物聯網通信協議和標準相關的術語有哪些

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概要

物聯網已經產生了許多新的標準和協議。設備制造商和應用程序創建者已采用了更多其他原本用于其他目的但非常適合于新的物聯網應用程序的協議。盡管從某種意義上說，物聯網設備與任何其他與互聯網連接的設備相同，但是許多物聯網應用程序固有的帶寬、功率和傳輸距離限制要求針對連接、數據傳輸、設備發現和通信的基本操作提供新的解決方案  。

基礎設施

IPv4/IPv6

IPv4和IPv6是Internet協議的兩個主要版本(IP是Internet Protocol  的縮寫)。Internet協議是一種用于在網絡上的主機之間傳遞數據包并使用所謂的IP地址唯一標識網絡上的主機的方法。IPv4和v6數據包均包含標頭，這些標頭是與數據包相關的元數據，例如發送方IP地址和接收方IP地址以及有效載荷，而有效載荷是要傳輸的實際數據。創建IPv6的主要推動力以及它與IPv4的主要區別之一是更大的地址空間。IPv4地址為32位，僅允許數十億個唯一地址，而IPv6地址為128位，從而使IPv6網絡上存在的唯一設備數量增加了很多倍。

6LoWPAN

6LoWPAN代表低功耗無線個人局域網上的IPV6。該標準旨在使通常在電池供電和處理能力有限的情況下運行的IoT設備可以使用IPV6數據包進行通信。通過使用報頭壓縮和其他節能技術，6LoWPAN允許設備使用與整個Internet相同的數據包結構在IEEE  802.15.4網絡(專為低功率通信設計)上進行通信。

RPL

RPL是為低功耗和有損網絡而設計的路由協議，這意味著由低功耗設備組成的網絡可能會出現數據包丟失。RPL的特點是針對多對一通信進行了優化，并且其節點之間具有有效共享網絡拓撲信息(有關網絡的形狀和組成的信息)的能力。

Identification

由于網絡等各種原因，在全球所有設備池中唯一標識IoT設備通常很有用，而且很有必要。有幾種流行的方法可用于實現此目的。

EPC

EPC代表電子產品代碼。這是GS1所定義的標準，GS1是一家非營利性組織，致力于規范企業通信。EPC概述了一種系統，用于根據產品類別信息(例如UPC)和標識一種對象的唯一實例的序列號，對世界上任何物理對象的通用唯一標識符進行編碼和解碼。

uCode

ucode是一個獨特的身份識別系統，其工作方式與ICANN域名注冊和DNS管理系統類似。唯一的代碼由一組冗余的ID服務器管理，這些服務器可以發出ucode  ID，也可以解析ucode ID，返回設備信息，這與DNS服務器將唯一的URL解析為IP地址的方式非常相似。

MAC Address

所有具有網絡連接的設備都為每個網絡接口分配了一個MAC地址。MAC地址是唯一的，并且已批量分配給設備制造商。然后由設備制造商來確保他們將批次中的編號分配給設備，以使每個設備只有一個唯一的編號MAC地址。

通信/傳輸

物聯網設備可以使用許多網絡傳輸協議，但其中一些最受歡迎的協議是：

Wi-Fi

將我們的大多數計算機和智能設備連接到互聯網的相同Wi-Fi技術也可以用于連接IoT設備。由于Wi-Fi與其他網絡技術相比具有相對較高的功率要求，因此它通常不是功率受限設備的首選，但是它的普遍存在使其成為某些解決方案的可行選擇。

藍牙

藍牙技術的優點是普及性強，而且(至少在最新版本中)功耗很低。然而，藍牙的傳輸距離相對較短，這對于大規模的地理應用來說并不理想。

LPWAN

低功耗廣域網LPWAN(low-power wide-area  network)是一種既省電又可以遠距離傳輸數據的技術。LPWAN的主要缺點是其極低的傳輸速率，這對于需要向IoT設備傳輸大量數據或從IoT設備傳輸大量數據的應用程序提出了挑戰。LPWAN也不是一種普遍采用的聯網技術。因此，如果與現有網絡的集成很重要，則LPWAN可能不是最佳選擇。

Discovery

物理網(Physical Web)

物理網絡是Google創建的一種標準，允許物理對象以URL的形式廣播信息，該URL允許用戶以電子方式與設備進行交互。例如，停車收費表可以將URL廣播到其付款頁面，從而允許用戶預訂停車位。物理網絡使用Bluetooth  LE廣播這些URL。

mDNS

mDNS是一種協議，其功能與普通DNS類似，但適用于較小的網絡規模，并且沒有名稱服務器(name  servers)。特別是，它允許設備廣播和接收有關網絡上可用服務的信息。例如，在Apple的Bonjour系統(mDNS的專有實現)中，設備可以查詢本地網絡上的其他設備，以確定它們是否可用于打印，iTunes庫共享或視頻會議。mDNS網絡上的設備會查詢網絡上的其他設備，然后所有設備都會以有關其提供的服務及其網絡地址的信息進行響應。然后，該信息將被網絡上的所有其他設備緩存，并用于將來的請求。

數據協議

MQTT

MQTT是一種發布/訂閱消息傳遞協議，用于在網絡帶寬較低的環境中的設備之間傳遞數據。MQTT網絡上有兩種類型的設備：發布者和消息代理。消息代理管理訂閱主題和針對這些消息類型描述的設備。然后，在將新信息發布到主題時，它會向訂戶發布更新。

CoAP

CoAP是建立在UDP之上的web傳輸協議，UDP是TCP的另一種傳輸協議。TCP也是web的基礎。CoAP的設計允許物聯網設備和服務器之間的REST編程接口。REST是一種流行的編程范式，它允許服務器向客戶機公開資源，客戶機可以使用一種經過充分記錄和時間測試的格式查看、更新、創建和刪除這些資源。

WebSocket

WebSocket是一種協議，它允許通過單個連接在客戶端(設備和服務器)之間進行雙向通信，與HTTP之類的替代方法相比，通信速度更快。WebSocket可以用于例如將數據消息從設備或網關引導到服務器以進行處理，但是也可以允許服務器將消息發送回設備或網關(例如，請求設備方面的操作或發送軟件或固件更新)。

設備管理

TR-069

TR-069是一種協議，旨在允許設備自動配置為在網絡上使用，并且允許這些設備接收將來的軟件，固件和配置更新。該協議基于HTTP，并且一系列已定義的消息類型使設備可以安全地連接到ACS或自動配置服務器并接收配置數據。這使諸如機頂盒之類的嵌入式設備能夠成功連接到網絡，并在適當的時候進行自我更新。

OMA-DM

與TR-069相似，OMA-DM是用于配置和更新網絡上設備的標準。它是由開放移動聯盟(Open Mobile  Alliance)創建的，因此已廣泛用于移動電話和其他連接的消費類設備的provisioning、配置和維護。

多層框架

除了以上在許多IoT解決方案中使用的構建塊外，還提供了將IoT應用程序堆棧的每個部分的解決方案組合在一起的多層框架。諸如IoTivity和Alljoyn(已與IoTivity合并)或OpenWeave(由Google創建)之類的開源堆棧是一站式框架解決方案，用于創建可以相互通信并與更廣泛的Internet通信的設備。Apple的全棧式IoT  /智能家用設備解決方案HomeKit還為將設備輕松添加到網絡以及向其他設備和用戶宣傳和展示其服務提供了機制。

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