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物聯網常見通信類型

發表時間:2019-05-29 13:48作者:中科四平網址:http://www.odvuvq.live

有線通信如下:

RS485:兩線制,差分信號傳輸,半雙工通信,最大通信距離千米以上。
RS232:三線制,全雙工通信,一般通信距離小于 10 米。
以太網:4 線或 8 線,多主通信,高性能。普通網線通信距離 100 米以內。
CAN:兩線制,多主通信,高性能,高可靠性,每次最多傳輸 8 個字節的數據。通信距離千米以上。
M-Bus:兩線制,半雙工,專為遠程抄表系統專門設計的總線,傳送速度為 300 至 9600 Baud。
單總線:單線制,主設備口可以直接驅動200米范圍的從設備,傳輸速率一般為16.3Kbit/s,最大可達142 Kbit/s。
電力載波:利用現有電力線,通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。


芯片級通信:
l?   TTL串口:三線制,和RS232或RS485一樣,都屬于串行通信,只是為TTL電平,大部分是芯片對芯片,近距離通信。
l?   SPI:四線制,高速全雙工,同步的通信總線。l?   I2C:兩線制,由Philips公司開發的一種簡單、雙向同步串行總線。
l?   SDIO:主要為SD卡模塊定義的外設接口,有些wifi模塊也采用了SDIO接口和MCU通信。


無線通信如下:

Wifi:2.4G/5G射頻頻段,民用最常用無線通信方式,通信距離100米內。
藍牙:2.4G距離無線通信,常見的通信距離為10米左右。
Zigbee:低功耗短無線通信協議,低功率一般傳輸距離 100 米以內,高功率的 1000 米左右。
LoRa:基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。低功耗,多節點。通信距離 1千米~8千米。
GPRS:通用分組無線服務技術,廣域網通信。
NB-IoT:IoT 領域一個新興的技術,支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,亦稱低功耗廣域網(LPWA)。

433M/470M無線通信:小功率經濟型無線數傳通信,通信距離一般1000米左右。

數字無線電臺:借助DSP技術和無線電技術實現的高性能專業數據傳輸電臺,免申請頻段為2.4。


其他通信方式:
l?   模擬量信號輸入:0~20mA/0~5V/0~20Vl?   開關量信號輸入:0~24Vl?
繼電器信號輸出:通斷,干接點物聯網領域常見通信協議
Modbus RTU:施耐德公司制定的基于 RS485/RS232 的串行通信總線協議。
Modbus TCP: 施耐德公司制定的基于以太網的通信總線協議。
CJ/T188-2004:中國城鎮建設行業標準,主要在抄表系統中常用。
DL/T645-2007:國家電力行業電測量標準化技術委員會頒布的多功能電能表通信協議。
TCP/IP:網絡通訊協議,是Internet最基本的協議,由網絡層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成(TCP是有連接的協議,UDP是無連接的協議)。
Http:超文本傳輸協議,所有的WWW文件都必須遵守這個標準。協議構建在TCP之上。
MQTT:消息隊列遙測傳輸,IBM開發的一個即時通訊協議。目前已經成為主流物聯網平臺默認使用的通信協議。CoAP:可以理解為精簡的Http協議,主要在資源受限的物聯網設備上使用。
PPI:西門子公司專為 S7-200 系列 PLC 開發的通訊協議。

Profibus:是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準。
CANopen:是一種架構在 CAN 上的高層通信協協議,包括通信子協議及設備子協議。
KNX :是被正式批準的住宅和樓宇控制領域的開放式國際標準。
Alink:阿里巴巴推出的一種物聯網通信協議。


MQTT協議它具有以下主要的幾項特性:
1.使用發布/訂閱消息模式,提供一對多的消息發布和應用程序之間的解耦;
2.消息傳輸不需要知道負載內容;
3.使用 TCP/IP 提供網絡連接;QoS0,最多一次送達。也就是發出去就fire掉,沒有后面的事情了。QoS1,至少一次送達。發出去之后必須等待ack,沒有ack,就要找時機重發QoS2,準確一次送達。消息id將擁有一個簡單的生命周期。
4.小型傳輸,開銷很小(固定長度的頭部是 2 字節),協議交換最小化,以降低網絡流量;
5.使用 Last Will 和 Testament 特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。


CoAP協議

CoAP采用與HTTP協議相同的請求響應工作模式。CoAP協議共有4中不同的消息類型。
CON——需要被確認的請求,如果CON請求被發送,那么對方必須做出響應。
NON——不需要被確認的請求,如果NON請求被發送,那么對方不必做出回應。
ACK——應答消息,接受到CON消息的響應。
RST——復位消息,當接收者接受到的消息包含一個錯誤,接受者解析消息或者不再關心發送者發送的內容,那么復位消息將會被發送。


CoAP協議與MQTT的區別:
MQTT和CoAP都是行之有效的物聯網協議,但兩者還是有很大區別的,比如MQTT協議是基于TCP,而CoAP協議是基于UDP。從應用方向來分析,主要區別有以下幾點:
1、MQTT協議不支持帶有類型或者其它幫助Clients理解的標簽信息,也就是說所有MQTT Clients必須要知道消息格式。而CoAP協議則相反,因為CoAP內置發現支持和內容協商,這樣便能允許設備相互窺測以找到數據交換的方式。
2、MQTT是長連接而CoAP是無連接。MQTT Clients與Broker之間保持TCP長連接,這種情形在NAT環境中也不會產生問題。如果在NAT環境下使用CoAP的話,那就需要采取一些NAT穿透性手段。
3、MQTT是多個客戶端通過中央代理進行消息傳遞的多對多協議。它主要通過讓客戶端發布消息、代理決定消息路由和復制來解耦消費者和生產者。MQTT就是相當于消息傳遞的實時通訊總線。CoAP基本上就是一個在Server和Client之間傳遞狀態信息的單對單協議。
MQTT基于TCP,在做反控設備的時候比UDP更可靠,比如CoAP走3G、4G的時候甚至需要實現CoAP over TCP,否則反控很不穩定甚至無法聯通。
MQTT異步Pub/Sub實現,好比發個微信,無需等待對方確認便可以繼續,而不像CoAP那樣必須等待對方應答才能返回的同步模式。CoAP在功耗方面有優勢。

SoAP協議:SoAP(簡單對象訪問協議)

XMPP協議:XMPP(可擴展通訊和表示協議)是一種基于可擴展標記語言(XML)的協議。


從當前物聯網應用發展趨勢來分析,MQTT協議具有一定的優勢。因為目前國內外主要的云計算服務商,比如阿里云、AWS、百度云、Azure以及騰訊云都一概支持MQTT協議。還有一個原因就是MQTT協議比CoAP成熟的要早,所以MQTT具有一定的先發優勢。但隨著物聯網的智能化和多變化的發展,后續物聯網應用平臺會兼容更多的物聯網應用層協議。



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