物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的核心組件是連接性，或者特別是通信。物聯(lián)網(wǎng)使遠(yuǎn)程和分散實(shí)體（設(shè)備、傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)單元、云服務(wù)器）之間的連接和通信成為可能。

由于物聯(lián)網(wǎng)及其連接遠(yuǎn)程設(shè)備和事物的能力，我們現(xiàn)在擁有：

用于關(guān)鍵工業(yè)資產(chǎn)預(yù)測(cè)性維護(hù)和管理的高效系統(tǒng)

無(wú)線 （OTA） 固件升級(jí)，用于遠(yuǎn)程設(shè)備管理

基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程信息處理平臺(tái)，用于智能車(chē)隊(duì)管理和資產(chǎn)跟蹤

物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)于理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)至關(guān)重要。這些有線或無(wú)線協(xié)議不僅可以作為通信媒介，還可以為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供增值功能。Zigbee等物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾、低功耗通信，而Profinet等開(kāi)源協(xié)議則有助于與各種工業(yè)單元和設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫、快速的通信。

本博客介紹了 8 種 IoT 通信協(xié)議，這些協(xié)議已廣泛部署在眾多現(xiàn)有和新興的 IoT 應(yīng)用程序中。

1. 藍(lán)牙

藍(lán)牙兼容物聯(lián)網(wǎng)傳感器非常適合需要短距離連接和低功耗通信的應(yīng)用。藍(lán)牙協(xié)議的有效范圍為 50 至 100 m，支持高達(dá) 1 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。

最近，物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)表現(xiàn)出對(duì)基于藍(lán)牙智能協(xié)議的低功耗藍(lán)牙低功耗（BLE）版本的傾向。與其前身相比，BLE的功耗顯著降低，但被認(rèn)為不適合大文件傳輸。

2. 基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的

Zigbee已成為嵌入式應(yīng)用中使用最廣泛的通信協(xié)議之一。Zigbee用于連接10-100 m范圍內(nèi)的設(shè)備，并支持高達(dá)250 Kbps的數(shù)據(jù)速率。作為一種低功耗、低數(shù)據(jù)速率技術(shù)，Zigbee 非常適合物聯(lián)網(wǎng)傳感器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)其網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Zigbee設(shè)備可以通過(guò)中間設(shè)備遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)。對(duì)于消費(fèi)電子和工業(yè)領(lǐng)域需要低成本和低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，Zigbee是一個(gè)絕佳的選擇。

Zigbee協(xié)議還包括由128位加密密鑰和密碼幀定義的安全框架。

3. 6網(wǎng)絡(luò)電話：

6網(wǎng)絡(luò)電話是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)都支持IP。其目標(biāo)是克服將所有類(lèi)型的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和商業(yè)障礙。

6LoWPan 規(guī)范還定義了封裝和標(biāo)頭壓縮機(jī)制，以通過(guò) IEEE 802.15.4 網(wǎng)絡(luò)交換 IPv6 數(shù)據(jù)包。6LoWPan 集成了安全模式和 ACL 密鑰等安全組件，以及可選的 TLS。對(duì)于需要低功耗無(wú)線通信的小型設(shè)備，它是一個(gè)可行的選擇。

4. Wi-Fi：

Wi-Fi旨在取代以太網(wǎng)，并通過(guò)IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)提供易于使用的短程無(wú)線連接和跨供應(yīng)商互操作性。

Wi-Fi以更快，更大容量的通信而聞名，并且可以使用2.4 GHz和5 GHz頻段在50 m的范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸。由于現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)處不在，它的受歡迎程度繼續(xù)增長(zhǎng)。

5. 蜂窩：

需要長(zhǎng)距離連續(xù)連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如GSM、LTE、EDGE、3G、4G和5G。蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以與設(shè)備通信長(zhǎng)達(dá) 35 公里。

蜂窩技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有益，因?yàn)榫哂幸韵绿攸c(diǎn)：

? 通過(guò) Cat-0 和 Cat-1 等 LTE 網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供成本優(yōu)化、增強(qiáng)的覆蓋范圍。

? 通過(guò) TLS/DTLS 安全性和 LTE 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線加密實(shí)現(xiàn)端到端安全性。

? 最低限度或零監(jiān)管規(guī)定。使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可以以高達(dá)23 dBm的速度交換數(shù)據(jù)。

6. ModBus

Modbus 協(xié)議是一種強(qiáng)大的通信標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化和 SCADA 系統(tǒng)，用于將信號(hào)從儀器儀表、傳感器和執(zhí)行器發(fā)送回主控制器。Modbus具有廣泛的通信協(xié)議，可通過(guò)各種物理鏈路（如RS-485）進(jìn)行操作。

Modbus是一種基于主從模型的串行通信協(xié)議。

莫德布斯架構(gòu)。

主服務(wù)器使用函數(shù)代碼請(qǐng)求信息，該代碼指示需要執(zhí)行的操作，例如：

read a discrete input; read a first in， first out queue

使用Modbus的主要優(yōu)點(diǎn)是它是一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)源協(xié)議。Modbus的開(kāi)發(fā)成本很低，需要最少的硬件設(shè)計(jì)。此外，Modbus支持與一系列設(shè)備（來(lái)自不同供應(yīng)商）和系統(tǒng)的互操作性和兼容性。

7.

廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化解決方案，用于連接制造環(huán)境中的系統(tǒng)。根據(jù) IEC 61158 和 IEC 61784 標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET 以固定的時(shí)間間隔（1 ms 或更短時(shí)間）提供數(shù)據(jù)，而不會(huì)造成質(zhì)量損失。它還支持現(xiàn)有的 IT 標(biāo)準(zhǔn)。

PROFINET與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)高度兼容，可輕松與現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)集成。PROFINET規(guī)范定義了具有指定數(shù)據(jù)映射系統(tǒng)的代理（代理地址），以允許協(xié)議與現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信。

8. 乙醚貓

以太網(wǎng) CAT 基于 CA 諾彭協(xié)議和以太網(wǎng)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)行了優(yōu)化。它允許任何標(biāo)準(zhǔn) PC 用作以太網(wǎng)貓主站，并使用任何拓?fù)渑c以太網(wǎng)貓從站進(jìn)行通信。它們一起可用于在 30 微秒內(nèi)以高達(dá) 1，000 個(gè) I/O 點(diǎn)的速率連接工廠車(chē)間的所有設(shè)備。

EtherCAT是可靠的，并提供快速的吞吐量，因?yàn)橄⒃谵D(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)從屬系統(tǒng)之前，在專(zhuān)用高性能硬件的幫助下進(jìn)行處理。

審核編輯：郭婷