物聯(lián)網(wǎng)設備和應用程序涉及協(xié)議的概述。 幫助澄清IoT層技術棧和頭對頭比較。

物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了廣泛的行業(yè)和用例，從單一受限制的設備擴展到大量跨平臺部署嵌入式技術和實時連接的云系統(tǒng)。

將它們捆綁在一起是許多傳統(tǒng)和新興的通信協(xié)議，允許設備和服務器以新的，更互聯(lián)的方式相互通信。

同時，數(shù)十個聯(lián)盟和聯(lián)盟正在形成，希望能夠統(tǒng)一斷層和有機的物聯(lián)網(wǎng)景觀。

以下頻道指南：

提供有助于IoT設備，應用程序和應用程序的熱門協(xié)議和標準的概述列表

深入了解特定層次或行業(yè)特定協(xié)議

列出流行協(xié)議的頭對頭比較（即：mqtt vs xmpp）

協(xié)議

我們已經(jīng)將協(xié)議分解成以下層，以提供一定程度的組織，而不是試圖將所有的IoT協(xié)議都適合現(xiàn)有的體系結構模型（如OSI模型）

基礎設施（例如：6LowPAN，IPv4 / IPv6，RPL）

識別（例如：EPC，uCode，IPv6，URI）

通訊/交通（例如：Wifi，藍牙，LPWAN）

發(fā)現(xiàn)（例如：Physical Web，mDNS，DNS-SD）

數(shù)據(jù)協(xié)議（例如：MQTT，CoAP，AMQP，Websocket，Node）

設備管理（例如：TR-069，OMA-DM）

語義（例如：JSON-LD，Web Thing模型）

多層框架（例如：Alljoyn，IoTivity，Weave，Homekit）

安全

行業(yè)垂直（連接家庭，工業(yè)等）

基礎設施

IPv6- “IPv6，是用于分組交換網(wǎng)絡互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)層協(xié)議，并提供跨多個IP網(wǎng)絡的端到端數(shù)據(jù)報傳輸。

6LoWPAN - “6LoWPAN是IPv6低功耗無線個人區(qū)域網(wǎng)絡的首字母縮略詞，它是適用于IPv6 over IEEE802.15.4鏈路的適配層，該協(xié)議僅在2.4 GHz頻率范圍內(nèi)運行，傳輸速率為250 kbps。

UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議） - 基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的客戶端/服務器網(wǎng)絡應用程序的簡單OSI傳輸層協(xié)議。 UDP是TCP的主要替代品，并且是1980年引入的最早的網(wǎng)絡協(xié)議之一。UDP經(jīng)常用于專門用于實時性能的應用中。

- QUIC（快速UDP Internet連接，發(fā)音為quick）支持通過用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）的兩個端點之間的一組多路復用連接，旨在提供與TLS / SSL相當?shù)陌踩Ｗo以及減少的連接和傳輸延遲，以及帶寬估計在每個方向避免擁塞。

- Aeron - 高效可靠的UDP單播，UDP組播和IPC消息傳輸。

uIP - uIP是一種可用于微型8位和16位微控制器的開源TCP / IP協(xié)議棧。它最初由瑞典計算機科學研究所“網(wǎng)絡嵌入式系統(tǒng)”組織的Adam Dunkels開發(fā)，根據(jù)BSD樣式許可證許可，并由廣泛的開發(fā)人員進一步開發(fā)。

DTLS（數(shù)據(jù)報傳輸層） - “DTLS協(xié)議為數(shù)據(jù)報協(xié)議提供通信隱私協(xié)議允許客戶端/服務器應用程序以防止竊聽，篡改或消息偽造的方式進行通信，DTLS協(xié)議基于傳輸層安全（TLS）協(xié)議，并提供等效的安全保證。“

ROLL / RPL（低功耗/有損網(wǎng)絡的IPv6路由）

NanoIP

“NanoIP代表了”納米互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議“，這個概念是為嵌入式和傳感器設備提供類似互聯(lián)網(wǎng)的服務，而無需TCP / IP的開銷。NanoIP的設計是以最少的開銷，無線網(wǎng)絡和本地銘記在心“。

以內(nèi)容為中心的網(wǎng)絡（CCN） - 技術概述

“下一代網(wǎng)絡架構解決了內(nèi)容分發(fā)可擴展性，移動性和安全性方面的挑戰(zhàn)。

CCN直接在網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包層級路由和傳遞命名的內(nèi)容，從而在內(nèi)存中自動進行應用中立的緩存，無論它位于網(wǎng)絡中。結果？無論何時何地需要，內(nèi)容的高效有效的傳遞。由于架構可以將這些緩存效應作為分組傳送的自動副作用，因此可以使用內(nèi)存，而無需構建昂貴的應用程序級緩存服務。

時間同步網(wǎng)格協(xié)議（TSMP）

一種用于自組織網(wǎng)絡的通信協(xié)議，稱為無線設備。 TSMP設備保持彼此同步并在時隙中進行通信，與其他TDM（時分復用）系統(tǒng)類似。

發(fā)現(xiàn)

mDNS（組播域名系統(tǒng)） - 將主機名解析為不包含本地名稱服務器的小型網(wǎng)絡內(nèi)的IP地址。

物理Web - 物理Web可以讓您看到一個使用藍牙低能耗（BLE）信標在您周圍環(huán)境中的對象廣播的URL列表。

HyperCat -一種開放，輕量級的基于JSON的超媒體目錄格式，用于顯示URI的集合。

UPnP（通用即插即用） - 現(xiàn)在由Open Connectivity Foundation管理的是一組網(wǎng)絡協(xié)議，允許網(wǎng)絡設備無縫地發(fā)現(xiàn)對方在網(wǎng)絡上的存在，并建立用于數(shù)據(jù)共享，通信和娛樂的功能網(wǎng)絡服務。

數(shù)據(jù)協(xié)議

MQTT（消息隊列遙測傳輸）

“MQTT協(xié)議以非常輕便的方式實現(xiàn)發(fā)布/訂閱消息傳遞模型，對于需要較小代碼占用空間和/或網(wǎng)絡帶寬非常重要的遠程位置的連接很有用。

- 其他資源

MQTT-SN（用于傳感器網(wǎng)絡的MQTT） - 專為機器到機器和移動應用設計的開放輕量級的發(fā)布/訂閱協(xié)議

-Mosquitto：一個開源MQTT v3.1代理

- IBM MessageSight

CoAP（約束應用協(xié)議）

CoAP是一種應用層協(xié)議，旨在用于資源受限的互聯(lián)網(wǎng)設備，如WSN節(jié)點，CoAP旨在輕松轉換為HTTP，以簡化與Web的集成，同時滿足諸如組播支持等特殊要求低開銷和簡單性CoRE組為CoAP提出了以下功能：RESTful協(xié)議設計，最小化使用HTTP映射的復雜性，低標頭開銷和解析復雜性，URI和內(nèi)容類型支持，支持發(fā)現(xiàn)由已知的CoAP服務。簡單的資源訂閱以及結果推送通知，基于最大時間的簡單緩存。“

- 其他資源

- SMCP- 適用于嵌入式環(huán)境的基于C的CoAP堆棧。功能包括：支持draft-ietf-core-coap-13，完全異步I / O，支持BSD套接字和UIP。

STOMP - 簡單文本定向消息協(xié)議

XMPP（可擴展消息和存在協(xié)議）

“用于實時通信的開放技術，其功能包括即時消息，存在，多方聊天，語音和視頻通話，協(xié)作，輕量級中間件，內(nèi)容聯(lián)合以及XML數(shù)據(jù)的廣義路由等廣泛應用。

- 其他資源

- XMPP-IoT

“在XMPP的同一個莊園里，默默地創(chuàng)造了人與人之間的通信互操作性，我們的目標是使通信機對人和機器進行機器互操作。

Mihini / M3DA

“Mihini代理是一個軟件組件，作為M2M服務器和在嵌入式網(wǎng)關上運行的應用程序之間的中介者。M3DA是針對二進制M2M數(shù)據(jù)傳輸進行優(yōu)化的協(xié)議，它在Mihini項目中可用于手段的設備管理，通過簡化設備數(shù)據(jù)模型的操作和同步，以及通過允許用戶應用程序與M2M服務器來回交換數(shù)據(jù)/命令的手段來進行資產(chǎn)管理，以優(yōu)化帶寬使用的方式“

AMQP（高級消息隊列協(xié)議）

“面向消息的中間件的開放標準應用層協(xié)議AMQP的定義特征是消息導向，排隊，路由（包括點對點和發(fā)布和訂閱），可靠性和安全性。

- 其他資源

DDS（實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)分發(fā)服務）

“第一個開放的國際中間件標準直接針對實時和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)布訂閱通信。

JMS（Java消息服務） - 一種面向Java消息的中間件（MOM）API，用于在兩個或多個客戶端之間發(fā)送消息。

LLAP（輕量級本地自動化協(xié)議）

“LLAP是一個簡單的短消息，它使用正常文本在智能對象之間發(fā)送，它不像TCP / IP，藍牙，zigbee，6lowpan，WiFi等，它們在低級別實現(xiàn)”如何“移動數(shù)據(jù)，這意味著LLAP可以運行在任何通信媒介上，LLAP的三個優(yōu)點是，它將在任何現(xiàn)在，任何未來的任何事情上運行，人類很容易理解。

LWM2M（輕量級M2M）

“輕量級M2M（LWM2M）是開放移動聯(lián)盟的系統(tǒng)標準，包括DTLS，CoAP，Block，Observe，SenML和資源目錄，并將其編入設備 - 服務器界面以及對象結構。

SSI（簡單傳感器接口）

“設計用于計算機或用戶終端與智能傳感器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮唵瓮ㄐ艆f(xié)議”

反應流

“用于JVM上非阻塞背壓的異步流處理標準”。

ONS 2.0

REST（表示狀態(tài)轉移） - RESTful HTTP

- 物聯(lián)網(wǎng)上下文中的附加資源

HTTP / 2- 通過引入頭字段壓縮并允許在同一連接上進行多個并發(fā)交換，可以更有效地利用網(wǎng)絡資源和減少對延遲的感知。

SOAP（簡單對象訪問協(xié)議），JSON / XML，WebHooks，Jelastic，MongoDB

Websocket

WebSocket規(guī)范 - 作為HTML5計劃的一部分開發(fā) - 引入了WebSocket JavaScript接口，該界面定義了一個全雙工單一套接字連接，客戶端和服務器之間可以發(fā)送消息。 WebSocket標準簡化了雙向Web通信和連接管理的復雜性。

JavaScript / Node.jsIoT項目

可以在這里找到一個名為Contit，Riot OS等的IoT軟件項目列表。

通訊/傳輸層

以太網(wǎng)

WirelessHart

“WirelessHART技術為各種過程測量，控制和資產(chǎn)管理應用提供了強大的無線協(xié)議。”

DigiMesh

“DigiMesh是一種用于無線端點連接解決方案的專有點對點網(wǎng)絡拓撲。

ISA100.11a

“ISA100.11a是由國際自動化學會（ISA）開發(fā)的無線網(wǎng)絡技術標準，官方描述為”工業(yè)自動化無線系統(tǒng)：過程控制及相關應用“

IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4是一種標準，用于指定低速率無線個域網(wǎng)（LR-WPAN）的物理層和媒體訪問控制。它由IEEE 802.15工作組維護。它是ZigBee，ISA100.11a，WirelessHART和MiWi規(guī)范的基礎，每個規(guī)范通過開發(fā)未在IEEE 802.15.4中定義的上層進一步擴展標準。或者，它可以與6LoWPAN和標準互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議一起使用來構建無線嵌入式互聯(lián)網(wǎng)。

NFC

基于標準ISO / IEC 18092：2004，使用中心頻率為13.56 MHz的電感耦合器件。與無線傳感器網(wǎng)絡相比，數(shù)據(jù)速率高達424 kbps，范圍短于幾米。

螞蟻

ANT是一種專有的無線傳感器網(wǎng)絡技術，具有無線通信協(xié)議棧，使得能夠在2.4 GHz工業(yè)，科學和醫(yī)療分配RF頻譜（“ISM頻帶”）中運行的半導體無線電通過建立共存的標準規(guī)則進行通信，數(shù)據(jù)表示，信令，認證和錯誤檢測。

藍牙

藍牙工作在2.4 GHz ISM頻段，并使用跳頻。數(shù)據(jù)速率高達3 Mbps，最大范圍為100m。可以使用藍牙的每個應用程序類型都有自己的配置文件。

Eddystone - 定義接近信標消息的藍牙低功耗（BLE）消息格式的協(xié)議規(guī)范。

ZigBee

ZigBee協(xié)議使用802.15.4標準，并在2.4 GHz頻率范圍內(nèi)工作，速度為250 kbps。網(wǎng)絡中的最大節(jié)點數(shù)為1024，范圍可達200米。 ZigBee可以使用128位AES加密。

EnOcean

EnOcean是一種能量收集無線技術，其工作頻率為歐洲868 MHz，北美為315 MHz。發(fā)射范圍在建筑物中可達30米，室外可達300米。

無線上網(wǎng)

WiMax

WiMax基于標準的IEEE 802.16，適用于無線城域網(wǎng)。固定電臺的范圍是不同的，在那里它可以達到50公里，移動設備有5到15公里。 WiMAx以2.5 GHz至5.8 GHz的頻率運行，傳輸速率為40 Mbps。

LPWAN

無重量

無重量是一種專有的開放式無線技術標準，用于在基站和數(shù)千臺機器之間交換數(shù)據(jù)（使用空閑電視傳輸通道中的波長無線電傳輸），具有高度的安全性。

NB-IoT（窄帶IoT）由3GPP標準體系標準化的技術

LTE-MTC（LTE機器類型通信） - 基于標準的技術系列支持適用于物聯(lián)網(wǎng)的幾種技術類別，如Cat-1和CatM1。

EC-GSM-IoT（擴展覆蓋 - GSM-IoT） - 為LPWA（低功率廣域）IoT應用實現(xiàn)現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡的新功能。 EC-GSM-IoT可以通過部署在非常大的GSM足跡上的新軟件來激活，從而為服務IoT設備增加更多的覆蓋范圍。

LoRaWAN - 用于無線電池操作的網(wǎng)絡協(xié)議區(qū)域，國家或全球網(wǎng)絡中的任務。

RPMA（隨機相位多址）采用具有多路訪問的直接序列擴頻（DSSS）技術的通信系統(tǒng)。

手機：

GPRS / 2G / 3G / 4G蜂窩

- 在這里查看有關物聯(lián)網(wǎng)通信和技術的更完整的概述。

語義

IOTDB

“用于描述物聯(lián)網(wǎng)的JSON /鏈接數(shù)據(jù)標準”

SensorML

“SensorML為描述傳感器和測量過程提供了標準模型和XML編碼。”

語義傳感器網(wǎng)絡本體 - W3C

“這個本體論描述了傳感器和觀察結果以及相關的概念，它并沒有描述域名概念，時間，位置等，這些概念是通過OWL導入從其他本體中被包含的。”

Wolfram語言 - 連接的設備 - “每個設備的符號表示，然后有一組標準的Wolfram語言功能，如DeviceRead，DeviceExecute，DeviceReadBuffer和DeviceReadTimeSeries，執(zhí)行與設備相關的操作。

RAML（RESTful API建模語言） - 可以輕松管理從設計到共享的整個API生命周期。簡明扼要 - 您只需編寫您需要定義的內(nèi)容，并可重復使用。

SENML（傳感器標記語言的介質類型）- 簡單的傳感器，如溫度傳感器，可以在諸如HTTP或CoAP之類的協(xié)議中使用此介質類型來傳輸傳感器的測量值或進行配置。

LsDL（Lemonbeat智能設備語言）- 面向服務的設備的基于XML的設備語言

多層框架

Alljoyn - 一個開放源碼的軟件框架，可讓設備和應用程序輕松發(fā)現(xiàn)和溝通。

IoTivity是由Linux基金會托管的開放源碼項目，由伊斯蘭會議組織贊助。

IEEE P2413 - 物聯(lián)網(wǎng)建筑框架標準（IoT）

線程 - 基于開放標準和IPv6技術，以6LoWPAN為基礎。

IPSO應用程序框架（PDF）

“這個設計定義了一組REST接口，可以由智能對象使用它來表示其可用資源，與其他智能對象和后端服務交互。該框架旨在與現(xiàn)有的Web配置文件（包括SEP2和oBIX）相輔相成。

OMA LightweightM2M v1.0

“LightweightM2M的動機是開發(fā)一種快速可部署的客戶端 - 服務器規(guī)范來提供機器到機器服務。

LightweightM2M主要是一種設備管理協(xié)議，但它應該被設計為能夠擴展以滿足應用程序的要求。輕量級M2M不限于設備管理，應該能夠傳輸服務/應用數(shù)據(jù)。“

編織 - 用于物聯(lián)網(wǎng)設備的通信平臺，可實現(xiàn)設備設置，手機到設備到云的通信以及來自移動設備和網(wǎng)絡的用戶交互。

Telehash- JSON + UDP + DHT =自由

一種安全的線路協(xié)議，為應用和設備提供分散式覆蓋網(wǎng)絡

安全

開放信任協(xié)議（OTrP） - 安裝，更新和刪除應用程序以及管理受信任執(zhí)行環(huán)境（TEE）中的安全配置的協(xié)議。

X.509 - 用于管理數(shù)字證書和公鑰加密的公鑰基礎設施（PKI）標準。用于保護網(wǎng)絡和電子郵件通信的傳輸層安全協(xié)議的關鍵部分。

垂直具體

IEEE 1451：

IEEE 1451是智能傳感器接口標準系列，描述了一組用于將傳感器（傳感器或執(zhí)行器）連接到微處理器，儀表系統(tǒng)和控制/現(xiàn)場網(wǎng)絡的開放，通用，獨立于網(wǎng)絡的通信接口。

IEEE 1888.3-2013- “無線普及綠色社區(qū)控制網(wǎng)絡安全標準”

IEEE 1905.1-2013 - “IEEE Standard for a Convergent Digital Home Network for Heterogeneous Technologies”

IEEE 802.16p-2012 - “IEEE寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標準”

IEEE 1377-2012 - “IEEE工業(yè)計量通信協(xié)議應用層標準”

IEEE P1828 - “虛擬組件系統(tǒng)標準”

IEEE P1856“電子系統(tǒng)預測與健康管理標準框架”

架構和圖形

Credit: Simon Ford - Director of IoT Platforms ARM

Graphic via Ronak Sutaria and Raghunath Govindachari from Mindtree Labs in "Making sense of interoperability:Protocols and Standardization initiatives in IOT"

IoT Communication stack from IoT-A Initiative

"The communication model aims at defining the main communication paradigms for connecting entities, as defined in the domain model. We provide a reference communication stack, together with insight about the main interactions among the actors in the domain model. We developed a communication stack similar to the ISO OSI 7-layer model for networks, mapping the needed features of the domain model unto communication paradigms. We also describe how communication schemes can be applied to different types of networks in IoT."

David E Culler Open Standards Reference Model

Above Graphic: David E. Culler - The Internet of Every Thing - steps toward sustainability CWSN Keynote, Sept. 26, 2011 (Download PPT)

Graphic: Sensinode: - Zach Shelby: Is the Internet Protocol enough?

Graphic: EU Butler Project - Communication Issues

聯(lián)盟和組織

組織機構：

ETSI（歐洲電信標準協(xié)會）

- 連接事物群集

IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務組）

- CoRE工作組（約束RESTful環(huán)境）

- 6lowpan工作組（IPv6 over Low Power WPAN）

- ROLL工作組（低功耗和有損網(wǎng)絡）

IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）

- IoT“創(chuàng)新空間”

OMG（對象管理組）

- 數(shù)據(jù)分發(fā)服務門戶

OASIS（結構性信息提升標準組織）

- MQTT技術委員會

OGC（開放地理空間聯(lián)盟）

- IoT標準工作組的傳感器Web

IoT-A

“針對物聯(lián)網(wǎng)的歐洲燈塔綜合項目，提出了建立一個建筑參考模型以及初始的關鍵構件塊的定義。”

OneM2M

“oneM2M的目標和目的是開發(fā)技術規(guī)范，解決需要一個可以容易地嵌入到各種硬件和軟件中的普通M2M服務層，并依靠將現(xiàn)場無數(shù)設備與全球M2M應用服務器連接“。

OSIOT

“一個單一的重點是為新興物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)和推廣免版稅，開源標準的組織。”

IoT-GSI（物聯(lián)網(wǎng)全球標準倡議）

ISA國際自動化學會

W3C

- 語義傳感器網(wǎng)絡本體論

- 物聯(lián)網(wǎng)社區(qū)小組

EPC全球

IEC（國際電工委員會）和ISO（國際標準化組織）通過JTC（聯(lián)合技術委員會）。委員會頁

RRG（路由研究組）

HIPRG（主機身份協(xié)議研究組）

Eclipse Paho項目

“Paho項目的范圍是提供開源和標準消息傳遞協(xié)議的開源實現(xiàn)，支持目前和新興的M2M與企業(yè)中間件和應用程序集成的需求，包括客戶端實現(xiàn)，以及相應的服務器支持由社區(qū)決定。“

OpenWSN

“作為使用各種硬件和軟件平臺的基于物聯(lián)網(wǎng)標準的協(xié)議棧的開源實現(xiàn)的存儲庫。

CASAGRAS

“我們是代表歐洲，美國，中國，日本和韓國的重要的國際合作伙伴，他們加入了歐盟資助的第七個框架計劃，該計劃將著眼于RFID的全球標準，監(jiān)管和其他問題及其在實現(xiàn)”物聯(lián)網(wǎng)“。

聯(lián)盟

AllSeen聯(lián)盟

“AllSeen聯(lián)盟是一個非營利組織，致力于通過一個開放的，通用的發(fā)展框架，支持和驅動廣泛采用的產(chǎn)品，系統(tǒng)和服務，支持全球互聯(lián)網(wǎng)，由充滿活力的生態(tài)系統(tǒng)和蓬勃發(fā)展的技術社區(qū)支持，

IPSO

“該聯(lián)盟是一個全球性的非營利組織，為各種社區(qū)服務，旨在通過為公眾提供協(xié)調(diào)一致的營銷努力，建立互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議作為智能對象連接的網(wǎng)絡。”

Wi-SUN聯(lián)盟

Wi-SUN聯(lián)盟旨在“通過推動基于IEEE 802.15.4g標準的全球區(qū)域市場互操作性來推進無縫連接”。

OMA（開放移動聯(lián)盟）

“OMA是開發(fā)市場驅動，互操作的移動服務推動者的領先行業(yè)論壇”

- OMA LightweightM2M v1.0

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟

“成立于2014年，進一步開發(fā)，采用和廣泛使用互連機器，智能分析和工作人員”