IoT үчүн тармактык жана кабарлашуу протоколдоруна сереп салуу

Салам, Хабровчулар! Россиядагы биринчи онлайн курс IoT иштеп чыгуучусу октябрда OTUS башталат. Курска катталуу азыр ачык, ошондуктан биз сиздер менен пайдалуу материалдар менен бөлүшүүнү улантабыз.

Нерселер Интернети (IoT) учурда үйлөрдө/офистерде жана Интернетте колдонулуп жаткан тармактык инфраструктурага, технологияларга жана протоколдорго негизделет жана дагы көп нерселерди сунуштайт.

Бул колдонмонун максаты IoT үчүн тармактык жана колдонмо протоколдорунун кыскача баяндамасын берүү.

Эскертүү. Сизде билим болушу керек тармактык технологиялардын негиздери.

IoT тармактары

IoT учурдагы TCP/IP тармактарында иштейт.

TCP/IP ар бир катмарда атайын протоколдор менен төрт катмарлуу моделди колдонот. См. TCP/IP 4 катмар моделин түшүнүү (биз төрт катмарлуу TCP/IP моделин түшүнөбүз).

Төмөнкү диаграмма учурда колдонулуп жаткан жана IoT үчүн колдонулушу мүмкүн болгон протоколдордун салыштыруусун көрсөтөт.

Диаграммадагы эскертүүлөр:

1. Ариптин өлчөмү протоколдун популярдуулугун чагылдырат. Мисалы, сол жакта көбүрөөк IPv4 бар, анткени ал заманбап Интернетте алда канча популярдуу. Бирок, ал оң жакта кичине, анткени IPv6 IoTде көбүрөөк популярдуу болоору күтүлүүдө.

2. Бардык протоколдор көрсөтүлгөн эмес.

3. Эң көп өзгөрүүлөр каналда (1 жана 2-деңгээлдер) жана колдонмо деңгээлдеринде (4-деңгээлде) болот.

4. Тармак жана транспорт катмарлары, кыязы, өзгөрүүсүз калат.

Шилтеме катмарынын протоколдору

Data Link катмарында сиз түзмөктөрдү бири-бирине туташтырышыңыз керек. Алар жакын жерде, мисалы, локалдык тармактарда, же бири-биринен абдан алыс жайгашкан болушу мүмкүн: метрополитан тармактарында жана кеңири аймак тармактарында.

Учурда бул деңгээлде үй жана кеңсе тармактары (LAN) Ethernet жана Wi-Fi, ал эми мобилдик тармактар ​​(WAN) 3G/4Gди колдонушат. Бирок, көптөгөн IoT түзмөктөр сенсорлор сыяктуу аз кубаттуулукта жана батарейкалардан гана иштейт. Мындай учурларда, Ethernet ылайыктуу эмес, бирок кубаттуулугу аз Wi-Fi жана аз кубаттуу Bluetooth колдонулушу мүмкүн.

Учурдагы зымсыз технологиялар (Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G) дагы эле бул түзмөктөрдү туташтыруу үчүн колдонула турганы менен, популярдуулугу артышы мүмкүн болгон IoT тиркемелери үчүн атайын иштелип чыккан жаңы технологияларды карап чыгуу зарыл.

Алардын арасында:

• BLE - Bluetooth төмөн энергия

• LoRaWAN – Узак аралыктагы WAN

• SigFox

• LTE-M

Алар макалада кененирээк сүрөттөлгөн. IOT зымсыз технологияларына сереп салуу (зымсыз IoT технологияларына сереп).

Тармак катмары

Тармак деңгээлинде (Networking) узак мөөнөттүү келечекте протокол үстөмдүк кылат IPv6. IPv4 колдонулушу күмөн, бирок ал баштапкы этаптарда роль ойношу мүмкүн. Акылдуу лампалар сыяктуу үйгө арналган көпчүлүк IoT түзмөктөрү учурда IPv4 колдонот.

транспорттук катмар 

TCP Интернетте жана Интернетте Транспорт катмарында үстөмдүк кылат. Ал HTTP жана башка көптөгөн популярдуу интернет протоколдордо (SMTP, POP3, IMAP4 ж.б.) колдонулат.

Мен билдирүүлөрдү жөнөтүү үчүн колдонмо катмарынын негизги протоколдорунун бири болом деп күткөн MQTT учурда TCP колдонот.

Бирок, келечекте, кошумча чыгымдардын аздыгынан улам, мен UDP IoT үчүн көбүрөөк популярдуу болот деп күтөм. Ал, балким, кеңири жайылат MQTT-SN, UDP үстүндө иштейт. Салыштыруу макаласын караңыз TCP жана UDP .

Колдонмо катмары жана билдирүү протоколдору

IoT протоколдорунун маанилүү мүнөздөмөлөрү:

• Ылдамдык - секундасына берилүүчү маалыматтардын көлөмү.

• Кечүү - бул билдирүүнү өткөрүү үчүн талап кылынган убакыт.

• Энергияны керектөө.

• Коопсуздук.

• Программалык камсыздоонун болушу.

Учурда бул деңгээлде эки негизги протокол активдүү колдонулат: HTTP жана MQTT.

HTTP, балким, бул деңгээлдеги эң белгилүү протокол, Вебдин (WWW) негизинде жатат. Бул IoT үчүн маанилүү бойдон кала берет, анткени ал REST APIs үчүн колдонулат, веб тиркемелери менен кызматтарынын өз ара аракеттенүүсүнүн негизги механизми. Бирок, анын жогорку чыгымдарынан улам, HTTP негизги IoT протоколу болуп калышы күмөн, бирок ал дагы эле Интернетте кеңири колдонулат.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) өзүнүн жеңилдигинен жана колдонууга ыңгайлуулугунан улам IoTде басымдуу кабарлашуу протоколу болуп калды. Макаланы караңыз үйрөнчүктөр үчүн MQTT киришүү (Жаңыдан баштагандар үчүн MQTTке киришүү).

IoT үчүн HTTP жана MQTT салыштыруу

MQTT тез арада IoT тиркемелери үчүн де-факто стандартка айланууда. Бул HTTP менен салыштырганда анын жеңилдигине жана ылдамдыгына жана бирден көпкө протоколго (HTTP) караганда бирден көпкө протокол экендигине байланыштуу.

Көптөгөн заманбап веб-тиркемелер, эгерде ал иштеп чыгуу учурунда жеткиликтүү болсо, HTTP ордуна MQTTти бактылуу колдонмок.

Поезд/автобус/самолеттун келиши жана учуп кетиши сыяктуу бир нече кардарларга маалымат жөнөтүү жакшы мисал. Бул сценарийде, HTTP сыяктуу бирден-бир протоколдун ашыкча чыгымы бар жана веб-серверлерге көп жүк таштайт. Бул веб-серверлерди масштабдоо кыйын болушу мүмкүн. MQTT менен кардарлар брокерге туташат, аны оңой эле жүктөөнү баланстоо үчүн кошууга болот. Бул окуу куралын видео менен көрүңүз MQTT аркылуу HTML берилиштерин кайра жарыялоо (Учуулардын келүү мисалы) жана макала IOT үчүн MQTT vs HTTP.

Башка Кабарлашуу Протоколдору

HTTP IoT тиркемелери үчүн иштелип чыккан эмес, бирок айтылгандай, ал кеңири таралгандыктан бир канча убакытка чейин кеңири колдонулат. API.

Дээрлик бардык IoT платформалары HTTP жана MQTTти колдойт.

Бирок, карап чыгууга арзырлык башка протоколдор бар.

Протоколдор

• MQTT — (Кабарлардын кезегинде телеметриялык транспорт). TCP/IP колдонот. Жарыялоочу-абонент модели билдирүү брокерин талап кылат.

• AMQP - (Өркүндөтүлгөн Message Queuing Protocol). TCP/IP колдонот. Басмачы-абонент жана чекиттен чекитке моделдер.

• COAP - (Чектелген колдонуу протоколу). UDP колдонот. IoT үчүн атайын иштелип чыккан, HTTP окшош суроо-жооп моделин колдонот. RFC 7252.

• DDS — (Маалыматтарды бөлүштүрүү кызматы) 

бул макала Негизги протоколдор жана алардын колдонулушу талкууланат. Бул макаланын корутундусу IoT алардын арналган колдонуусуна жараша протоколдордун топтомун колдонот.

Бирок, артка кылчайып карасаңыз, Интернеттин алгачкы жылдарында кийин үстөмдүк кылуучу протоколго айланган HTTP көптөгөн протоколдордун бири эле.

HTTP алгач файлдарды өткөрүү же электрондук почта үчүн иштелип чыкпаса да, бүгүнкү күндө ал экөөнө тең колдонулат.

Мен IoTдеги кабарлашуу протоколдору менен да ушундай болот деп күтөм: көпчүлүк кызматтар бир басымдуу протоколду колдонушат.

Төмөндө MQTT, COAP жана AMQP популярдуулугу акыркы бир нече жылда кандай өзгөргөнүн көрсөткөн Google Trends графиктери.

Google Trends Review 

Платформа боюнча протокол колдоо

• Microsoft Берилл — MQTT, AMQP, HTTP жана HTTPS

• AWS — MQTT, HTTPS, MQTT веб-розеткалар аркылуу

• IBM Bluemix – MQTT, HTTPS, MQTT

• Thingvorx - MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

на

Эң көп өзгөрүүлөр каналда (1 жана 2-деңгээлдер) жана колдонмо деңгээлдеринде (4-деңгээлде) болот.

Тармак жана транспорт катмарлары, кыязы, өзгөрүүсүз калат.

Колдонмо катмарында IoT компоненттери кабарлашуу протоколдорун колдонушат. Биз IoT өнүктүрүүнүн алгачкы баскычында болсок да, бир же балким эки билдирүү протоколдору пайда болушу мүмкүн.

Акыркы бир нече жыл ичинде MQTT эң популярдуу болуп калды жана мен азыр бул сайтта көңүл буруп жатам.

HTTP дагы колдонула берет, анткени ал учурдагы IoT платформаларына жакшы интеграцияланган.

Баары болду. Сизди тема боюнча акысыз демо сабакка жазылууга чакырабыз "Аппаратка тез буйруктар үчүн чатбот".

Кененирээк:

• Эмне үчүн корголбогон керектөөчү IoT системалары азыр негизги бизнес көйгөй болуп саналат

Source: www.habr.com