常见的物联网协议

我们玩ESP常见的物联网协议：MQTT NB-IOT,LoRa.了解即可。

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MQTT 协议

MQTT 协议（Message Queue Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是 IBM 的 Andy Stanford-Clark 和 Arcom 的 Arlen Nipper 于 1999 年为了一个通过卫星网络连接输油管道的项目开发的。为了满足低电量消耗和低网络带宽的需 求，MQTT 协议在设计之初就包含了以下几个特点：

• 实现简单
• 提供数据传输的 QoS 轻量、
• 占用带宽低
• 可传输任意类型的数据
• 可保持的会话（Session）

MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：

1. 使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合；
2. 对负载内容屏蔽的消息传输；
3. 使用 TCP/IP 提供网络连接；
4. 有三种消息发布服务质量：
   • “至多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。
   • “至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
   • “只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。

MQTT 协议的架构由 Broker 和连接到 Broker 的多个 Client 组成

它在移动互联网领域也大有作为，很多 Android App 的推送功能都是基于 MQTT 协议实现的，一些 IM 的实现也是基于 MQTT 协议的.

MQTT-SN 协议

MQTT-SN（MQTT for Sensor Network）协议是 MQTT 协议的传感器版本。
MQTT 协议是运行于 TCP 协议栈之上的，TCP 协议对于某些计算能力和电量非常有限的设备来说，比如传感器，就不太适用 了。
MQTT-SN 运行在 UDP 协议上，同时保留了 MQTT 协议的大部分信令和特性，如订阅和发布等。
MQTT-SN 协议引入了 MQTT-SN 网关这一角色，网关负责把 MQTT-SN 协议转换为 MQTT 协议，并和远端的 MQTT Broker 进行通信。MQTT-SN 协议支持网关的自动发现。

CoAP

CoAP（Constrained Application Protocol）协议是一种运行在资源比较紧张的设备上的协议。

CoAP 协议通常也是运行在 UDP 协议上的。 CoAP 协议设计得非常小巧，最小的数据包只有 4 个字节。CoAP 协议采用 C/S
架构，使用类似于 HTTP 协议的请求 - 响应的 交互模式。 CoAP 提供一种观察模式，观察者可以通过 OBSERVE 指令向 CoAP
服务器指明观察的实体对象。当实体对象的状态发生变化时，观察者就可以收到实体对象的最新状态，类似于 MQTT 协议中的订阅功能。

LwM2M

LwM2M（ Lightweight Machine-To-Machine ）协议是由 Open Mobile Alliance（OMA）定义的一套适用于物联网的轻量级协议。它使用 RESTful 接口，提供设备的接入、管理和通信功能，也适用于资源比较紧张的设备。

LwM2M 协议底层使用 CoAP 协议传输数据和信令。而在 LwM2M 协议的架构中，CoAP 协议可以运行在 UDP 或者 SMS（短
信）之上，通过 DTLS（数据报传输层安全）来实现数据的安全传输。 LwM2M 协议架构主要包含 3 种实体——LwM2M
Bootstrap Server、LwM2M Server 和 LwM2M Client。 LwM2M Bootstrap Server
负责引导 LwM2M Client 注册并接入 LwM2M Server，之后 LwM2M Server 和 LwM2M Client 就可
以通过协议指定的接口进行交互了。

HTTP 协议

正如我们之前所讲，物联网也是互联网，HTTP 这个在互联网中广泛应用的协议，在合适的环境下也可以应用到物联网中。
在一些计算和硬件资源比较充沛的设备上，比如运行安卓操作系统的设备，完全可以使用 HTTP 协议上传和下载数据，就好像在开发移动应用一样。设备也可以使用运行在 HTTP 协议上的 WebSocket 主动接收来自服务器的数据。

LoRaWAN 协议

LoRaWAN 协议是由 LoRa 联盟提出并推动的一种低功率广域网协议，它和我们之前介绍的几种协议有所不同。

• MQTT 协议、 CoAP 协议都是运行在应用层底层使用 TCP 协议或者 UDP 协议进行数据传输，整个协议栈运行在 IP 网络上。
• LoRaWAN 协议则是物理层 / 数据链路层协议，它解决的是设备如何接入互联网的问题，并不运行在 IP 网络上。

LoRa（Long Range）是一种无线通信技术，它具有使用距离远、功耗低的特点。在上面的场景下，用户就可以使用 LoRaWAN 技术进行组网，在工程设备上安装支持 LoRa 的模块。
通过 LoRa 的中继设备将数据发往位于隧道外部的、有互联网接入的 LoRa 网关，LoRa 网关再将数据封装成可以在 IP 网络中 通过 TCP 协议或者 UDP 协议传输的数据协议包（比如 MQTT 协议），然后发往云端的数据中心。

NB-IoT 协议

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）协议和 LoRaWAN 协议一样，是将设备接入互联网的物理层 / 数据链路层的协议。

与 LoRA 不同的是：

1. NB-IoT 协议构建和运行在蜂窝网络上，消耗的带宽较低，可以直接部署到现有的 GSM 网络或者 LTE 网络。设备安装支持 NB-IoT 的芯片和相应的物联网卡，然后连接到 NB-IoT 基站就可以接入互联网。
2. NB-IoT 协议不像LoRaWAN 协议那样需要网关进行协议转换，接入的设备可以直接使用 IP 网络进行数据传输。

NB-IoT 协议相比传统的基站，增益提高了约 20dB，可以覆盖到地下车库、管道、地下室等之前信号难以覆盖的地方。

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