ພາບລວມຂອງ Networking and Messaging Protocols for IoT

ສະບາຍດີ, ຊາວເມືອງ Khabrovsk! ນັກພັດທະນາ IoT ຫຼັກສູດອອນໄລນ໌ທໍາອິດຂອງລັດເຊຍ ເລີ່ມຕົ້ນທີ່ OTUS ໃນເດືອນຕຸລາ. ການລົງທະບຽນສໍາລັບຫຼັກສູດແມ່ນເປີດໃນປັດຈຸບັນ, ແລະດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາສືບຕໍ່ແບ່ງປັນເອກະສານທີ່ເປັນປະໂຫຍດກັບທ່ານ.

Internet of Things (IoT) ຈະສ້າງພື້ນຖານໂຄງລ່າງເຄືອຂ່າຍ, ເຕັກໂນໂລຊີ ແລະໂປໂຕຄອນທີ່ມີຢູ່ໃນປັດຈຸບັນທີ່ໃຊ້ໃນບ້ານ/ຫ້ອງການ ແລະອິນເຕີເນັດ, ແລະຈະສະເໜີໃຫ້ຫຼາຍຂຶ້ນ.

ຈຸດປະສົງຂອງຄູ່ມືນີ້ແມ່ນເພື່ອໃຫ້ສະພາບລວມສັ້ນໆຂອງເຄືອຂ່າຍແລະໂປໂຕຄອນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສໍາລັບ IoT.

ຫມາຍ​ເຫດ​. ເຈົ້າຕ້ອງມີຄວາມຮູ້ ພື້ນຖານຂອງເຕັກໂນໂລຊີເຄືອຂ່າຍ.

ເຄືອຂ່າຍ IoT

IoT ຈະເຮັດວຽກຢູ່ໃນເຄືອຂ່າຍ TCP/IP ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ.

TCP/IP ໃຊ້ຮູບແບບສີ່ຊັ້ນທີ່ມີໂປໂຕຄອນສະເພາະໃນແຕ່ລະຊັ້ນ. ຊັງ​ຕີ​ແມັດ. ເຂົ້າໃຈຮູບແບບ TCP/IP 4 ຊັ້ນ (ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈຮູບແບບ TCP/IP ສີ່ລະດັບ).

ແຜນວາດຂ້າງລຸ່ມນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປຽບທຽບຂອງໂປໂຕຄອນທີ່ໃຊ້ໃນຂະນະນີ້ ແລະສິ່ງທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດທີ່ຈະໃຊ້ສໍາລັບ IoT.

ຫມາຍເຫດໃນຕາຕະລາງ:

1. ຂະໜາດຕົວອັກສອນສະທ້ອນເຖິງຄວາມນິຍົມຂອງໂປຣໂຕຄໍ. ຕົວຢ່າງ, ຢູ່ເບື້ອງຊ້າຍມີ IPv4 ຫຼາຍຂຶ້ນ, ເພາະວ່າມັນມີຄວາມນິຍົມຫຼາຍໃນອິນເຕີເນັດທີ່ທັນສະໄຫມ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ມັນມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າທາງດ້ານຂວາຍ້ອນວ່າ IPv6 ຄາດວ່າຈະເປັນທີ່ນິຍົມໃນ IoT.

2. ບໍ່ແມ່ນໂປຣໂຕຄໍທັງໝົດຖືກສະແດງ.

3. ການປ່ຽນແປງຫຼາຍທີ່ສຸດແມ່ນຢູ່ໃນຊ່ອງທາງ (ລະດັບ 1 ແລະ 2) ແລະລະດັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ (ລະດັບ 4).

4. ເຄືອຂ່າຍ ແລະຊັ້ນການຂົນສົ່ງຈະຄົງຢູ່ບໍ່ປ່ຽນແປງ.

Link Layer Protocols

ຢູ່ໃນຊັ້ນຂໍ້ມູນການເຊື່ອມໂຍງ, ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງເຊື່ອມຕໍ່ອຸປະກອນກັບກັນແລະກັນ. ພວກເຂົາສາມາດຕັ້ງຢູ່ໃກ້ໆ, ຕົວຢ່າງ, ໃນເຄືອຂ່າຍທ້ອງຖິ່ນ, ຫຼືຢູ່ໄກຈາກກັນແລະກັນ: ໃນເຄືອຂ່າຍເຂດຕົວເມືອງແລະເຄືອຂ່າຍພື້ນທີ່ກວ້າງ.

ໃນປັດຈຸບັນ, ໃນລະດັບນີ້, ເຄືອຂ່າຍເຮືອນ ແລະຫ້ອງການ (LAN) ໃຊ້ອີເທີເນັດ ແລະ Wi-Fi, ແລະເຄືອຂ່າຍມືຖື (WAN) ໃຊ້ 3G/4G. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອຸປະກອນ IoT ຈໍານວນຫຼາຍແມ່ນພະລັງງານຕ່ໍາ, ເຊັ່ນເຊັນເຊີ, ແລະພະລັງງານພຽງແຕ່ຫມໍ້ໄຟ. ໃນກໍລະນີເຫຼົ່ານີ້, ອີເທີເນັດບໍ່ເຫມາະສົມ, ແຕ່ Wi-Fi ທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາແລະ Bluetooth ທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້.

ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຢີໄຮ້ສາຍທີ່ມີຢູ່ (Wi-Fi, Bluetooth, 3G / 4G) ຍັງຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້, ມັນຍັງມີມູນຄ່າການເບິ່ງເຕັກໂນໂລຢີໃຫມ່ທີ່ຖືກອອກແບບໂດຍສະເພາະສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ IoT, ເຊິ່ງມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນໃນຄວາມນິຍົມ.

ລະຫວ່າງພວກເຂົາແມ່ນ:

• BLE – Bluetooth ພະລັງງານຕໍ່າ

• LoRaWAN – WAN ໄລຍະໄກ

• SigFox

• LTE-M

ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກອະທິບາຍໃນລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມໃນບົດຄວາມ. ພາບລວມຂອງເຕັກໂນໂລຊີໄຮ້ສາຍ IOT (ພາບລວມຂອງເຕັກໂນໂລຊີ IoT ໄຮ້ສາຍ).

ຊັ້ນເຄືອຂ່າຍ

ໃນລະດັບເຄືອຂ່າຍ (ເຄືອຂ່າຍ) ພິທີການຈະຄອບງໍາໃນໄລຍະຍາວ IPv6. ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ວ່າ IPv4 ຈະຖືກນໍາໃຊ້, ແຕ່ມັນອາດຈະມີບົດບາດໃນຂັ້ນຕອນເບື້ອງຕົ້ນ. ອຸປະກອນ IoT ສ່ວນໃຫຍ່ສຳລັບເຮືອນ, ເຊັ່ນ: ຫຼອດໄຟອັດສະລິຍະ, ປະຈຸບັນໃຊ້ IPv4.

ຊັ້ນການຂົນສົ່ງ 

TCP ຄອບງໍາຊັ້ນການຂົນສົ່ງໃນອິນເຕີເນັດແລະເວັບ. ມັນຖືກນໍາໃຊ້ໃນທັງ HTTP ແລະໂປໂຕຄອນອິນເຕີເນັດທີ່ນິຍົມອື່ນໆ (SMTP, POP3, IMAP4, ແລະອື່ນໆ).

MQTT, ທີ່ຂ້ອຍຄາດຫວັງວ່າຈະກາຍເປັນຫນຶ່ງໃນໂປໂຕຄອນຊັ້ນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕົ້ນຕໍສໍາລັບການສົ່ງຂໍ້ຄວາມ, ປະຈຸບັນໃຊ້ TCP.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນອະນາຄົດ, ເນື່ອງຈາກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ຂ້າພະເຈົ້າຄາດວ່າ UDP ຈະມີຄວາມນິຍົມຫຼາຍສໍາລັບ IoT. ມັນອາດຈະເປັນການແຜ່ຫຼາຍ MQTT-SN, ແລ່ນຢູ່ເທິງສຸດຂອງ UDP. ເບິ່ງບົດຄວາມປຽບທຽບ TCP ທຽບກັບ UDP .

ຊັ້ນແອັບພລິເຄຊັນ ແລະໂປຣໂຕຄໍການສົ່ງຂໍ້ຄວາມ

ລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບ IoT protocols:

• ຄວາມໄວ - ຈໍານວນຂໍ້ມູນທີ່ຖືກໂອນຕໍ່ວິນາທີ.

• Latency ແມ່ນເວລາທີ່ຕ້ອງການເພື່ອສົ່ງຂໍ້ຄວາມ.

• ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ພະ​ລັງ​ງານ.

• ຄວາມປອດໄພ.

• ຄວາມພ້ອມຂອງຊອບແວ.

ໃນປັດຈຸບັນ, ສອງໂປໂຕຄອນຕົ້ນຕໍແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງຫ້າວຫັນໃນລະດັບນີ້: HTTP ແລະ MQTT.

HTTP ແມ່ນອາດຈະເປັນໂປໂຕຄອນທີ່ຮູ້ຈັກຫຼາຍທີ່ສຸດໃນລະດັບນີ້, ພາຍໃຕ້ເວັບ (WWW). ມັນຈະສືບຕໍ່ມີຄວາມສໍາຄັນສໍາລັບ IoT ເພາະວ່າມັນຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບ REST APIs, ກົນໄກຫຼັກສໍາລັບວິທີການທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເວັບແລະການບໍລິການພົວພັນກັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກການ overhead ສູງຂອງມັນ, HTTP ຄົງຈະບໍ່ກາຍເປັນອະນຸສັນຍາ IoT ຕົ້ນຕໍ, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນຈະຍັງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອິນເຕີເນັດ.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ໄດ້ກາຍເປັນໂປຣໂຕຄອນການສົ່ງຂໍ້ຄວາມທີ່ເດັ່ນໃນ IoT ເນື່ອງຈາກຄວາມສະຫວ່າງ ແລະຄວາມສະດວກໃນການນຳໃຊ້ຂອງມັນ. ເບິ່ງບົດຄວາມ ແນະນໍາ MQTT ສໍາລັບຜູ້ເລີ່ມຕົ້ນ (ບົດແນະນໍາກ່ຽວກັບ MQTT ສໍາລັບຜູ້ເລີ່ມຕົ້ນ).

ການປຽບທຽບ HTTP ແລະ MQTT ສໍາລັບ IoT

MQTT ກໍາລັງກາຍເປັນມາດຕະຖານຢ່າງແທ້ຈິງສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ IoT. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນຄວາມສະຫວ່າງແລະຄວາມໄວຂອງມັນເມື່ອທຽບກັບ HTTP ແລະຄວາມຈິງທີ່ວ່າມັນເປັນໂປໂຕຄອນຫນຶ່ງຕໍ່ຫຼາຍແທນທີ່ຈະເປັນໂປໂຕຄອນຫນຶ່ງຕໍ່ຫນຶ່ງ (HTTP).

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເວັບໄຊຕ໌ທີ່ທັນສະໄຫມຈໍານວນຫຼາຍຈະໃຊ້ MQTT ຢ່າງມີຄວາມສຸກແທນທີ່ຈະ HTTP ຖ້າມັນມີຢູ່ໃນເວລາຂອງການພັດທະນາ.

ຕົວຢ່າງທີ່ດີແມ່ນການສົ່ງຂໍ້ມູນໃຫ້ກັບລູກຄ້າຫຼາຍໆຄົນ, ເຊັ່ນ: ລົດໄຟ/ລົດເມ/ຍົນມາຮອດ ແລະອອກເດີນທາງ. ໃນສະຖານະການນີ້, ໂປໂຕຄອນຫນຶ່ງຕໍ່ຫນຶ່ງເຊັ່ນ HTTP ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງແລະເຮັດໃຫ້ການໂຫຼດຫຼາຍຢູ່ໃນເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍເວັບ. ການຂະຫຍາຍເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍເວັບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເປັນເລື່ອງຍາກ. ດ້ວຍ MQTT, ລູກຄ້າເຊື່ອມຕໍ່ກັບນາຍຫນ້າ, ເຊິ່ງສາມາດເພີ່ມໄດ້ງ່າຍສໍາລັບການດຸ່ນດ່ຽງການໂຫຼດ. ເບິ່ງ tutorial ນີ້ກັບວິດີໂອ ເຜີຍແຜ່ຂໍ້ມູນ HTML ຄືນໃໝ່ຜ່ານ MQTT (ຕົວຢ່າງຖ້ຽວບິນຂາເຂົ້າ) ແລະບົດຄວາມ MQTT vs HTTP ສໍາລັບ IOT.

ໂປໂຕຄອນການສົ່ງຂໍ້ຄວາມອື່ນໆ

HTTP ບໍ່ໄດ້ຖືກອອກແບບມາສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ IoT, ແຕ່ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາ, ມັນຈະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບບາງເວລາເນື່ອງຈາກການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນ. API.

ເກືອບທຸກແພລະຕະຟອມ IoT ຮອງຮັບທັງ HTTP ແລະ MQTT.

ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ມີໂປໂຕຄອນອື່ນໆທີ່ມີມູນຄ່າພິຈາລະນາ.

ພິທີການ

• MQTT — (Message Queuing Telemetry Transport). ໃຊ້ TCP/IP. ຮູບແບບຜູ້ເຜີຍແຜ່ - ຈອງຕ້ອງການນາຍຫນ້າຂໍ້ຄວາມ.

• AMQP - ( Advanced Message Queuing Protocol ). ໃຊ້ TCP/IP. Publisher-subscriber ແລະຕົວແບບ point-to-point.

• ໂຄບ - (Constrained Application Protocol). ໃຊ້ UDP. ອອກແບບສະເພາະສໍາລັບ IoT, ໃຊ້ຮູບແບບການຕອບສະຫນອງຄໍາຮ້ອງຂໍທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບ HTTP. RFC 7252.

• DDS — (ການ​ບໍ​ລິ​ການ​ແຈກ​ຢາຍ​ຂໍ້​ມູນ​) 

ໃນ​ນີ້ ບົດຄວາມ ໂປໂຕຄອນຕົ້ນຕໍແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກປຶກສາຫາລື. ການສະຫລຸບຂອງບົດຄວາມນີ້ແມ່ນວ່າ IoT ຈະໃຊ້ຊຸດຂອງໂປໂຕຄອນຂຶ້ນກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີຈຸດປະສົງ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າທ່ານເບິ່ງຄືນ, ໃນຊຸມປີຕົ້ນຂອງອິນເຕີເນັດ, HTTP, ເຊິ່ງຕໍ່ມາກາຍເປັນໂປໂຕຄອນທີ່ໂດດເດັ່ນ, ແມ່ນພຽງແຕ່ຫນຶ່ງໃນຫຼາຍໂປໂຕຄອນ.

ເຖິງແມ່ນວ່າ HTTP ບໍ່ໄດ້ຖືກອອກແບບໃນເບື້ອງຕົ້ນສໍາລັບການໂອນໄຟລ໌ຫຼືອີເມລ໌, ມື້ນີ້ມັນຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບທັງສອງ.

ຂ້ອຍຄາດຫວັງວ່າສິ່ງດຽວກັນຈະເກີດຂື້ນກັບໂປໂຕຄອນການສົ່ງຂໍ້ຄວາມໃນ IoT: ການບໍລິການສ່ວນໃຫຍ່ຈະໃຊ້ໂປໂຕຄອນທີ່ໂດດເດັ່ນ.

ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນກາຟຂອງ Google Trends ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມນິຍົມຂອງ MQTT, COAP ແລະ AMQP ມີການປ່ຽນແປງແນວໃດໃນສອງສາມປີຜ່ານມາ.

ການທົບທວນຄືນ Google Trends 

ສະຫນັບສະຫນູນອະນຸສັນຍາໂດຍເວທີ

• Microsoft Azure — MQTT, AMQP, HTTP ແລະ HTTPS

• AWS — MQTT, HTTPS, MQTT ຜ່ານ websockets

• IBM Bluemix – MQTT, HTTPS, MQTT

• Thingworx - MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

Summary

ການປ່ຽນແປງຫຼາຍທີ່ສຸດແມ່ນຢູ່ໃນຊ່ອງທາງ (ລະດັບ 1 ແລະ 2) ແລະລະດັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ (ລະດັບ 4).

ເຄືອຂ່າຍ ແລະຊັ້ນການຂົນສົ່ງຈະຄົງຢູ່ບໍ່ປ່ຽນແປງ.

ໃນຊັ້ນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ, ອົງປະກອບ IoT ຈະໃຊ້ໂປໂຕຄອນການສົ່ງຂໍ້ຄວາມ. ເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຮົາຍັງຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງການພັດທະນາ IoT, ມັນເປັນໄປໄດ້ວ່າຫນຶ່ງຫຼືບາງທີອາດມີສອງໂປໂຕຄອນການສົ່ງຂໍ້ຄວາມຈະເກີດຂື້ນ.

ໃນໄລຍະສອງສາມປີຜ່ານມາ, MQTT ໄດ້ກາຍເປັນທີ່ນິຍົມທີ່ສຸດແລະເປັນສິ່ງທີ່ຂ້ອຍກໍາລັງສຸມໃສ່ຢູ່ໃນເວັບໄຊທ໌ນີ້.

HTTP ຍັງຈະສືບຕໍ່ຖືກນໍາໃຊ້ຍ້ອນວ່າມັນໄດ້ຖືກປະສົມປະສານເຂົ້າກັບເວທີ IoT ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ.

ຫມົດ​ເທົ່າ​ນີ້. ພວກເຮົາເຊີນທ່ານລົງທະບຽນສໍາລັບບົດຮຽນການສາທິດຟຣີກ່ຽວກັບຫົວຂໍ້ "Chatbot ສໍາລັບຄໍາສັ່ງໄວກັບອຸປະກອນ".

ອ່ານ​ຕື່ມ:

• ເປັນຫຍັງລະບົບ IoT ຜູ້ບໍລິໂພກທີ່ບໍ່ມີຄວາມປອດໄພໃນປັດຈຸບັນເປັນບັນຫາທາງທຸລະກິດທີ່ສໍາຄັນ

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com