物聯網中常用協議及應用場景
物聯網協議是指在物聯網環境中用于設備間通信和數據傳輸的協議。根據不同的作用，物聯網協議可分為傳輸協議、通信協議和行業協議。
傳輸協議：一般負責子網內設備間的組網及通信。例如 Wi-Fi、Ethernet、NFC、 Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G/4G/5G等。這些協議能夠確保在網絡上傳輸的數據的安全性和可靠性。
通訊協議：主要是運行在傳統互聯網TCP/IP協議之上的設備通訊協議，負責設備通過互聯網進行數據交換及通信。例如 MQTT、CoAP、HTTP等。
行業協議：某個行業范圍內統一的標準協議。例如車聯網 JT/T808、視頻GB/T 28181等。
01傳輸協議
| 協議 | 協議描述和應用場景 |
| Modbus |
協議描述：Modbus協議是一項應用層報文傳輸協議，包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。 應用場景：在工業領域應用廣泛。 |
| OPC-UA |
協議描述：全稱為OPC Unified Architecture（OPC統一架構），是一項開源的、獨立于平臺的標準協議；通過此協議，使用不同系統的設備可以通過網絡在客戶端和服務器之間發送消息進行通信。OPC-UA更適用于遠程訪問。 應用場景：適用于現場設備，控制系統，制造執行系統和企業資源規劃系統等應用領域的制造軟件。 |
| OPC-DA |
協議描述：OPC-DA適用于單系統數據訪問。OPC-DA為實時數據訪問規范,定義了包括數據值，更新時間與數據品質信息的相關標準。 應用場景：適用于多個供應商設備和控制應用程序之間實現數據交換。 |
| LoRa |
協議描述：LoRa是基于Semtech公司開發的一種低功耗局域網無線標準，解決了在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠的技術問題，實現了低功耗和遠距離的統一。 應用場景：主要在智慧城市、智慧建筑、智能家居、智能農業、無線工業等各個領域。 |
| ZigBee |
協議描述：ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線通信協議，是一種高可靠的無線數傳網絡，主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網上節點、支持多種網上拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。ZigBee技術是一種新型技術，它最近出現，主要是依靠無線網絡進行傳輸，它能夠近距離的進行無線連接，屬于無線網絡通訊技術。 應用場景：在工業、農業、智能 家居等領域得到大規模的應用。 |
| Bluetooth |
協議描述：藍牙技術是一種無線數據和語音通信開放的全球規范，它是基于低成本的近距離無線連接，為固定和移動設備建立通信環境的一種特殊的近距離無線技術連接。 應用場景：藍牙能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。 |
藍牙、WiFi、ZigBee協議比較
目前來說，WiFi的優勢是應用廣泛，已經普及到千家萬戶；ZigBee的優勢是低功耗和自組網；UWB無載波無線通信技術的優勢是傳輸速率；藍牙的優勢組網簡單。然而，這3種技術，也都有各自的不足，沒有一種技術能完全滿足智能家居的全部要求。
藍牙技術的出現使得短距離無線通信成為可能，但其協議較復雜、功耗高、成本高等特點不太適用于要求低成本、低功耗的工業控制和家庭網絡。尤其藍牙最大的障礙在于傳輸范圍受限，一般有效的范圍在10米左右，抗干擾能力不強、信息安全問題等問題也是制約其進一步發展和大規模應用的主要因素。
WiFi也是是一種短距離無線傳輸技術，可以隨時接入無線信號，移動性強，比較適合在辦公室及家庭的環境下應用。當然WiFi也存在一個致命缺點。由于WiFi采用的是射頻技術，通過空氣發送和接收數據，使用無線電波傳輸數據信號，比較容易受到外界的干擾。
ZigBee則是國際通行的無線通訊技術，它的每個網絡端口可以最多接入6.5萬多個端口，適合家居、工業、農業等多個領域使用，而藍牙和WiFi網端只能接入10個端口，顯然不能適應家庭需要。ZigBee還具有低功耗和低成本優勢。
02通訊協議
| 協議 | 協議描述和應用場景 |
| MQTT |
協議描述：MQTT是基于TCP/IP協議的一種輕量級的發布、訂閱信息傳輸協議，特點報文緊湊、輕量可靠、支持QoS等。 應用場景：為物聯網行業推薦協議之一，廣泛應用于智能硬件、車聯網、能源、電力等場景。 |
| HTTPS |
協議描述：HTTP協議超文本傳輸協議，基于請求/響應模型進行數據傳輸。 應用場景：適用于對設備硬件和網絡帶寬充裕的場景。 |
| CoAP |
協議描述：CoAP（Constrained Application Protocol）是一種在物聯網世界的類web協議，使用了請求/響應交互模型。協議設計精煉， 采用 UDP 協議進行數據傳輸，適用在資源受限的低功耗設備上，尤其是NB-IoT的設備使用。 應用場景：在水表、電表等資源受限的低功耗設備上應用廣泛。 |
| TCP | 協議描述：廠商內部發展和采用的標準。私有協議具有靈活性，它往往會在某個公司或者組織內部使用，按需定制，升級方便，靈活性好。具體實現需要客戶手動部署。 |
| UDP |
協議描述：UDP（用戶數據報協議）是一種無連接的協議，它不提供數據傳輸的可靠性和流控制，但具有較低的時延和較少的開銷。 應用場景：主要應用于實時數據傳輸和設備之間的快速通信，包括實時視頻和音頻流傳輸、傳感器數據采集和控制信號發送、廣播和組播等。由于UDP協議具有低時延、少開銷、無需建立連接等特點，能夠滿足物聯網中對快速傳輸和實時性要求高的應用場景。 |
MQTT、CoAP協議比較
MQTT是多對多通訊協議用于在不同客戶端之間通過中間代理傳送消息，解耦生產者與消費者，通過使得客戶端發布，讓代理決定路由并且拷貝消息。雖然MQTT支持一些持久化，最好還是作為實時數據通訊總線。
CoAP主要是一個點對點協議，用于在客戶端與服務器之間傳輸狀態信息。雖然支持觀察資源，CoAP最好適合狀態傳輸模型，不是完全基于事件。
MQTT客戶端建立長連接TCP，這通常表示沒有問題，CoAP客戶端與服務器都發送與接收UDP數據包，在NAT環境中，隧道或者端口轉發可以用于允許CoAP，或者像LWM2M，設備也許會先初始化前端連接。
MQTT不提供支持消息打類型標記或者其他元數據幫助客戶端理解，MQTT消息可用于任何目的，但是所有的客戶端必須知道向上的數據格式以允許通訊，CoAP，相反地，提供內置支持內容協商與發現，允許設備相互探測以找到交換數據的方式。
03行業協議
| 協議 | 協議描述和應用場景 |
| GB/T28181 |
協議描述：國家標準GB/T 28181—2016《公共安全視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》,是視頻監控領域的國家標準。 應用場景：視頻聯網傳輸和設備控制。 |
| JT/T808 |
協議描述：《道路運輸車輛衛星定位系統終端通信協議及數據格式》，主要用于“兩客一危”車輛。 應用場景：交通行業應用。 |
| GB3761 |
協議描述：是一種國標電表協議插件，采用新型的數據采集技術，將電能表的實時工況數據轉換成電信號，提供給計量系統，并能進行電能的實時記錄、統計、抄表和結算等。 應用場景：電表。 |
| DL/T645 |
協議描述：DL/T 645是多功能電能表與數據終端設備進行數據交換式的物理連接和協議的規范和標準，本設備依據協議采用中國電力企業聯合會提出的DL/T 645-2007《多功能電能表》標準規約，實現設備與多功能電能表的信息通信。 應用場景：電表。 |
| IEC104 |
協議描述：IEC104規約由國際電工委員會制定。IEC104規約把IEC101的應用服務數據單元（ASDU）用網絡規約TCP/IP進行傳輸的標準，該標準為遠動信息的網絡傳輸提供了通信規約依據。采用104規約組合101規約的ASDU的方式后,可很好的保證規約的標準化和通信的可靠性。 應用場景：電力、城市軌道交通。 |
| HJ212 |
協議描述：《污染物在線監控（監測）系統數據傳輸標準》環保行業中使用的數據傳輸標準協議。 應用場景：環保行業。 |
| SL651 |
協議描述：《水文監測數據通信規約》，水文監測等設備需要遵循該規范。 應用場景：水文監測。 |
審核編輯：湯梓紅
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原文標題：物聯網中常用的協議及應用場景？
文章出處：【微信號：麥克泰技術，微信公眾號：麥克泰技術】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。
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