物联网核心设计关键之通信协议
除了支持“雾”层设备所用的各种物理层 连接性之外，物联网（iot）网关必须能够支持每种类型物联网 （iot）设备所用的协议。这些协议包括家庭自动化（home automation）、智能能源（smart energy）、802.11n、6lopan和多种其它协议。每种类型的协议需要一定数量的处理工作负载，以便管理每一种协议相关的协议堆栈。
1、家庭自动化（ha）一些家庭自动化标准，例如lonworks、cebus和x-10等都先后被业界的先驱们介绍引进。x-10产品应反应速度慢（在60赫兹供电系统中，传送一个指令需时0.883秒），抗干扰性能差（这是由于信号载波在电力线中传送造成的，在我国这个问题比较严重）等，这都给x-10的推广应用带来实质性的困难。 cebus是一个较完整的开放系统，它定义了在几乎所有传送媒体（medium）中信号的传输标准，并要求控制信号在所有的媒体中都要以相同的传送速度 （10kbps）传送，从而有效地避免信号传输中可能出现的“瓶颈”问题，任何符合cebus标准的电器产品都可以直接互连及通信，其寻址能力超过40 亿，足可以与互联网相比美。cebus的抗干扰能力比x-10强，控制功能亦十分丰富，成为x-10的“最大挑战者”。lonworks最基本的部件是同时具有通信与控制功能的neuron芯片，该芯片内置三个微处理器、并将操作系统、运作时间数据库以及通信协议等都固化在芯片之内。
2、智能能源 飞思卡尔开发了创新智能能源管理系统（smart energy management system），由飞思卡尔提供关键器件和软件，以及计量的协议库，形成整个系统的各个节点，再利用联永公司的云端技术。该完整方案可有效控制和管理能源消耗。
3、802.11n是在802.11g和802.11a之上发展起来的一项技术，最大的特点是速率提升，理论速率最高可达600mbps（目前业界主流为300mbps）。802.11n可工作在2.4ghz和5ghz两个频段。wi－fi联盟在802.11a/b/g后面的一个无线传输标准协议，为了实现高带宽、高质量的wlan服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11任务组n（tgn）应运而生。802.11n标准至2009年才得到ieee的正式批准，但采用 mimo ofdm技术的厂商已经很多，包括tp-link、d－link、airgo、ubiquiti、bermai、broadcom以及杰尔系统、atheros、思科、intel等等，产品包括无线网卡、无线路由器等。
4、6lowpan ietf 6lowpan工作组的任务是定义在如何利用ieee 802.15.4链路支持基于ip的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他ip设备的互操作性。
由于无线物联网中的设备很多都是资源受限型的，这些设备只有少量的内存空间和有限的计算能力。为此，ietf的core工作组为受限节点制定相关的rest形式的应用层协议。这就是core工作组正在制订的coap协议。tcp／ip协议栈不适用于资源受限的设备，因此提出了一种6lowpan协议栈。coap是6lowpan协议栈中的应用层协议。6lowpan使ipv6可用于低功耗的有损网络，它是基于ieee802．15．4标准的。6lowpan协议栈如图1（下图）所示。
协议栈的下两层用802．15．4phy／mac，中间加一个ipv6-6lowpan适配层，传输层使用udp协议，应用层使用coap协议。它包括rest的最小子集和到http的无状态映射。通信主机使用coap协议，能够支持稳定的通信架构，以实现传感器节点与互联网的无线连接
coap协议 是为物联网中资源受限设备制定的应用层协议。它是一种面向网络的协议，采用了与http类似的特征，核心内容为资源抽象、rest式交互以及可扩展的头选项等。应用程序通过uri标识来获取服务器上的资源，即可以像http协议对资源进行get、put、post和delete等操作。coap协议具有如下特点：
（1）报头压缩：coap包含一个紧凑的二进制报头和扩展报头。它只有短短的4b的基本报头，基本报头后面跟扩展选项。一个典型的请求报头为10～20b。图2是coap协议的信息格式
（2）方法和uris：为了实现客户端访问服务器上的资源，coap支持get、put、post和delete等方法。coap还支持uris，这是web架构的主要特点。 （3）传输层使用udp协议：coap协议是建立在udp协议之上，以减少开销和支持组播功能。它也支持一个简单的停止和等待的可靠性传输机制。 （4）支持异步通信：http对m2m（machine-to-machine）通信不适用，这是由于事务总是由客户端发起。而coap协议支持异步通信，这对m2m通信应用来说是常见的休眠／唤醒机制。 （5）支持资源发现：为了自主的发现和使用资源，它支持内置的资源发现格式，用于发现设备上的资源列表，或者用于设备向服务目录公告自己的资源。它支持rfc5785中的格式，在core中用／．well—known／core的路径表示资源描述。 （6）支持缓存：coap协议支持资源描述的缓存以优化其性能。
coap协议栈 coap协议的传输层使用udp协议。由于udp传输的不可靠性，coap协议采用了双层结构，定义了带有重传的事务处理机制，并且提供资源发现和资源描述等功能。coap采用尽可能小的载荷，从而限制了分片。
事务层（transactionlayer）用于处理节点之间的信息交换，同时提供组播和拥塞控制等功能。请求／响应层（request／responselayer）用于传输对资源进行操作的请求和响应信息。coap协议的rest构架是基于该层的通信。coap的双层处理方式，使得coap没有采用tcp协议，也可以提供可靠的传输机制。利用默认的定时器和指数增长的重传间隔时间实现con（confirmable）消息的重传，直到接收方发出确认消息。另外，coap的双层处理方式支持异步通信，这是物联网和m2m应用的关键需求之一。
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2、智能能源 飞思卡尔开发了创新智能能源管理系统（smart energy management system），由飞思卡尔提供关键器件和软件，以及计量的协议库，形成整个系统的各个节点，再利用联永公司的云端技术。该完整方案可有效控制和管理能源消耗。
3、802.11n是在802.11g和802.11a之上发展起来的一项技术，最大的特点是速率提升，理论速率最高可达600mbps（目前业界主流为300mbps）。802.11n可工作在2.4ghz和5ghz两个频段。wi－fi联盟在802.11a/b/g后面的一个无线传输标准协议，为了实现高带宽、高质量的wlan服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11任务组n（tgn）应运而生。802.11n标准至2009年才得到ieee的正式批准，但采用 mimo ofdm技术的厂商已经很多，包括tp-link、d－link、airgo、ubiquiti、bermai、broadcom以及杰尔系统、atheros、思科、intel等等，产品包括无线网卡、无线路由器等。
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协议栈的下两层用802．15．4phy／mac，中间加一个ipv6-6lowpan适配层，传输层使用udp协议，应用层使用coap协议。它包括rest的最小子集和到http的无状态映射。通信主机使用coap协议，能够支持稳定的通信架构，以实现传感器节点与互联网的无线连接
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