物联网网络协议

物联网（IoT）是关于传感器设备到网络的实时网络。物联网设备通过网络相互通信，因此需要制定某些标准和规则来确定数据的交换方式。这些规则被称为物联网网络协议。今天，有各种各样的物联网设备，因此设计了不同的协议。

根据物联网应用的功能，其工作流程或架构也有所不同。基本架构涉及四个层次，即 传感层、网络层、数据处理层和应用层。

传感层包含所有收集信息的硬件，如传感器、执行器、芯片等。该层通过协议与后续层，即网络层相连。网络层允许设备之间使用蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等网络协议进行通信。物联网设备收集的数据在数据处理层使用数据分析和机器学习算法等技术进行处理。这些经过处理的数据可以通过应用层提供的网络门户、应用程序或界面显示给用户。用户可以通过这些界面直接与从物联网设备获得的数据进行互动和可视化。

由于物联网设备有非常少的组件–小电池和传感器，所以可用的电量很小。因此，为物联网设计协议很困难。另外，我们需要在无线上执行一切（构建拓扑结构，进行地址分配等）。

物联网协议还应该满足这些要求

允许各种设备之间同时通信。
物联网正被用于健康、工业、家庭监控等关键领域，因此需要确保通信安全。
有效地传输数据。
物联网设备可以从物联网网络中添加或删除。因此，协议必须提供可扩展性。

有许多为物联网开发的此类协议，那么如何选择呢？

决定使用哪种协议的一个方法是考虑这些协议的设计环境。有些是为小范围设计的；有些是为宽范围、高数据率、低数据率等设计的。它们根据功耗、范围、成本、数据率等而有所不同。

短距离通信，低数据率，低功率

蓝牙

蓝牙的工作频率范围为2.4GHz。它覆盖的范围为10米至100米，其数据率高达1MBPS。它支持两种网络拓扑结构 – 点对点和网状。它适用于向扬声器、耳机、智能手表、智能鞋等个人设备发送少量的数据。该协议也可用于智能家居，包括警报器、HVAC、照明等。

Zigbee

这是基于IEEE802.15.4标准的。其频率范围与蓝牙相同，为2.4GHz。其范围最远为100米，数据速率最大为250KBPS。Zigbee协议可以在短距离内传输少量数据。这可用于需要高认证和稳健性的系统。它支持星形拓扑结构、网状拓扑结构和集群树形拓扑结构。观察到的主要应用是在工业、智能家居等方面感知设备健康。

6LoWPAN

PAN是指个人区域网络，而6LoWPAN是指IPV6低功率PAN。它的工作频率从900到2400MHz不等。数据率为250KBPS，支持两种网络拓扑结构–星形和网状。

短距离通信，高数据率

无线局域网–Wi-Fi

Wi-Fi具有高带宽，允许数据速率为54MBPS，最高可达600MBPS。在提供私人天线的地方，覆盖范围为50米，可达30公里。物联网设备可以很容易地使用Wi-Fi连接，并分享大量的数据。这个协议被用于智能家居、智能城市、办公室等。

长距离通信，高数据率，低功率

LoRaWAN

这代表了长距离广域网络。它的范围大约为2.5公里，可以达到15公里。数据率非常低，为03和KBPS，最高可达50KBPS。它可以支持许多连接的设备，并被用于智能城市、供应链管理等应用中。

LTE-M

LTE-M是指机器的长期演进。这是一种LPWAN–低功率广域网。它与蜂窝网络一起使用，以提供安全性。LTE-M的工作频率范围为1.4MHz-5MHz，数据速率可高达4MBPS。

长距离、低数据率、低耗电

Sigfox

Sigfox是在需要广域覆盖和最低功耗的情况下使用的。它的目标是连接数十亿的物联网设备。该协议的频率范围为900MHZ，覆盖范围为3公里至50公里。最大数据速率非常低，为1KBPS。

长距离，低数据率，高耗电

蜂窝网络

这也被称为移动网络。蜂窝网络是2G、3G、4G和5G。它的频率范围 – 900MHz，1.8/1.9/2.1 GHz。范围约为35公里，最高可达200公里。平均数据速率为35KBPS – 170KBPS。蜂窝网络消耗高功率。由于频率和安全问题，该协议不用于大多数物联网设备。它可以用于物联网应用，如联网汽车。