🥇IoT සඳහා ජාල සහ පණිවිඩකරණ ප්‍රොටෝකෝල පිළිබඳ දළ විශ්ලේෂණය

ආයුබෝවන්, Khabrovites! රුසියාවේ පළමු ඔන්ලයින් පාඨමාලා IoT සංවර්ධකයා ඔක්තෝම්බර් මාසයේදී OTUS හි දියත් කෙරේ. පාඨමාලා සඳහා ලියාපදිංචි වීම දැන් විවෘතයි, ඒ සම්බන්ධයෙන් අපි ඔබ සමඟ ප්‍රයෝජනවත් ද්‍රව්‍ය බෙදාහදා ගැනීම දිගටම කරගෙන යයි.

Internet of Things (IoT, Internet of Things) දැනට නිවාස/කාර්යාලවල සහ අන්තර්ජාලයේ භාවිතා වන දැනට පවතින ජාල යටිතල පහසුකම්, තාක්ෂණයන් සහ ප්‍රොටෝකෝල මත ගොඩනගා ඇති අතර තවත් බොහෝ දේ ලබා දෙනු ඇත.

මෙම මාර්ගෝපදේශයේ අරමුණ වන්නේ IoT සඳහා ජාලකරණය සහ යෙදුම් ප්‍රොටෝකෝල පිළිබඳ කෙටි දළ විශ්ලේෂණයක් සැපයීමයි.

සටහන. ඔබට දැනුම තිබිය යුතුය ජාල තාක්ෂණයේ මූලික කරුණු.

IoT ජාල

IoT දැනට පවතින TCP/IP ජාල මත ධාවනය වනු ඇත.

TCP/IP එක් එක් ස්ථරයේ නිශ්චිත ප්‍රොටෝකෝල සහිත සිව්-ස්ථර ආකෘතියක් භාවිතා කරයි. සෙමී. TCP/IP 4 ස්ථර ආකෘතිය අවබෝධ කර ගැනීම (අපි TCP / IP හි ස්ථර හතරක ආකෘතිය තේරුම් ගනිමු).

පහත රූප සටහන දැනට භාවිතා කරන ප්‍රොටෝකෝල සහ IoT සඳහා භාවිතා කිරීමට බොහෝ දුරට ඉඩ ඇති ප්‍රොටෝකෝල සංසන්දනය කරයි.

ප්‍රස්ථාර සටහන්:

අකුරු ප්‍රමාණය ප්‍රොටෝකෝලයේ ජනප්‍රියතාවය පෙන්නුම් කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, වම් පසින්, IPv4 විශාල වේ, මන්ද එය නවීන අන්තර්ජාලයේ වඩාත් ජනප්‍රියයි. කෙසේ වෙතත්, IoT හි IPv6 වඩාත් ජනප්‍රිය වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කරන බැවින් එය දකුණු පසින් කුඩා වේ.
සියලුම ප්‍රොටෝකෝල පෙන්වන්නේ නැත.
සියලුම වෙනස්කම් බොහෝමයක් නාලිකාව (1 සහ 2 මට්ටම්) සහ යෙදුම් මට්ටම් (4 මට්ටම) වේ.
ජාලය සහ ප්‍රවාහන ස්ථර නොවෙනස්ව පවතිනු ඇත.

සම්බන්ධක ස්ථර ප්‍රොටෝකෝල

දත්ත සබැඳි මට්ටමේදී (දත්ත සබැඳිය), ඔබට උපාංග එකිනෙක සම්බන්ධ කළ යුතුය. ඒවා දෙකම සමීප විය හැකිය, උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රාදේශීය ජාල (දේශීය ජාල) සහ එකිනෙකින් විශාල දුරක්: නාගරික (මහානගර ප්‍රදේශ ජාල) සහ ගෝලීය ජාල (පුළුල් ප්‍රදේශ ජාල).

දැනට, මෙම මට්ටමේ, නිවාස සහ කාර්යාල ජාල (LAN) Ethernet සහ Wi-Fi භාවිතා කරන අතර ජංගම ජාල (WAN) 3G / 4G භාවිතා කරයි. කෙසේ වෙතත්, බොහෝ IoT උපාංග සංවේදක වැනි අඩු බලයක් ඇති අතර ඒවා බල ගැන්වෙන්නේ බැටරි වලින් පමණි. මෙම අවස්ථා වලදී, Ethernet සුදුසු නොවේ, නමුත් අඩු බලැති Wi-Fi සහ අඩු බලැති බ්ලූටූත් භාවිතා කළ හැකිය.

පවතින රැහැන් රහිත තාක්ෂණයන් (Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G) මෙම උපාංග සම්බන්ධ කිරීම සඳහා දිගටම භාවිතා කරනු ඇත, එය ජනප්රියත්වය වර්ධනය වීමට ඉඩ ඇති IoT යෙදුම් සඳහා විශේෂයෙන් නිර්මාණය කර ඇති නව තාක්ෂණයන් දෙස බැලීම වටී.

ඒවා අතර:

BLE - Bluetooth අඩු ශක්තිය
LoRaWAN - දිගු දුර WAN
සිග්ෆොක්ස්
එල්ටීඊ-එම්

ඒවා ලිපියේ වඩාත් විස්තරාත්මකව විස්තර කෙරේ. IOT රැහැන් රහිත තාක්ෂණයන් පිළිබඳ දළ විශ්ලේෂණයක් (රැහැන් රහිත IoT තාක්ෂණයන් පිළිබඳ දළ විශ්ලේෂණය).

ජාල ස්ථරය

ජාල ස්ථරයේ (ජාලකරණය), දිගුකාලීනව ප්රොටෝකෝලය ආධිපත්යය දරයි IPv6. IPv4 භාවිතා කරනු ඇතැයි සිතිය නොහැක, නමුත් එය මුල් අවධියේදී භූමිකාවක් ඉටු කළ හැකිය. ස්මාර්ට් විදුලි බුබුළු වැනි බොහෝ ගෘහස්ථ IoT උපාංග දැනට IPv4 භාවිතා කරයි.

ප්රවාහනය ස්ථරය

ප්‍රවාහන ස්ථරයේ (ප්‍රවාහනය), අන්තර්ජාලය සහ අන්තර්ජාලය TCP විසින් ආධිපත්‍යය දරයි. එය HTTP සහ වෙනත් බොහෝ ජනප්‍රිය අන්තර්ජාල ප්‍රොටෝකෝල දෙකෙහිම භාවිතා වේ (SMTP, POP3, IMAP4, ආදිය).

MQTT, පණිවිඩ යැවීම සඳහා ප්‍රධාන යෙදුම් ස්ථර ප්‍රොටෝකෝලයක් වීමට මා බලාපොරොත්තු වන අතර, දැනට TCP භාවිතා කරයි.

කෙසේ වෙතත්, අනාගතයේදී, අඩු පොදු කාර්ය නිසා, IoT සඳහා UDP වඩාත් ජනප්‍රිය වනු ඇතැයි මම අපේක්ෂා කරමි. සමහර විට වඩාත් පුලුල්ව පැතිර ඇත MQTT-SN, UDP මත ධාවනය. සංසන්දනාත්මක ලිපිය බලන්න TCP vs UDP .

යෙදුම් ස්ථරය සහ පණිවිඩ යැවීමේ ප්‍රොටෝකෝල

IoT ප්‍රොටෝකෝල සඳහා වැදගත් ලක්ෂණ:

වේගය - තත්පරයකට මාරු කරන දත්ත ප්රමාණය.
ප්‍රමාදය යනු පණිවිඩයක් යැවීමට ගතවන කාලයයි.
බලශක්ති පරිභෝජනය.
ආරක්ෂාව.
මෘදුකාංග ලබා ගැනීමේ හැකියාව.

දැනට, මෙම මට්ටමේ ප්‍රධාන ප්‍රොටෝකෝල දෙකක් සක්‍රියව භාවිතා වේ: HTTP සහ MQTT.

HTTP යනු වෙබ් (WWW) යටින් පවතින මෙම මට්ටමේ වඩාත්ම ප්‍රසිද්ධ ප්‍රොටෝකෝලය විය හැකිය. එය IoT සඳහා වැදගත් වනු ඇත, එය REST API සඳහා භාවිතා කරයි - වෙබ් යෙදුම් සහ සේවා අතර අන්තර්ක්‍රියා සඳහා ප්‍රධාන යාන්ත්‍රණය. කෙසේ වෙතත්, අධික පොදු කාර්ය නිසා, HTTP ප්‍රධාන IoT ප්‍රොටෝකෝලය බවට පත්වීමට ඉඩක් නැත, නමුත් එය තවමත් අන්තර්ජාලයේ බහුලව භාවිතා වේ.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) එහි සැහැල්ලු බව සහ භාවිතයේ පහසුව හේතුවෙන් IoT හි ප්‍රධාන පණිවිඩකරණ ප්‍රොටෝකෝලය බවට පත්ව ඇත. ලිපිය බලන්න ආරම්භකයින් සඳහා MQTT හඳුන්වාදීම (ආරම්භකයින් සඳහා MQTT හැඳින්වීම).

IoT සඳහා HTTP සහ MQTT සංසන්දනය කිරීම

MQTT වේගයෙන් IoT යෙදුම් සඳහා තත්‍ය ප්‍රමිතිය බවට පත්වෙමින් තිබේ. මෙයට හේතුව HTTP හා සසඳන විට එහි සැහැල්ලු බව සහ වේගය සහ එය එකකට (HTTP) වඩා එකකින් බොහෝ ප්‍රොටෝකෝලයක් වීමයි.

බොහෝ නවීන වෙබ් යෙදුම් HTTP වෙනුවට MQTT භාවිතා කරනු ඇත, එය ඔවුන්ගේ සංවර්ධනය වන අවස්ථාවේ තිබේ නම්.

හොඳ උදාහරණයක් වන්නේ දුම්රිය/බස් රථ/ගුවන් යානා පැමිණීම් සහ පිටත්වීම් වැනි බහු සේවාදායකයන් වෙත තොරතුරු යැවීමයි. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, HTTP වැනි එකකට එකක් ප්‍රොටෝකෝලය සඳහා විශාල ප්‍රමාණයක් ඇති අතර වෙබ් සේවාදායකයන් මත විශාල බරක් දරයි. මෙම වෙබ් සේවාදායකයන් පරිමාණය කිරීම අපහසු විය හැක. MQTT සමඟින්, සේවාලාභීන් තැරැව්කරුවකු වෙත සම්බන්ධ වන අතර, බර සමතුලිත කිරීම සඳහා පහසුවෙන් එකතු කළ හැක. ඒ ගැන වීඩියෝ නිබන්ධනය බලන්න MQTT හරහා HTML දත්ත නැවත ප්‍රකාශනය කරන්න (පියාසර පැමිණීමේ උදාහරණය) සහ ලිපිය IOT සඳහා MQTT එදිරිව HTTP.

වෙනත් පණිවිඩ යැවීමේ ප්‍රොටෝකෝල

HTTP IoT යෙදුම් සඳහා නිර්මාණය කර නැත, නමුත් සඳහන් කළ පරිදි, එය පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීම නිසා යම් කාලයක් සඳහා බහුලව භාවිතා වේ. API.

IoT වේදිකා සියල්ලම පාහේ HTTP සහ MQTT යන දෙකටම සහය දක්වයි.

කෙසේ වෙතත්, සලකා බැලිය යුතු වෙනත් ප්‍රොටෝකෝල තිබේ.

ප්රොටෝකෝල

MQTT - (පණිවිඩ පෝලිම් ටෙලිමෙට්‍රි ප්‍රවාහනය). TCP/IP භාවිතා කරයි. ප්‍රකාශන-දායකත්ව ආකෘතියට පණිවිඩ තැරැව්කරුවකු අවශ්‍ය වේ.
AMQP - (උසස් පණිවිඩ පෝලිම් ප්‍රොටෝකෝලය). TCP/IP භාවිතා කරයි. ප්‍රකාශක-ග්‍රාහකයා සහ පොයින්ට්-ටු-පොයින්ට් මාදිලි.
COAP - (සීමා සහිත යෙදුම් ප්‍රොටෝකෝලය). UDP භාවිතා කරයි. IoT සඳහා විශේෂයෙන් නිර්මාණය කර ඇති අතර, HTTP හි මෙන් ඉල්ලීම්-ප්‍රතිචාර ආකෘතිය භාවිතා කරයි. RFC 7252.
DDS - (දත්ත බෙදා හැරීමේ සේවාව)

මෙහි ලිපියයි ප්රධාන ප්රොටෝකෝල සහ ඒවායේ යෙදුම් සලකා බලනු ලැබේ. මෙම ලිපියේ නිගමනය වන්නේ IoT විසින් ඒවායේ අපේක්ෂිත භාවිතය අනුව ප්‍රොටෝකෝල කට්ටලයක් භාවිතා කරනු ඇති බවයි.

කෙසේ වෙතත්, ආපසු හැරී බැලීමේදී, අන්තර්ජාලයේ මුල් වසරවලදී, අධිපතිත්වයට පත්වන HTTP ප්‍රොටෝකෝලය බොහෝ ප්‍රොටෝකෝල වලින් එකක් පමණි.

HTTP ගොනු සහ විද්‍යුත් තැපැල් හුවමාරුව සඳහා මුලින් සංකල්පනය කර නොතිබුණද, අද එය දෙකම සඳහා භාවිතා වේ.

IoT හි පණිවිඩකරණ ප්‍රොටෝකෝල සමඟ එකම දේ සිදුවනු ඇතැයි මම අපේක්ෂා කරමි: බොහෝ සේවාවන් එක් ප්‍රමුඛ ප්‍රොටෝකෝලයක් භාවිතා කරයි.

පසුගිය වසර කිහිපය තුළ MQTT, COAP සහ AMQP හි ජනප්‍රියත්වය වෙනස් වී ඇති ආකාරය පෙන්වන Google Trends ප්‍රස්ථාර පහත දැක්වේ.

Google Trends පිළිබඳ දළ විශ්ලේෂණය

වේදිකාව අනුව ප්‍රොටෝකෝල සහාය

මයික්රොසර් ඇස්ජර් - MQTT, AMQP, HTTP සහ HTTPS
AWS - MQTT, HTTPS, MQTT වෙබ් සොකට් හරහා
IBM Bluemix - MQTT,HTTPS,MQTT
Thingworx - MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

සාරාංශය

සියලුම වෙනස්කම් බොහෝමයක් නාලිකාව (1 සහ 2 මට්ටම්) සහ යෙදුම් මට්ටම් (4 මට්ටම) වේ.

ජාලය සහ ප්‍රවාහන ස්ථර නොවෙනස්ව පවතිනු ඇත.

යෙදුම් ස්ථරයේදී, IoT සංරචක පණිවුඩකරණ ප්‍රොටෝකෝල භාවිතා කරනු ඇත. අපි තවමත් IoT සංවර්ධනයේ මුල් අවධියේ සිටින අතර, පණිවුඩකරණ ප්‍රොටෝකෝල එකක් හෝ දෙකක් කැපී පෙනෙනු ඇත.

පසුගිය වසර කිහිපය තුළ, MQTT වඩාත් ජනප්‍රිය වී ඇති අතර, මම දැන් මෙම වෙබ් අඩවිය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරන්නේ එය මත ය.

දැනට පවතින IoT වේදිකා තුළ දැනටමත් හොඳින් ගොඩනගා ඇති බැවින් HTTP ද දිගටම භාවිතා කරනු ඇත.