پروتکل‌های اینترنت اشیا بخشی جدایی ناپذیر از معماری آن هستند. بدون پروتکل‌ها و استانداردهای اینترنت اشیا، سخت افزار بی فایده تلقی می‌شود زیرا به دلیل وجد آن‌ها، تبادل داده توسط سخت افزار امکان‌پذیر می‌گردد و از بین این داده‌های منتقل شده، اطلاعات مفید می‌تواند توسط کاربر نهایی استخراج شود.

در اینترنت اشیا، پروتکل‌ها به دو دسته ارتباطی و داده‌های تقسیم می‌شوند:

پروتکل های ارتباطی 

هر شبکه یا بستر ارتباطی اینترنت اشیا نیاز به پروتکل یا پروتکل‌های خاص خود را دارد و با استفاده از آن‌ها می‌توان انتقال داده را انجام داد.

بلوتوث

بلوتوث شاید یکی از شناخته شده‌ترین پروتکل ارتباطی کوتاه برد باشد که در برنامه سناریوهای کاربردی مختلف مبتنی بر اینترنت اشیا به کار گرفته می‌شود. بلوتوث با استاندارد IEEE 802.15  به یک پروتکل مهم در محیط‌های صنعتی هوشمند تبدیل شده است و میزان استفاده از آن به سرعت از سال 2017 پس از راه اندازی بلوتوث مش افزایش یافته است.

یکی از پرکاربردترین فناوریهای بی سیم برد کوتاه بلوتوث است. با استفاده از آن شما می توانید به سرعت برنامه های بلوتوثی که برای متصل شدن به وسایل هوشمند و فناوری پوشیدنی به شما کمک کنند را ارائه دهید. پروتکل بلوتوثی که اخیراً معرفی شده و در بین پروتکل های IoT جایگاه خاصی دارد، پروتکل BLE یا Bluetooth Low-Energy است. این پروتکل جدید طیف وسیعی از کاربردهای بلوتوث معمولی را در وسایل همراه با برتری مصرف انرژی پایین تر پشتیبانی می کند.

وای فای

برای یکپارچه سازی IoT ، طبق نظر بسیاری از طراحان الکترونیکی ، WiFi یک انتخاب مطلوب است. این انتخاب به دلیل زیرساخت های آماده و کارآمد این پروتکل است. انتقال سریع داده به همراه توانایی کنترل تعداد زیادی از داده ها از مزایای این پروتکل است. WiFi استاندارد 802.11 امکان انتقال صدها مگابایت تنها در یک ثانیه را به شما ارائه می دهد. تنها اشکال این پروتکل IoT این است که می تواند برای برخی از برنامه های IoT انرژی بیش از حدی مصرف کند. دامنه پوشش آن تقریباً 50 متر است.

زیگبی

در بین پروتکل های اینترنت اشیا ، ZigBee بیشتر برای کاربردهای صنعتی و کمتر برای مصرف کنندگان نهایی طراحی شده است. معمولاً با فرکانس 2.4 گیگاهرتز کار می کند. این فرکانس ایده آل برای مکان های صنعتی است که داده ها معمولاً با نرخ های اندک در خانه یا ساختمان منتقل می شوند.

شبکه های سلولی موبایل

هزینه ارسال مقدار زیادی داده در این شبکه ها نیز بسیار بالا خواهد بود. شبکه های سلولی عادی نه تنها نیاز به هزینه بالایی دارد بلکه نیاز به انرژی زیادی نیز دارد. شبکه های سلولی موبایل اینترنت اشیا برای پروژه های مبتنی بر حسگر با پهنای باند کم شگفت انگیز است. این امر به این دلیل است که آنها می توانند مقدار بسیار ناچیزی از داده یا اطلاعات را در اینترنت ارسال کنند.

LoRaWAN

پروتکل LoRaWAN یا Long Ranged Wide Area Network یکی از پروتکل های IoT برای شبکه های گسترده است. پروتکل شبکه LoRaWAN  به طور خاص برای پشتیبانی از شبکه های گسترده و اتصال میلیون ها دستگاه کم مصرف طراحی شده است. شهرهای هوشمند از این نوع پروتکل استفاده می کنند.

RFID

تکنیک شناسایی با فرکانس رادیویی یا RFID ، به صورت بی سیم (وایرلس) از میدانهای الکترومغناطیسی برای شناسایی اشیا استفاده می کند . شناسه فرکانس رادیویی کوتاه برد حدود 10 سانتی متر است. اما فرکانس رادیویی با برد طولانی می تواند تا 200 میلی متر افزایش یابد. بهترین بخش پروتکل اتصال اینترنت اشیا RFID این است که به هیچ انرژی احتیاج ندارد.

Z-Wave

پروتکلZ-Wave  امکان ارتباط با فرکانس رادیویی را در اختیار شما قرار می دهد. معمولاً از این پروتکل در کاربرد های اتوماسیون خانگی مانند سنسورها ، کنترل کننده لامپ و … استفاده می شود . این فناوری علاوه بر تأخیر کم، دارای ویژگی های بیشتری نسبت به فن آوری های بی سیم (مانند WiFi) می باشد. این برتری با کمک عملکرد در باند فرکانسی زیر 1 گیگاهرتز به دست می آید.

Sigfox

پروتکل Sigfox به عنوان یکی از بهترین فن آوری های جایگزین شناخته شده است که ویژگی های تلفن همراه و WiFi را در خود جای داده است. از آنجا که پروتکلSigfox  برای برنامه های M2M طراحی و ساخته شده است، فقط می تواند داده های حجم پایین را ارسال کند. پروتکل Sigfox می تواند سرعت 10 تا 1000 بیت در ثانیه را برای انتقال داده های کم پشتیبانی کند. این دستگاه تنها 50 میکرووات برق مصرف می کند. در محیط های غیرشهری ، پروتکل Sigfox  محدوده ای از 30 تا 50 کیلومتر را در بر می گیرد. در مناطق شهری دامنه پوشش این پروتکل 3-10 کیلومتر است.

 NB-IoT

NarrowBand IoT یک شبکه گسترده کم انرژی (LPWAN) و دارای استاندارد فناوری رادیویی است که طیف وسیعی از دستگاه‌ها و خدمات را با استفاده از باندهای مخابراتی تلفن همراه فعال‌سازی می‌کند. NB-IoT یک فناوری باند باریک رادیویی است که برای اینترنت اشیا طراحی شده و یکی از طیف‌های فناوری اینترنت اشیای موبایل (MIOT) است که توسط پروژه مشارکتی نسل سوم (3GPP) استانداردسازی شده است.

تمرکز NB-IoT به‌طور خاص روی پوشش داخلی، هزینه کم، عمر باتری طولانی و تعداد زیادی از دستگاه‌های متصل شده است. فناوری NB-IOT به‌صورت “In-Band” در طیف مربوط به توسعه طولانی مدت گسترش یافته است.

فناوری NB-IOT کارایی شبکه را بسیار بهبود می‌بخشد و ظرفیت پشتیبانی از تعداد بسیار زیادی از اتصالات جدید را تنها با استفاده از بخشی از طیف موجود افزایش می‌دهد. این کار به نوبه‌ی خود باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود و عمر باتری را تا 10 سال افزایش می‌دهد. به‌علاوه NB-IoT به‌صورت عمیق به زیر زمین و در فضاهای بسته که در پوشش 20 dB قرار دارند، نفوذ می‌کند.

پروتکل های داده ای اینترنت اشیا (IoT )

ما باید داده ها را بین دستگاه های خود و سیستم های دیگر مانند پلت فرم IoT انتقال دهیم. برخی از دستگاه ها دارای سنسورهایی هستند که داده ها را با فاصله زمانی منظم فشار می دهند. سنسورهای دیگر با یک مدل کشش در جایی که شما باید اطلاعات را درخواست کنید کار می کنند. چندین پروتکل داده وجود دارد که می توانیم در IoT استفاده کنیم. چهار پروتکل محبوب این دسته عبارتند از :

MQTT

این پروتکل بیشتر برای نظارت از راه دور در IoT استفاده می شود. وظیفه اصلی که MQTT انجام می دهد، گرفتن اطلاعات از بسیاری از دستگاه های الکترونیکی و انتقال آنها به لایه ارتباطات یا زیرساخت های فناوری اطلاعات است. این پروتکل برپایه TCP برای تهیه داده های قابل اعتماد و در عین حال ساده کار می کند. پروتکل MQTT از سه مؤلفه اصلی یا مکانیسم ساخته شده است: مشترک ، ناشر و کارگزار. کار ناشر تولید داده و انتقال اطلاعات به مشترک با کمک واسطه است. این پروتکل برای کلیه دستگاههایی که مبتنی بر IoT هستند یک گزینه ارجح است و این قابلیت ها همچنین می توانند عملکردهای مسیریابی اطلاعات کافی را به دستگاههای ارزان قیمت و کم مصرف و کم حافظه ارائه دهند.

CoAP

پروتکل CoAP یا Constrained Application ، یک پروتکل بهره‌وری و ابزاری اینترنت است و عمدتاً برای ابزارهای هوشمند محدود استفاده می شود. سیستم های IoT مبتنی بر پروتکل های HTTP می توانند به طرز چشمگیری با پروتکل های CoAP IoT Network تطابق یابند. این پروتکل از UDP برای پیاده سازی داده های سبک و دقیقاً مانند HTTP ، از معماری restful استفاده می کند. همچنین در داخل موبایل و سایر شبکه های اجتماعی که برنامه های اساسی هستند، استفاده می شود.

 DDS

در بین پروتکل های اینترنت اشیا ، پروتکل پیام رسانیDDS یا خدمات توزیع داده ها استانداردی برای ارتباطات ماشین با دستگاه با کارایی بالا ، قابل ارتقاء و در زمان واقعی است. با کمک DDS می توانید داده ها را هم دربین دستگاه های کم حافظه و هم با سیستم عامل های Cloud انتقال دهید. پروتکل DDS شامل دو لایه مهم است: DCPS و DLRL. لایه DCPS یا Data-Centric Publish-Subscribing با ارائه اطلاعات به مشترکین کار می کند. لایه DLRL یا Data-Local Reconstruction Layer کار خود را با ارائه یک رابط کاربری برای لایه Data-Centric Public-Subscription انجام می دهد.

AMQP

پروتکل Queaching Advanced یا AMQP یک پروتکل لایه کاربرد است. این پروتکل اساساً پیام محور است و برای محیط های میان افزاری طراحی شده است. پروتکل پیام رسانی AMQP  به عنوان یک استاندارد بین المللی تأیید شده است. زنجیره پردازش پروتکل AMQP  از 3 مؤلفه تشکیل شده است و آنها عبارتند از Exchange ، Message Queue و Binding.

قسمت Exchange با دریافت پیام و قرار دادن آنها در صف کار می کند. کار Message Queue ذخیره پیام است و اطلاعات را تا زمانی که پیام ها با اطمینان توسط برنامه مشتری تنظیم نشوند ، ذخیره می کند. کار ، مؤلفه Binding ، بیان ارتباط بین مؤلفه Exchange و کامپوننت Message Queue است.

 source: https://networklessons.com/cisco/evolving-technologies/iot-standards-and-protocols

https://www.ubuntupit.com/top-15-standard-iot-protocols-that-you-must-know-about/