并非每種物聯網通信協議都適合每種部署或設備。在選擇一種協議而不是另一種協議之前，請考慮功率和安全性要求。

互聯事物的數量和范圍正在迅速擴大，2020 年物聯網連接數量首次超過非物聯網在線連接數量。

根據市場研究公司 IoT Analytics 的數據，2020 年物聯網連接數為 117 億，而非物聯網連接（例如智能手機和計算機）為 100 億。研究人員估計，到 2025 年，物聯網連接數量將增至 309 億。

物聯網協議（包括 5G 和低功耗廣域網）的可用性和擴展在很大程度上推動和支持了這一增長。

為什么物聯網協議很重要？

物聯網的好處和價值來自于使組件能夠進行通信；這種通信能力使數據從端點設備通過物聯網管道移動到中央服務器。

這種通信通過物聯網協議進行，確保連接環境中的下一步和后續步驟接收并理解從端點設備（例如傳感器）發送的數據，無論該數據的下一步是發送到另一個端點設備還是網關或一個應用程序。

簡而言之，物聯網協議對于物聯網的存在與事物本身一樣重要。

盡管協議作為一個集體對于物聯網的運行至關重要，但協議并非都是平等的。Gartner 分析師兼高級研究總監 Bill Ray 表示，并非所有協議在所有情況下都能發揮作用或發揮良好作用。

Ray 指出，一些協議非常適合建筑物中的物聯網使用，一些協議非常適合建筑物之間的物聯網部署，而另一些協議則非常適合國家或全球物聯網用例。

物聯網中有多少種協議？

有多種物聯網協議可用，每一種協議都提供某些功能或功能組合，使其比特定物聯網部署的其他選項更可取。

每個物聯網協議都支持設備到設備、設備到網關或設備到云/數據中心通信，或這些通信的組合。

地理位置和特殊位置、功耗需求、電池供電選項、物理障礙的存在和成本等因素決定了物聯網部署中哪種協議是最佳的。

物聯網架構有哪些不同層？

網絡系統是作為技術堆棧構建的；這些經常在參考模型（一種框架）中可視化，技術人員用它來概念化數據如何在整個堆棧上進行通信。

最著名的是開放系統互連（OSI）模型，它列出了七層。從下到上，各層如下：

• 物理層
• 數據鏈接
• 網絡層
• 傳輸層
• 會話層
• 推介會
• 應用層

物聯網也以多層模型的形式表達。盡管有些使用 OSI 七層模型，但其他使用的模型包括以下內容：

• 三層模型：感知、網絡、應用
• 四層模型：感知、支撐、網絡、應用
• 五層模型：感知、傳輸、處理、應用和業務，或者物理層、數據鏈路、網絡、傳輸和應用

使用的互聯網協議通常因層而異。因此，物聯網生態系統可以有多種協議，不同的協議可以在不同的層進行通信，一些協議可以跨層橋接，信息技術研究集團基礎設施首席研究顧問 Scott Young 表示。

例如，藍牙和無線支持最底層的通信，而數據分發服務（DDS）和MQTT則工作在應用層。

最常見的協議

技術人員在構建網絡以服務其物聯網生態系統時可以從多種通信協議中進行選擇。最常見的包括以下內容。

1.AMQP

AMQP 是高級消息隊列協議的縮寫，是一種開放標準協議，用于更多面向消息的中間件。因此，無論使用什么消息代理或平臺，它都可以實現系統之間的消息傳遞互操作性。即使在遠距離或網絡狀況不佳的情況下，它也能提供安全性、互操作性以及可靠性。即使系統不同時可用，它也支持通信。

2. 藍牙和BLE

藍牙是一種短距離無線技術，使用短波長、超高頻無線電波。它最常用于音頻流，但它也已成為無線和連接設備的重要推動者。因此，這種低功耗、低范圍的連接選項是個人局域網和物聯網部署的首選。

另一種選擇是低功耗藍牙，稱為藍牙 LE 或 BLE，這是針對物聯網連接優化的新版本。顧名思義，BLE 的功耗比標準藍牙低，這使得它在許多用例中特別有吸引力，例如消費者方面的健康和健身追蹤器以及智能家居設備以及商業方面的店內導航。

3. 蜂窩網絡

蜂窩網絡是物聯網應用中最廣泛使用和眾所周知的選項之一，也是通信距離較長的部署的最佳選項之一。盡管 2G 和 3G 傳統蜂窩標準現已逐步淘汰，但電信公司正在迅速擴大更新的高速標準（即 4G/LTE 和 5G）的覆蓋范圍。蜂窩提供高帶寬和可靠的通信。它能夠發送大量數據，這對于許多物聯網部署來說是一項重要功能。然而，這些功能是有代價的：比其他選項更高的成本和功耗。

4. 合作協議

互聯網工程任務組受限 RESTful 環境工作組于 2013 年推出了 CoAP（受限應用協議），旨在與基于 HTTP 的物聯網系統配合使用。CoAP 依靠用戶數據報協議來建立安全通信并實現多點之間的數據傳輸。CoAP通常用于機器對機器 ( M2M ) 應用，即使存在低帶寬、低可用性和/或低能耗設備，CoAP 也能讓受限設備加入 IoT 環境。

5.DDS

對象管理組 (OMG) 為實時系統開發了數據分發服務。OMG 將 DDS 描述為“一種用于以數據為中心的連接的中間件協議和 API 標準”，并解釋說“它將系統的組件集成在一起，提供低延遲的數據連接、極高的可靠性和可擴展的架構，可滿足業務和任務關鍵型物聯網的需求。應用程序需要。” 該 M2M 標準使用發布-訂閱模式實現高性能和高度可擴展的實時數據交換。

6. LoRa 和 LoRaWAN

LoRa 代表遠程，是一種非蜂窩無線技術，正如其名稱所描述的，提供遠程通信功能。它具有低功耗和安全數據傳輸功能，適用于 M2M 應用和物聯網部署。它是一項專有技術，現已成為 Semtech 射頻平臺的一部分。Semtech 是 LoRa 聯盟的創始成員，該聯盟現在是 LoRa 技術的管理機構。LoRa 聯盟還設計并現在維護 LoRaWAN，這是一種基于云的開放協議，使物聯網設備能夠與 LoRa 進行通信。

7.LWM2M

OMA SpecWorks 將其輕量級 M2M (LWM2M) 描述為“專為傳感器網絡和 M2M 環境需求而設計的設備管理協議”。該通信協議專為物聯網環境和其他 M2M 應用中的遠程設備管理和遙測而設計；因此，對于處理和存儲能力有限的低功耗設備來說，它是一個不錯的選擇。

8. MQTT

開發于 1999 年，最初稱為消息隊列遙測傳輸，現在簡稱為 MQTT。該協議中不再有任何消息隊列。MQTT 使用發布-訂閱架構來實現 M2M 通信。其簡單的消息傳遞協議適用于受限設備，并支持多個設備之間的通信。它設計用于低帶寬情況，例如不可靠網絡上的傳感器和移動設備。該功能使其成為連接具有較小代碼占用空間的設備以及由于帶寬限制或不可靠連接而導致不同程度的延遲的無線網絡的普遍首選選擇。MQTT 最初是一種專有協議，現在是連接物聯網和工業物聯網設備的領先開源協議。

9. 無線網絡

鑒于 Wi-Fi 在家庭、商業和工業建筑中的普遍存在，它是一種常用的物聯網協議。它提供快速的數據傳輸并能夠處理大量數據。Wi-Fi 特別適合中短距離的 LAN 環境。此外，Wi-Fi 的多種標準（家庭和某些企業中最常見的是 802.11n）為技術人員提供了部署選擇。然而，許多 Wi-Fi 標準（包括家庭常用的標準）對于某些物聯網用例（尤其是低功耗/電池供電設備）而言過于耗電。這限制了 Wi-Fi 作為某些部署的選項。此外，Wi-Fi 的低范圍和低可擴展性也限制了其在許多物聯網部署中使用的可行性。

10.XMPP

追溯到 2000 年代初，當時 Jabber 開源社區首次設計了用于實時人與人通信的可擴展消息傳遞和狀態協議，XMPP 現在用于輕量級中間件中的 M2M 通信以及路由 XML 數據。XMPP 支持網絡上多個實體之間結構化但可擴展的數據的實時交換，最常用于面向消費者的物聯網部署，例如智能設備。它是 XMPP 標準基金會支持的開源協議。

11. Zigbee

Zigbee 是一種網狀網絡協議，專為建筑和家庭自動化應用而設計，是物聯網環境中最流行的網狀協議之一。Zigbee 是一種短距離、低功耗協議，可用于擴展多個設備之間的通信。它的范圍比 BLE 更長，但數據速率比 BLE 低。它由 Zigbee 聯盟監管，提供靈活的自組織網格、超低功耗和應用程序庫。

12. Z-Wave

另一個專有選項 Z-Wave 是一種基于低功耗射頻技術的無線網狀網絡通信協議。與藍牙和 Wi-Fi 一樣，Z-Wave 允許智能設備進行加密通信，從而為物聯網部署提供一定程度的安全性。它通常用于家庭自動化產品和安全系統，以及商業應用，例如能源管理技術。它在美國以 908.42 MHz 無線電頻率運行；不過，其頻率因國家而異。Z-Wave 得到 Z-Wave 聯盟的支持，該聯盟是一個致力于擴展使用 Z-Wave 的設備的技術和互操作性的成員聯盟。

如何選擇正確的物聯網協議

沒有一種物聯網通信協議是最好的，也沒有一種協議適合每種部署。

相反，企業技術專家必須根據其計劃的物聯網部署的獨特情況來確定哪種協議最適合其組織，咨詢公司甫瀚咨詢新興技術集團董事總經理兼全球領導者 Scott Laliberte 表示。這些決定應權衡一系列因素，從連接設備的電力需求和這些設備的位置，到部署所在的地理規模和功能，再到部署的安全要求。