajo consumo de energía y la red autoorganizada; la ventaja de la tecnología de comunicación inalámbrica sin portador UWB es la velocidad de transmisión; el La ventaja de Bluetooth es la simple conexión en red. Sin embargo, estas tres tecnologías también tienen sus propias deficiencias y ninguna tecnología puede satisfacer plenamente todos los requisitos de los hogares inteligentes.
La aparición de la tecnología Bluetooth hace posible la comunicación inalámbrica a corta distancia , pero su protocolo complejo, alto consumo de energía y alto costo no son adecuados para el control industrial y las redes domésticas que requieren bajo costo y bajo consumo de energía. En particular, el mayor obstáculo de Bluetooth es el alcance de transmisión limitado. Generalmente, el alcance efectivo es de unos 10 metros. Problemas como la débil capacidad antiinterferencias y los problemas de seguridad de la información son también los principales factores que restringen su mayor desarrollo y aplicación a gran escala. .
WiFi también es una tecnología de transmisión inalámbrica de corta distancia que puede acceder a señales inalámbricas en cualquier momento, es altamente móvil y más adecuada para su uso en entornos domésticos y de oficina. Por supuesto, el WiFi también tiene un defecto fatal. Dado que WiFi utiliza tecnología de radiofrecuencia, que envía y recibe datos a través del aire y utiliza ondas de radio para transmitir señales de datos, es más susceptible a interferencias externas.
ZigBee es una tecnología de comunicación inalámbrica aceptada internacionalmente . Cada uno de sus puertos de red puede acceder a más de 65.000 puertos, lo cual es adecuado para su uso en el hogar, la industria, la agricultura y otros campos. Sin embargo, los terminales de red Bluetooth y WiFi solo pueden acceder a 10. Port, obviamente, no puede satisfacer las necesidades de la familia. ZigBee también tiene las ventajas de un bajo consumo de energía y un bajo costo.
02
Protocolo
| protocolo | Descripción del protocolo y escenarios de aplicación. |
| MQTT | Descripción del protocolo: MQTT es un protocolo liviano de transmisión de información de publicación y suscripción basado en el protocolo TCP / IP, que presenta mensajes compactos, livianos y confiables, y admite QoS. Escenarios de aplicación: es uno de los protocolos recomendados para la industria de Internet de las cosas y se utiliza ampliamente en escenarios como hardware inteligente, Internet de vehículos, energía y electricidad. |
| HTTPS | Descripción del protocolo: Protocolo HTTP Protocolo de transferencia de hipertexto, que transmite datos según el modelo de solicitud/respuesta. Escenario de aplicación: Adecuado para escenarios donde el hardware del dispositivo y el ancho de banda de la red son suficientes. |
| COAP | Descripción del protocolo : CoAP (Protocolo de aplicación restringida) es un protocolo similar a una web en el mundo de Internet de las cosas, que utiliza un modelo de interacción de solicitud/respuesta. El diseño del protocolo se ha perfeccionado y utiliza el protocolo UDP para la transmisión de datos, que es adecuado para dispositivos de bajo consumo con recursos limitados, especialmente dispositivos NB-IoT. Escenarios de aplicación : Se utiliza ampliamente en dispositivos de bajo consumo y recursos limitados, como contadores de agua y contadores de electricidad. |
| tcp | Descripción del protocolo : Un estándar desarrollado y adoptado internamente por el fabricante. Los protocolos privados son flexibles: se utilizan a menudo dentro de una determinada empresa u organización, se pueden personalizar según demanda, son fáciles de actualizar y tienen buena flexibilidad. La implementación específica requiere implementación manual por parte de los clientes. |
| UDP | Descripción del protocolo : UDP (Protocolo de datagramas de usuario) es un protocolo sin conexión que no proporciona confiabilidad ni control de flujo de transmisión de datos, pero tiene menor latencia y menos gastos generales. Escenarios de aplicación : Se utiliza principalmente para la transmisión de datos en tiempo real y la comunicación rápida entre dispositivos, incluida la transmisión de video y audio en tiempo real, la recopilación de datos de sensores y la transmisión de señales de control, transmisión y multidifusión, etc. Debido a que el protocolo UDP tiene las características de baja latencia, baja sobrecarga y no es necesario establecer una conexión, puede cumplir con escenarios de aplicación con altos requisitos de transmisión rápida y rendimiento en tiempo real en Internet de las cosas. |
Comparación de protocolos MQTT y CoAP
MQTT es un protocolo de comunicación de muchos a muchos que se utiliza para transmitir mensajes entre diferentes clientes a través de un proxy intermedio, desacoplando productores y consumidores, y permitiendo al cliente publicar y dejar que el proxy decida enrutar y copiar mensajes. Aunque MQTT admite cierta persistencia, es mejor utilizarlo como bus de comunicación de datos en tiempo real.
CoAP es principalmente un protocolo punto a punto que se utiliza para transmitir información con estado entre clientes y servidores. Si bien se admite la observación de recursos, CoAP se adapta mejor a un modelo de transferencia con estado y no se basa completamente en eventos.
El cliente MQTT establece una conexión TCP de larga duración. Esto generalmente significa que no hay ningún problema. Tanto el cliente CoAP como el servidor están enviando y recibiendo paquetes UDP. En un entorno NAT, se puede utilizar el túnel o el reenvío de puertos para permitir CoAP, o Al igual que LWM2M, el dispositivo puede primero inicializar la conexión frontal.
MQTT不提供支持消息打类型标记或者其他元数据帮助客户端理解，MQTT消息可用于任何目的，但是所有的客户端必须知道向上的数据格式以允许通讯，CoAP，相反地，提供内置支持内容协商与发现，允许设备相互探测以找到交换数据的方式。
03
行业协议
| 协议 | 协议描述和应用场景 |
| GB/T28181 | 协议描述：国家标准GB/T 28181—2016《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》,是视频监控领域的国家标准。 应用场景：视频联网传输和设备控制。 |
| JT/T808 | 协议描述：《道路运输车辆卫星定位系统终端通信协议及数据格式》，主要用于“两客一危”车辆。 应用场景：交通行业应用。 |
| GB3761 | 协议描述：是一种国标电表协议插件，采用新型的数据采集技术，将电能表的实时工况数据转换成电信号，提供给计量系统，并能进行电能的实时记录、统计、抄表和结算等。 应用场景：电表。 |
| DL/T645 | 协议描述：DL/T 645是多功能电能表与数据终端设备进行数据交换式的物理连接和协议的规范和标准，本设备依据协议采用中国电力企业联合会提出的DL/T 645-2007《多功能电能表》标准规约，实现设备与多功能电能表的信息通信。 应用场景：电表。 |
| IEC104 | Descripción del protocolo: El protocolo IEC104 está formulado por la Comisión Electrotécnica Internacional. El protocolo IEC104 es un estándar que utiliza el protocolo de red TCP/IP para transmitir la unidad de datos de servicio de aplicación (ASDU) de IEC 101. Este estándar proporciona una base de protocolo de comunicación para la transmisión de red de información de telecontrol. Al combinar el protocolo 104 con la ASDU del protocolo 101, se puede garantizar la estandarización del protocolo y la confiabilidad de la comunicación. Escenarios de aplicación: energía eléctrica, tránsito ferroviario urbano. |
| HJ212 | Descripción del protocolo: "Estándar de transmisión de datos para el sistema de monitoreo (monitoreo) en línea de contaminantes" es un protocolo estándar de transmisión de datos utilizado en la industria de protección ambiental. Escenario de aplicación: industria de protección del medio ambiente. |
| SL651 | Descripción del protocolo: "Protocolo de comunicación de datos de monitoreo hidrológico", el monitoreo hidrológico y otros equipos deben seguir esta especificación. Escenario de aplicación: seguimiento hidrológico. |
Recomendado en el pasado
☞ Diez años atrás, la historia de la desaparición de la plataforma IoT de China
☞ Tendencias de las plataformas IoT en 2022: Privatización
☞ 5 lecciones sobre el fracaso de las startups de IoT que vale la pena compartir
☞ Comparación de las 4 principales plataformas de IoT nacionales en selección
☞ ¿La [plataforma de Internet de las cosas IoT] de los proveedores de la nube ya no es buena?
