物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分是連接和通信。物聯(lián)網使遠程和分散物體(設備，傳感器節(jié)點，網關單元，云服務器)之間的連接和通信成為可能。

物聯(lián)網通信協(xié)議的專業(yè)知識對于理解物聯(lián)網系統(tǒng)至關重要。這些有線或無線協(xié)議不僅充當通信媒介，還為物聯(lián)網網絡提供增值功能。諸如Zigbee之類的物聯(lián)網協(xié)議實現(xiàn)了無干擾，低功耗的通信，而像Profinet這樣的開源協(xié)議可以促進與各種工業(yè)單元和設備的無縫和快速通信。

本文介紹了8種物聯(lián)網通信協(xié)議，這些協(xié)議已廣泛部署在眾多現(xiàn)有和新興的物聯(lián)網應用中。

1. 藍牙

兼容的藍牙IoT傳感器非常適合需要短距離連接和低功率通信的應用。藍牙協(xié)議的有效范圍為50到100米，支持高達1 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

最近，物聯(lián)網開發(fā)人員已經表現(xiàn)出對基于藍牙智能協(xié)議的低能耗藍牙低功耗(BLE)的傾向。與前一代產品相比，BLE的功耗顯著降低，但不適合大型文件傳輸。

2. Zigbee

基于IEEE 802.15.4標準的Zigbee已成為嵌入式應用中使用最廣泛的通信協(xié)議之一。Zigbee用于連接10-100米范圍內的設備，支持高達250 Kbps的數(shù)據(jù)速率。作為一種低功耗，低數(shù)據(jù)速率技術，Zigbee非常適合物聯(lián)網傳感器和物聯(lián)網網關設備之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，以及ad hoc無線網狀網絡。

通過其網狀拓撲，Zigbee設備可以通過中間設備在一定距離上傳輸數(shù)據(jù)。對于在消費和工業(yè)領域需要低成本和低功耗傳感器網絡的物聯(lián)網應用，Zigbee是一個很好的選擇。

Zigbee協(xié)議還包括由128位加密密鑰和加密幀定義的安全框架。

3. 6LoWPAN

6LoWPAN是一種簡單的無線網狀技術，可使各個節(jié)點支持IP。其目標是克服將所有類型的設備連接到互聯(lián)網的技術和商業(yè)障礙。

6LoWPan規(guī)范還定義了通過IEEE 802.15.4網絡交換IPv6數(shù)據(jù)包的封裝和報頭壓縮機制。6LoWPan集成了安全模塊和ACL密鑰等安全組件，以及可選的TLS。對于需要低功耗無線通信的小型設備而言，它是一種可行的選擇。

4. Wi-Fi

Wi-Fi旨在取代以太網，并通過IEEE 802.11標準系列提供易于使用的短距離無線連接和跨廠商互操作性。

Wi-Fi以更快，更大容量的通信而聞名，并且可以使用2.4 GHz和5 GHz頻帶在50 m范圍內進行傳輸。由于現(xiàn)有基礎設施的普遍存在，其受歡迎程度不斷提高。

5. 蜂窩

需要長距離連續(xù)連接的物聯(lián)網應用可以基于GSM，LTE，EDGE，3G，4G和5G等蜂窩網絡進行設計。蜂窩網絡可以與設備通信，最遠距離可達35公里。

蜂窩技術有利于物聯(lián)網應用，因為它具有以下特點：

• 通過像Cat-0和Cat-1等LTE網絡，物聯(lián)網應用的成本優(yōu)化，增強覆蓋。

• 通過TLS / DTLS安全性和LTE網絡的空中加密實現(xiàn)端到端安全性。

• 最低或零監(jiān)管法規(guī)。使用蜂窩網絡，數(shù)據(jù)可以高達23 dBm進行交換。

6. ModBus

Modbus協(xié)議是一種強大的通信標準，廣泛應用于工業(yè)自動化和SCADA系統(tǒng)，以便將儀表，傳感器和執(zhí)行器的信號發(fā)送回主控制器。Modbus具有廣泛的通信協(xié)議，可在各種物理鏈路上運行。

Modbus是一種基于主從模型的串行通信協(xié)議。

主設備使用功能代碼請求信息，該功能代碼指示需要執(zhí)行的操作，例如：

read a discrete input; read a first in, first out queue

使用Modbus的主要優(yōu)點是它是一個簡單的開源協(xié)議。Modbus的開發(fā)成本很低，并且需要最少的硬件設計。此外，Modbus還支持與各種設備(來自不同供應商)和系統(tǒng)的互操作性和兼容性。

7. PROFINET

PROFINET廣泛用于工業(yè)自動化解決方案，用于連接制造環(huán)境中的系統(tǒng)。根據(jù)IEC 61158和IEC 61784標準，PROFINET以固定的時間間隔(1 ms或更短)提供數(shù)據(jù)，而不會造成質量損失。它還支持現(xiàn)有的IT標準。

PROFINET與現(xiàn)場總線技術高度兼容，可輕松與現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)集成。PROFINET規(guī)范使用指定的數(shù)據(jù)映射系統(tǒng)定義代理(代理地址)，以允許協(xié)議與現(xiàn)代IoT協(xié)議進行通信。

8. EtherCAT

EtherCAT基于CANopen協(xié)議和以太網，專門針對工業(yè)自動化進行了優(yōu)化。它允許任何標準PC用作EtherCAT主站，并使用任何拓撲與EtherCAT從站通信。它們可以在30微秒內以高達1,000個I / O點的速率連接工廠車間的所有設備。

EtherCAT可靠且速度快，因為消息可以在轉發(fā)到下一個從系統(tǒng)之前借助專用高性能硬件進行處理。