物聯網通訊協定——比較-MQTT、 DDS、 AMQP、XMPP、 JMS、 REST、 CoAP

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物聯網通訊協定——比較-MQTT、 DDS、 AMQP、XMPP、 JMS、 REST、 CoAP 

• AMQP & MQTT & DDS (https://www.youtube.com/watch?v=GTK94zZJbGQ)
• 物聯網通訊協定詳解及選擇建議（資料來源：http://www.elecfans.com/iot/419545.html）

 

 

物聯網協議的選擇

  發布/訂閱服務更適合物聯網環境下通訊

  DDS、MQTT、AMQP和JMS都是基於發布/訂閱模式，發布/訂閱架構具有服務自發現、動態擴充、事件過濾的特點，它解決了物聯網系統在應用程式層的資料來源快速擷取、物的加入和退出、興趣訂閱、降低頻寬流量等問題，實現物的聯結在空間上松耦合（雙方無需知道通訊地址）、時間上松耦合和同步松耦合。

  服務品質（QoS）是物聯網通訊中的重要考慮因素

  在服務策略的協助下，DDS能夠有效地控制和管理網路頻寬、記憶體空間等資源的使用，同時也能控制資料的可靠性、即時性和資料的存留時間，通過靈活使用這些服務品質策略，DDS不僅能在窄帶的無線環境上，也能在寬頻有線通訊環境上開發出滿足即時性需求的資料分發系統

協議應用的側重方向

  MQTT、 DDS、 AMQP、XMPP、 JMS、 REST、 CoAP這幾種協議都已被廣泛應用，並且每種協議都有至少10種以上的代碼實現，都宣稱支援即時的發布/訂閱的物聯網協議，但是在具體物聯網系統架構設計時，需考慮實際情境的通訊需求，選擇合適的協議。

  以智能家居為例，說明下這些協議側重應用方向。智能家置中智能燈光控制，可以使用XMPP協議控制燈的開關；智能家居的電力供給，發電廠的發動機組的監控可以使用DDS協議；當電力輸送到千家萬戶時，電力線的巡查和維護，可以使用MQTT協議；家裡的所有電器的電量消耗，可以使用AMQP協議，傳輸到雲端或家庭網關中進行分析；最後使用者想把自家的能耗查詢服務公布到互連網上，那麼可以使用REST/HTTP來開放API服務。

       HTTP協議

HTTP協議是典型的CS通訊模式，由用戶端主動發起串連，向伺服器請求XML或JSON資料。該協議最早是為了適用web瀏覽器的上網瀏覽情境和設計的，目前在PC、手機、pad等終端上都應用廣泛，但並不適用於物聯網情境。在物聯網情境中其有三大弊端：

• 1. 由於必須由裝置主動向伺服器發送資料，難以主動向裝置推送資料。
• 2. 安全性不高。
• 3. 不同於使用者互動終端如pc、手機，物聯網情境中的裝置多樣化，對於運算和儲存資源都十分受限的裝置，http協議實現、XML/JSON資料格式的解析，都是不可能的任務。

     REST/HTTP（松耦合服務調用）

REST/HTTP其實是互連網中服務調用API封裝風格，物聯網中資料擷取到物聯網應用系統中，在物聯網應用系統中，可以通過開放REST API的方式，把資料服務開放出去，被互連網中其他應用所調用。

適用範圍：REST/HTTP主要為了簡化互連網中的系統架構，快速實現用戶端和伺服器之間互動的松耦合，降低了用戶端和伺服器之間的互動延遲。因此適合在物聯網的應用程式層面，通過REST開放物聯網中資源，實現服務被其他應用所調用。

     CoAP協議

CoAP （Constrained Application Protocol），受限應用協議，應用於無線感測網中協議。

適用範圍：CoAP是簡化了HTTP協議的RESTful API，CoAP是6LowPAN協議棧中的應用程式層協議，它適用於在資源受限的通訊的IP網路。

MQTT協議（低頻寬）

MQTT （Message Queuing Telemetry Transport ），訊息佇列遙測傳輸，由IBM開發的即時通訊協議，相比來說比較適合物聯網情境的通訊協議。MQTT協議採用發布/訂閱模式，所有的物聯網終端都通過TCP串連到雲端，雲端通過主題的方式管理各個裝置關注的通訊內容，負責將裝置與裝置之間訊息的轉寄。

適用範圍：在低頻寬、不可靠的網路下提供雲端式平台的遠程裝置的資料轉送和監控。

MQTT協議一般適用於裝置資料擷取到端（Device-》Server，Device-》Gateway），集中星型網路架構（hub-and-spoke），不適用裝置與裝置之間通訊，裝置控制能力弱，另外即時性較差，一般都在秒級。

DDS協議（高可靠性、即時）

 

DDS（Data Distribution Service for Real-Time Systems），面向即時系統的資料分布服務，這是大名鼎鼎的OMG組織提出的協議，其權威性應該能證明該協議的未來應用前景。

  適用範圍：分布式高可靠性、即時傳輸裝置資料通訊。目前DDS已經廣泛應用於國防、民航、工業控制等領域。

點評：DDS很好地支援裝置之間的資料分發和裝置控制，裝置和雲端的資料轉送，同時DDS的資料分發的即時效率非常高，能做到秒級內同時分發百萬條訊息到眾多裝置。DDS在服務品質（QoS）上提供非常多的保障途徑，這也是它適用於國防軍事、工業控制這些高可靠性、可安全性應用領域的原因。但這些應用都工作在有線網路下，在無線網路，特別是資源受限的情況下，沒有見到過實施案例。

AMQP協議（互通性）

 

AMQP（Advanced Message Queuing Protocol），先進訊息佇列協議，這是OASIS組織提出的，該組織曾提出OSLC（Open Source Lifecyle）標準，用於業務系統例如PLM，ERP，MES等進行資料交換。

  適用範圍：最早應用於金融系統之間的交易訊息傳遞，在物聯網應用中，主要適用於移動手持功能與後台資料中心的通訊和分析。

XMPP協議（即時通訊）

 

XMPP（Extensible Messaging and Presence Protocol）可擴充通訊和表示協議，XMPP的前身是Jabber，一個開源形式組織產生的網路即時通訊協定。XMPP目前被IETF國際標準組織完成了標準化工作。

  適用範圍：即時通訊的應用程式，還能用在網路管理、內容供稿、協同工具、檔案共用、遊戲、遠端系統監控等。

點評：XMPP是基於XML的協議，由於其開放性和易用性，在互連網及時通訊應用中運用廣泛。相對HTTP，XMPP在通訊的商務程序上是更適合物聯網系統的，開發人員不用花太多心思去解決裝置通訊時的業務通訊流程，相對開發成本會更低。但是HTTP協議中的安全性以及計算資源消耗的硬傷並沒有得到本質的解決。

JMS （Java Message Service）

JavaMessage Service（Java Message Service）應用程式介面，是一個Java平台中關於面向訊息中介軟體（MOM）的API，用於在兩個應用程式之間，或分布式系統中發送訊息，進行非同步通訊。JavaMessage Service是一個與具體平台無關的API，絕大多數MOM供應商都對JMS提供支援。

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