Internet der Dinge Smart Home-bezogene Kommunikationsprotokolle Zusammenfassung

Mit der zunehmenden Anzahl von IoT-Geräten wird die Kommunikation im Internet der Dinge zu einem entscheidenden Thema. Kommunikationsprotokolle spielen in diesem Bereich eine entscheidende Rolle, da sie die Regeln und Konventionen für die Kommunikation zwischen Geräten definieren. In diesem Artikel werden einige gängige IoT-Kommunikationsprotokolle beschrieben, die unterschiedliche Leistung, Datenraten, Abdeckung, Stromverbrauch und Speicheranforderungen aufweisen. Jedes Protokoll hat seine eigenen Vorteile und einige potenzielle Nachteile, die für verschiedene Anwendungsszenarien geeignet sind.

IoT-Kommunikationsprotokolle sind in zwei Hauptkategorien unterteilt:

1. Access Protocols: Diese Protokolle sind hauptsächlich für das Netzwerk und die Kommunikation zwischen Geräten verantwortlich, die normalerweise in lokalen Netzwerken oder Kurzstreckenkommunikation verwendet werden.
2. Kommunikationsprotokoll: Ein Gerätekommunikationsprotokoll, das über dem traditionellen TCP / IP-Protokoll läuft und hauptsächlich für den Datenaustausch und die Kommunikation von Geräten über das Internet verwendet wird.

01 Physikalische Schicht und Datenlink-Layer - Protokoll

1. Telekommunikationsprotokoll für Fernzelle:

• 2G / 3G / 4G-Kommunikationsprotokoll: Diese Protokolle stehen für die Protokolle für mobile Kommunikationssysteme der zweiten, dritten und vierten Generation. Sie werden weit verbreitet in der mobilen Kommunikation verwendet und bieten Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung und weltweite Abdeckung.
• NB-IoTSchmalband-IoT - Protokolle basieren auf Mobilfunknetzen mit geringen Bandbreitenanforderungen und eignen sich für den IoT-Markt. Es verfügt über eine breite Abdeckung, geringen Stromverbrauch, niedrige Kosten und andere Merkmale.
• 5GDie fünfte Generation der mobilen Kommunikationstechnologie bietet eine hohe Datenübertragung, geringe Latenz, groß angelegte Geräteverbindung und andere Leistungen. Es gilt für intelligente Städte, vernetzte Fahrzeuge und intelligente Fertigung.

2. Nicht-zelluläre Fernkommunikationsprotokolle:

• WiFi: weit verbreitet im Bereich des Smart-Home - Bereichs und ermöglicht direkten Zugang zum Internet, aber unter Einschränkung des Reichweites.
• ZigBee: Funkkommunikationsprotokoll für niedriggeschwindigkeitsübertragung über kurze Entfernungen, geeignet für intelligente Häuser, Industrie, Landwirtschaft und andere Bereiche.
• LoRabietet Fernkommunikation, geeignet für IoT-Produkte wie Rauchsensoren, Wasserüberwachung, Positionierung usw.

3. Nahe Kommunikationsvereinbarung:

• RFID: für drahtlose Identifikation, weit verbreitet in der Zutrittskontrolle, Materialmanagement, Produktionslinie Automatisierung und anderen Bereichen.
• NFC: für Zutrittskontrolle, Präsenz, Besuchermanagement und andere Bereiche verwendet.
• Bluetooth: Für die drahtlose Kommunikation über kurze Strecken, geeignet für die Datenübertragung und Verbindung zwischen Geräten.

4. Kabelkommunikationsprotokoll:

• USBFür die Verbindung und Kommunikation von Computern mit externen Geräten.
• Kommunikationsprotokoll: Umfasst RS - 232, RS - 422 und RS - 485 und wird häufig für Instrumente und industrielle Steuerungen verwendet.

02 Netzwerkschicht und Übertragungsprotokoll

IPv4 und IPv6IPv4 ist das Kernprotokoll des Internets, während IPv6 die begrenzten IPv4 - Adressressourcen löst und die Verbindung von mehr Geräten unterstützt.

2. Tcp: Übertragungssteuerungsprotokoll für eine zuverlässige Punkt-zu - Punkt-Kommunikation.

3. 6LoWPAN: Standard für drahtlose Personalnetzwerke mit niedrigem Energieverbrauch für IPv6.

03 Anwendungsschicht-Protokoll

1. MQTT-ProtokollGeeignet für die Multi-to - Multi-Kommunikation, besonders geeignet für die Nachrichtenverteilung in eingeschränkten Umgebungen wie Maschinen-zu - Maschinen-Kommunikation und Internet der Dinge.

2. CoAP-VereinbarungFür die Zustandübertragung zwischen kleinen, energiearmen Sensoren und Servern geeignet.

3. REST / HTTP ProtokollRessourcenbasierte Softwarearchitektur für mobile Anwendungen und Internetkommunikation.

4. Das DDS-Protokoll: Distributed Echtzeit-Datenverteilung Dienst

Middleware-Protokoll für die Echtzeit-Netzwerkkommunikation.

5. Das AMQP-ProtokollStandard Advanced Message Queue Protocol für Unified Messaging Services auf Anwendungsebene, für Messaging Middleware.

6. Das XMPP-Protokoll: XML-basiertes Protokoll für die Implementierung skalierbarer Anwendungen.

04 Teilweise Kommunikationsprotokolle Vergleich

1. NB-IoT - und LoRa-Protokoll vergleichen:

• Frequenzband: LoRa arbeitet in nicht lizenzierten Frequenzbanden ohne zusätzliche Gebühren, während NB-IoT ein lizenziertes Frequenzband erfordert und Gebühren berechnet.
• BatterielaufzeitLoRa hat in der Regel eine längere Akkulaufzeit, aber eine schlechtere Servicequalität als NB-IoT.
• Ausrüstungskosten: LoRa-Endpunkte sind relativ einfach und kostengünstiger.
• Netzwerk-Abdeckung und - BereitstellungDie LoRa-Industriekette ist relativ ausgereift, und viele Länder auf der ganzen Welt haben bereits die Netzwerkimplementierung abgeschlossen, während NB-IoT mehr Zeit und Anstrengungen erfordert.

2. Bluetooth, WiFi, ZigBee Protokolle Vergleich:

• Bluetooth: geeignet für einfache Geräteverbindungen, aber mit begrenzter Reichweite.
• WiFi: Für eine breite Palette von Anwendungen geeignet, jedoch mit Problemen in Bezug auf Mobilität und Störungen.
• ZigBee: für Low-Power - und Self-Networking geeignet, geeignet für Haushalt, Industrie und andere Bereiche.

3. MQTT und CoAP-Protokoll vergleichen:

• MQTT unterstützt die Multi-to - Multi-Kommunikation und eignet sich für Echtzeit-Daten - Kommunikationsbusse.
• CoAP wird hauptsächlich für die Peer-to - Peer-Kommunikation verwendet und eignet sich für Zustandübertragungsmodelle. Beide haben unterschiedliche Vorteile und die Auswahl hängt von den Anwendungsbedürfnissen ab.

Zusammenfassend hängt die Auswahl von IoT-Kommunikationsprotokollen von den spezifischen Anwendungszenarien und Anforderungen ab, wobei jedes Protokoll seine einzigartigen Vorteile und Anwendbarkeiten hat.