IoT এর জন্য নেটওয়ার্কিং এবং মেসেজিং প্রোটোকলের ওভারভিউ

হ্যালো, খবরভাইটস! রাশিয়ার প্রথম অনলাইন কোর্স IoT বিকাশকারী অক্টোবরে OTUS-এ চালু হয়। কোর্সের জন্য নথিভুক্তি এখনই উন্মুক্ত, যার সাথে আমরা আপনার সাথে দরকারী উপকরণগুলি ভাগ করে যাচ্ছি।

ইন্টারনেট অফ থিংস (আইওটি, ইন্টারনেট অফ থিংস) বর্তমান নেটওয়ার্ক অবকাঠামো, প্রযুক্তি এবং প্রোটোকলের উপরে তৈরি করা হবে যা বর্তমানে বাড়ি/অফিস এবং ইন্টারনেটে ব্যবহৃত হয় এবং আরও অনেক কিছু অফার করবে।

এই গাইডের উদ্দেশ্য হল IoT-এর জন্য নেটওয়ার্কিং এবং অ্যাপ্লিকেশন প্রোটোকলগুলির একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ প্রদান করা।

বিঃদ্রঃ. আপনার জ্ঞান থাকতে হবে নেটওয়ার্ক প্রযুক্তির মৌলিক বিষয়.

আইওটি নেটওয়ার্ক

IoT বিদ্যমান TCP/IP নেটওয়ার্কে চলবে।

TCP/IP প্রতিটি স্তরে নির্দিষ্ট প্রোটোকল সহ একটি চার-স্তর মডেল ব্যবহার করে। সেমি. TCP/IP 4 লেয়ার মডেল বোঝা (আমরা TCP/IP এর চার-স্তর মডেল বুঝি)।

নীচের চিত্রটি বর্তমানে ব্যবহৃত প্রোটোকলগুলির একটি তুলনা দেখায় এবং যেগুলি IoT এর জন্য ব্যবহার করা হতে পারে।

চার্ট নোট:

1. ফন্টের আকার প্রোটোকলের জনপ্রিয়তা নির্দেশ করে। উদাহরণস্বরূপ, বাম দিকে, IPv4 বড়, যেহেতু এটি আধুনিক ইন্টারনেটে অনেক বেশি জনপ্রিয়। যাইহোক, এটি ডানদিকে ছোট কারণ IPv6 IoT-তে আরও জনপ্রিয় হবে বলে আশা করা হচ্ছে।

2. সমস্ত প্রোটোকল দেখানো হয় না।

3. বেশিরভাগ পরিবর্তন চ্যানেলে (স্তর 1 এবং 2) এবং অ্যাপ্লিকেশন স্তরে (স্তর 4)।

4. নেটওয়ার্ক এবং পরিবহন স্তরগুলি অপরিবর্তিত থাকার সম্ভাবনা রয়েছে।

লিঙ্ক স্তর প্রোটোকল

ডেটা লিঙ্ক স্তরে (ডেটা লিঙ্ক), আপনাকে একে অপরের সাথে ডিভাইসগুলি সংযুক্ত করতে হবে। তারা উভয়ই ঘনিষ্ঠ হতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, স্থানীয় নেটওয়ার্কে (স্থানীয় নেটওয়ার্ক) এবং একে অপরের থেকে অনেক দূরত্বে: শহুরে (মেট্রোপলিটন এরিয়া নেটওয়ার্ক) এবং গ্লোবাল নেটওয়ার্ক (ওয়াইড এরিয়া নেটওয়ার্ক)।

বর্তমানে, এই স্তরে, হোম এবং অফিস নেটওয়ার্ক (LANs) ইথারনেট এবং Wi-Fi ব্যবহার করে এবং মোবাইল (WANs) 3G / 4G ব্যবহার করে। যাইহোক, অনেক IoT ডিভাইস কম শক্তির, যেমন সেন্সর, এবং শুধুমাত্র ব্যাটারি দ্বারা চালিত হয়। এই ক্ষেত্রে, ইথারনেট উপযুক্ত নয়, তবে কম চালিত ওয়াই-ফাই এবং কম চালিত ব্লুটুথ ব্যবহার করা যেতে পারে।

যদিও বিদ্যমান ওয়্যারলেস প্রযুক্তিগুলি (Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G) এই ডিভাইসগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য ব্যবহার করা অব্যাহত থাকবে, এটি বিশেষভাবে IoT অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ডিজাইন করা নতুন প্রযুক্তিগুলি দেখার জন্যও মূল্যবান যা জনপ্রিয়তা বৃদ্ধির সম্ভাবনা রয়েছে৷

তাদের মধ্যে:

• BLE - ব্লুটুথ কম শক্তি

• LoRaWAN - লং রেঞ্জ WAN

• সিগফক্স

• এলটিই-এম

এগুলি নিবন্ধে আরও বিশদে বর্ণনা করা হয়েছে। IOT বেতার প্রযুক্তির একটি ওভারভিউ (ওয়্যারলেস আইওটি প্রযুক্তির ওভারভিউ)।

নেটওয়ার্ক স্তর

নেটওয়ার্ক স্তরে (নেটওয়ার্কিং), প্রোটোকল দীর্ঘমেয়াদে প্রাধান্য পাবে IPv6. এটি অসম্ভাব্য যে IPv4 ব্যবহার করা হবে, তবে এটি প্রাথমিক পর্যায়ে একটি ভূমিকা পালন করতে পারে। বেশিরভাগ হোম IoT ডিভাইস, যেমন স্মার্ট লাইট বাল্ব, বর্তমানে IPv4 ব্যবহার করে।

পরিবহন স্তর 

ট্রান্সপোর্ট লেয়ারে (ট্রান্সপোর্ট), ইন্টারনেট এবং ওয়েব টিসিপি দ্বারা প্রাধান্য পায়। এটি HTTP এবং অন্যান্য অনেক জনপ্রিয় ইন্টারনেট প্রোটোকল (SMTP, POP3, IMAP4, ইত্যাদি) উভয় ক্ষেত্রেই ব্যবহৃত হয়।

MQTT, যা আমি বার্তা প্রেরণের জন্য প্রধান অ্যাপ্লিকেশন স্তর প্রোটোকলগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠতে আশা করি, বর্তমানে TCP ব্যবহার করে।

যাইহোক, ভবিষ্যতে, কম ওভারহেডের কারণে, আমি আশা করি UDP IoT-এর জন্য আরও জনপ্রিয় হয়ে উঠবে। সম্ভবত আরো ব্যাপক MQTT-SN, UDP এর উপর চলছে। তুলনা নিবন্ধ দেখুন টিসিপি বনাম ইউডিপি .

অ্যাপ্লিকেশন স্তর এবং মেসেজিং প্রোটোকল

IoT প্রোটোকলের জন্য গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য:

• গতি - প্রতি সেকেন্ডে স্থানান্তরিত ডেটার পরিমাণ।

• লেটেন্সি হল একটি বার্তা পাঠাতে যে সময় লাগে৷

• শক্তি খরচ.

• নিরাপত্তা।

• সফ্টওয়্যার উপলব্ধতা।

বর্তমানে, এই স্তরে দুটি প্রধান প্রোটোকল সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়: HTTP এবং MQTT।

HTTP সম্ভবত ওয়েবের অন্তর্নিহিত এই স্তরের সবচেয়ে সুপরিচিত প্রোটোকল (WWW)। এটি IoT-এর জন্য গুরুত্বপূর্ণ হতে থাকবে, কারণ এটি REST API-এর জন্য ব্যবহৃত হয় - ওয়েব অ্যাপ্লিকেশন এবং পরিষেবাগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া করার প্রধান প্রক্রিয়া। যাইহোক, উচ্চ ওভারহেডের কারণে, HTTP-এর প্রধান IoT প্রোটোকল হওয়ার সম্ভাবনা কম, যদিও এটি এখনও ইন্টারনেটে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হবে।

MQTT (মেসেজ কিউইং টেলিমেট্রি ট্রান্সপোর্ট) এর হালকাতা এবং ব্যবহারের সহজতার কারণে IoT-এর প্রধান মেসেজিং প্রোটোকল হয়ে উঠেছে। নিবন্ধ দেখুন নতুনদের জন্য MQTT এর পরিচিতি (নতুনদের জন্য MQTT এর ভূমিকা)।

IoT-এর জন্য HTTP এবং MQTT-এর তুলনা

MQTT দ্রুত IoT অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডি ফ্যাক্টো স্ট্যান্ডার্ড হয়ে উঠছে। এটি HTTP-এর তুলনায় এর হালকাতা এবং গতির কারণে এবং এটি এক-থেকে-এক (HTTP) এর পরিবর্তে এক-থেকে-অনেক প্রোটোকল।

অনেক আধুনিক ওয়েব অ্যাপ্লিকেশন খুশির সাথে HTTP এর পরিবর্তে MQTT ব্যবহার করবে যদি এটি তাদের বিকাশের সময় পাওয়া যায়।

একটি ভাল উদাহরণ হল একাধিক ক্লায়েন্টকে তথ্য পাঠানো, যেমন ট্রেন/বাস/বিমানগুলির আগমন এবং প্রস্থান। এই পরিস্থিতিতে, HTTP-এর মতো এক থেকে এক প্রোটোকলের অনেকগুলি ওভারহেড রয়েছে এবং ওয়েব সার্ভারগুলিতে প্রচুর লোড রাখে। এই ওয়েব সার্ভার স্কেল করা কঠিন হতে পারে। MQTT এর সাথে, ক্লায়েন্টরা একটি ব্রোকারের সাথে সংযোগ স্থাপন করে, যা লোড ব্যালেন্সিংয়ের জন্য সহজেই যোগ করা যেতে পারে। এটি সম্পর্কে ভিডিও টিউটোরিয়াল দেখুন MQTT এর উপর HTML ডেটা পুনরায় প্রকাশ করুন (ফ্লাইট আগমনের উদাহরণ) এবং নিবন্ধ IOT এর জন্য MQTT বনাম HTTP.

অন্যান্য মেসেজিং প্রোটোকল

HTTP আইওটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডিজাইন করা হয়নি, তবে উল্লিখিত হিসাবে, এর ব্যাপক ব্যবহারের কারণে এটি কিছু সময়ের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হবে এপিআই.

প্রায় সব IoT প্ল্যাটফর্ম HTTP এবং MQTT উভয় সমর্থন করে।

যাইহোক, বিবেচনা করার মতো অন্যান্য প্রোটোকল রয়েছে।

প্রোটোকল

• MQTT - (মেসেজ কিউইং টেলিমেট্রি ট্রান্সপোর্ট)। TCP/IP ব্যবহার করে। প্রকাশ-সাবস্ক্রাইব মডেলের জন্য একটি বার্তা ব্রোকার প্রয়োজন।

• এএমকিউপি - (উন্নত বার্তা সারিবদ্ধ প্রোটোকল)। TCP/IP ব্যবহার করে। প্রকাশক-সাবস্ক্রাইবার এবং পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট মডেল।

• ক্যাপ - (সীমাবদ্ধ অ্যাপ্লিকেশন প্রোটোকল)। UDP ব্যবহার করে। IoT-এর জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা, HTTP-এর মতো অনুরোধ-প্রতিক্রিয়া মডেল ব্যবহার করে। RFC 7252.

• দাঁতের - (ডেটা ডিস্ট্রিবিউশন সার্ভিস) 

এই প্রবন্ধ প্রধান প্রোটোকল এবং তাদের অ্যাপ্লিকেশন বিবেচনা করা হয়. এই নিবন্ধের উপসংহার হল যে IoT প্রোটোকলের একটি সেট ব্যবহার করবে, তাদের উদ্দেশ্যযুক্ত ব্যবহারের উপর নির্ভর করে।

যাইহোক, পূর্ববর্তী সময়ে, ইন্টারনেটের প্রাথমিক বছরগুলিতে, HTTP প্রোটোকল যা প্রভাবশালী হয়ে উঠবে তা ছিল অনেক প্রোটোকলের মধ্যে একটি।

যদিও HTTP মূলত ফাইল এবং ইমেল স্থানান্তরের জন্য কল্পনা করা হয়নি, আজ এটি উভয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়।

আমি IoT-তে মেসেজিং প্রোটোকলের সাথে একই জিনিস ঘটবে বলে আশা করি: বেশিরভাগ পরিষেবা একটি প্রধান প্রোটোকল ব্যবহার করবে।

নীচে Google Trends চার্টগুলি দেখায় যে MQTT, COAP এবং AMQP-এর জনপ্রিয়তা গত কয়েক বছরে কীভাবে পরিবর্তিত হয়েছে৷

Google Trends এর ওভারভিউ 

প্ল্যাটফর্ম দ্বারা প্রোটোকল সমর্থন

• মাইক্রোসফট Azure - MQTT, AMQP, HTTP এবং HTTPS

• ডেস্কটপ AWS - MQTT, HTTPS, MQTT ওভার ওয়েবসকেট

• IBM Bluemix - MQTT,HTTPS,MQTT

• Thingworx — MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

সারাংশ

বেশিরভাগ পরিবর্তন চ্যানেলে (স্তর 1 এবং 2) এবং অ্যাপ্লিকেশন স্তরে (স্তর 4)।

নেটওয়ার্ক এবং পরিবহন স্তরগুলি অপরিবর্তিত থাকার সম্ভাবনা রয়েছে।

অ্যাপ্লিকেশন স্তরে, IoT উপাদানগুলি মেসেজিং প্রোটোকল ব্যবহার করবে। যদিও আমরা এখনও IoT বিকাশের প্রাথমিক পর্যায়ে আছি, সম্ভবত একটি বা সম্ভবত দুটি মেসেজিং প্রোটোকল আলাদা হয়ে যাবে।

গত কয়েক বছরে, MQTT সবচেয়ে জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে, এবং এটির উপরই আমি এখন এই সাইটে ফোকাস করছি।

HTTP এছাড়াও ব্যবহার করা অব্যাহত থাকবে কারণ এটি ইতিমধ্যে বিদ্যমান IoT প্ল্যাটফর্মগুলিতে ভালভাবে তৈরি করা হয়েছে।

এখানেই শেষ. আমরা আপনাকে এই বিষয়ে একটি বিনামূল্যের ডেমো পাঠের জন্য সাইন আপ করার জন্য আমন্ত্রণ জানাচ্ছি "ডিভাইসে দ্রুত কমান্ডের জন্য চ্যাটবট".

আরও পড়ুন:

• কেন অনিরাপদ ভোক্তা IoT সিস্টেম এখন একটি বড় ব্যবসা সমস্যা

উত্স: www.habr.com