阐述物联网架构的几种协议
如上图所示，本文从以下几个维度对物联网常见的几种协议进行阐述。
一、按网络四层协议分类：
nb-iot，lora，wifi，蓝牙，zigbee，4g都是需要硬件支撑的。
mqtt，coap，http都是应用层协议，需要连接服务器，现在有很多物联网平台，比如阿里云，腾讯云，华为云等等。
所以(mqtt，coap，http)是居于(nb-iot，lora，wifi，蓝牙，zigbee，4g)的上层协议物理层中。
二、按需要网关来分类：
不需要网关：nb-iot，2g/4g/5g(芯片可以直接跟运营商：移动，联通，电信等运营商网络通信。)
需要网关：lora，wifi，zigbee(不能直接连上电信运营商，需要通过一个网关中转才能连接网络。)
蓝牙设备之间可以通信。
三、nb-iot，4g对比：
nb-iot低功耗，传输小数据，传输速度底，芯片模组和套餐便宜。目前nb基站还较少，不过华为在大力推这个通信方式，相信以后会普及。
2g/4g/5g：传输速度快和可以传输大的数据，但是功耗高，价格贵
wifi和zigbee对比：
wifi 功耗高，传输速率大11-54mbps，功耗高10-50ma，距离短20-50m。一个路由只能加入较少设备。
zigbee功耗低，传输数据慢100kbps，功耗20ma，可以中继，距离远几百到几千米。一个zigbee网关可以加入成千上万的zigbee设备。
四、应用层协议：mqtt和coap对比
1. mqtt
mqtt 是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。mqtt协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。
是非常轻量化的通信协议，开销很小(固定头部2字节)，是订阅/发布通信方式，可以一对多，多对一。是tcp通信协议。有三种方式，至多一次：
最多一次：保证尽力交付，
至少一次：保证消息至少传送一次。但是消息也可以不止一次传递。
只有一次：保证每个消息只被对方接收一次。
在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器(m2m)通信和物联网(iot)、卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
2. coap
coap协议网络传输层由tcp改为udp。
基于rest，server的资源地址和互联网一样也有类似url的格式，客户端同样有post，get,put,delete方法来访问server，对http做了简化。
coap是二进制格式的，http是文本格式的，coap比http更加紧凑。
轻量化，coap最小长度仅仅4b，一个http的头都几十个b了
支持可靠传输，数据重传，块传输。 确保数据可靠到达。
支持ip多播, 即可以同时向多个设备发送请求。
非长连接通信，适用于低功耗物联网场景。
3. dds(data distribution service for real-time systems)，面向实时系统的数据分布服务
这是大名鼎鼎的omg组织提出的协议，其权威性应该能证明该协议的未来应用前景。
适用范围：分布式高可靠性、实时传输设备数据通信。目前dds已经广泛应用于国防、民航、工业控制等领域。
特点：
以数据为中心
使用无代理的发布/订阅消息模式，点对点、点对多、多对多
提供多大21种qos服务质量策略
协议主要实现：
opendds 是一个开源的 c++ 实现
opensplice dds
4. xmpp
xmpp是基于xml的协议，由于其开放性和易用性，在互联网及时通讯应用中运用广泛。相对http，xmpp在通讯的业务流程上是更适合物联网系统的，开发者不用花太多心思去解决设备通讯时的业务通讯流程，相对开发成本会更低。但是http协议中的安全性以及计算资源消耗的硬伤并没有得到本质的解决。在设计时都是根据互联网应用场景设计的，但是个协议的通病就是根本无法适用物联网设备的多样性，无法适用很多物联网设备对低功耗、低成本的需求，难以在极低资源的物联网设备中运用。
5. http协议
http协议是典型的cs通讯模式，由客户端主动发起连接，向服务器请求xml或json数据。该协议最早是为了适用web浏览器的上网浏览场景和设计的，目前在pc、手机、pad等终端上都应用广泛。
缺点是：
开销大，消息头大
http通信方式问题，http的请求/应答方式的会话都是客户端发起的
安全性差
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mqtt，coap，http都是应用层协议，需要连接服务器，现在有很多物联网平台，比如阿里云，腾讯云，华为云等等。
所以(mqtt，coap，http)是居于(nb-iot，lora，wifi，蓝牙，zigbee，4g)的上层协议物理层中。
二、按需要网关来分类：
不需要网关：nb-iot，2g/4g/5g(芯片可以直接跟运营商：移动，联通，电信等运营商网络通信。)
需要网关：lora，wifi，zigbee(不能直接连上电信运营商，需要通过一个网关中转才能连接网络。)
蓝牙设备之间可以通信。
三、nb-iot，4g对比：
nb-iot低功耗，传输小数据，传输速度底，芯片模组和套餐便宜。目前nb基站还较少，不过华为在大力推这个通信方式，相信以后会普及。
2g/4g/5g：传输速度快和可以传输大的数据，但是功耗高，价格贵
wifi和zigbee对比：
wifi 功耗高，传输速率大11-54mbps，功耗高10-50ma，距离短20-50m。一个路由只能加入较少设备。
zigbee功耗低，传输数据慢100kbps，功耗20ma，可以中继，距离远几百到几千米。一个zigbee网关可以加入成千上万的zigbee设备。
四、应用层协议：mqtt和coap对比
1. mqtt
mqtt 是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。mqtt协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。
是非常轻量化的通信协议，开销很小(固定头部2字节)，是订阅/发布通信方式，可以一对多，多对一。是tcp通信协议。有三种方式，至多一次：
最多一次：保证尽力交付，
至少一次：保证消息至少传送一次。但是消息也可以不止一次传递。
只有一次：保证每个消息只被对方接收一次。
在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器(m2m)通信和物联网(iot)、卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
2. coap
coap协议网络传输层由tcp改为udp。
基于rest，server的资源地址和互联网一样也有类似url的格式，客户端同样有post，get,put,delete方法来访问server，对http做了简化。
coap是二进制格式的，http是文本格式的，coap比http更加紧凑。
轻量化，coap最小长度仅仅4b，一个http的头都几十个b了
支持可靠传输，数据重传，块传输。 确保数据可靠到达。
支持ip多播, 即可以同时向多个设备发送请求。
非长连接通信，适用于低功耗物联网场景。
3. dds(data distribution service for real-time systems)，面向实时系统的数据分布服务
这是大名鼎鼎的omg组织提出的协议，其权威性应该能证明该协议的未来应用前景。
适用范围：分布式高可靠性、实时传输设备数据通信。目前dds已经广泛应用于国防、民航、工业控制等领域。
特点：
以数据为中心
使用无代理的发布/订阅消息模式，点对点、点对多、多对多
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4. xmpp
xmpp是基于xml的协议，由于其开放性和易用性，在互联网及时通讯应用中运用广泛。相对http，xmpp在通讯的业务流程上是更适合物联网系统的，开发者不用花太多心思去解决设备通讯时的业务通讯流程，相对开发成本会更低。但是http协议中的安全性以及计算资源消耗的硬伤并没有得到本质的解决。在设计时都是根据互联网应用场景设计的，但是个协议的通病就是根本无法适用物联网设备的多样性，无法适用很多物联网设备对低功耗、低成本的需求，难以在极低资源的物联网设备中运用。
5. http协议
http协议是典型的cs通讯模式，由客户端主动发起连接，向服务器请求xml或json数据。该协议最早是为了适用web浏览器的上网浏览场景和设计的，目前在pc、手机、pad等终端上都应用广泛。
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