Explicação pormenorizada e comparação dos protocolos MQTT e CoAP

Nos últimos anos, a banda larga móvel desenvolveu-se rapidamente e abrangeu mais de 2 mil milhões de clientes. Cada vez mais pessoas, organizações e instituições aderiram ao mundo totalmente conectado. Também vimos que os óculos inteligentes, os electrodomésticos, os elevadores de valor acrescentado e vários terminais de máquinas estão ligados às actividades humanas, e as "coisas" ligadas à rede também estão a crescer rapidamente. Com o acesso de um grande número de "coisas", a indústria da Internet das Coisas também está a crescer. No entanto, a indústria da Internet das Coisas enfrenta alguns desafios no processo de desenvolvimento. Quais são os desafios específicos? Vamos dar uma olhadela juntos!

O primeiro desafio: o ciclo de lançamento de novas empresas é longo

Os colectores de terminais IoT referem-se normalmente àqueles que têm acesso às suas próprias plataformas, e a fragmentação das aplicações é grave, conduzindo a problemas como longos ciclos de desenvolvimento de produtos e lançamentos lentos de produtos.

O segundo desafio: normas incoerentes e integração difícil

Existem muitos fabricantes de sensores terminais, numerosos protocolos de comunicação, normas inconsistentes e uma integração difícil.

O terceiro desafio: ligações de rede complexas

O ambiente IoT é relativamente complexo, com muitos tipos de redes. Os fabricantes que desenvolvem terminais têm de se adaptar a muitos protocolos, e o limiar para os fabricantes entrarem no domínio da IoT é elevado.

A concentração na competitividade principal e o desenvolvimento de negócios IoT requerem uma plataforma com acesso a terminais dissociados, capacidades abertas e suporte seguro e fiável.

As principais funções da plataforma de gestão de ligações IOT dividem-se em duas partes:

A primeira função: dissociar o acesso aos terminais, abrir o acesso aos terminais e reduzir os custos de desenvolvimento dos terminais dos fabricantes.

A segunda função é a abertura de capacidades: expansão de aplicações comerciais abertas, fornecendo uma interface API unificada para facilitar o desenvolvimento de aplicações pelos fabricantes.

Quando se trata de plataformas de gestão de ligações IoT, existem dois protocolos IoT importantes, o MQTT e o CoAP. Estes dois importantes protocolos IoT, MQTT e CoAP, são semelhantes a estes dois protocolos e são familiares a todos, bem como o HTTP (Hypertext Transfer Protocol). É o protocolo de rede mais utilizado na Internet. Embora os ficheiros WWW devam respeitar esta norma, o MQTT e o CoAP são atualmente os protocolos de rede mais utilizados na Internet das Coisas.

A plataforma fornece normalmente MQTT e CoAP, bem como a interface de rede do protocolo HTTP anteriormente mencionada, para facilitar a adaptação e o acesso dos dispositivos terminais.

1. MQTT

O nome completo em inglês do MQTT é Message Queuing Telemetry Transport, e o seu nome em chinês é Message Queuing Telemetry Transport. Baseia-se em TCP/IP e é um protocolo de mensagens instantâneas desenvolvido pela IBM. O protocolo MQTT adopta um modelo de trabalho de subscrição-publicação. O cliente pretende subscrever informações de interesse para o servidor e o servidor envia as informações para o cliente que subscreveu esse tipo de informações.

O MQTT utiliza um método de ligação longo e tem um mecanismo de "heartbeat keep-alive" para reduzir a sobrecarga de reconstrução da cadeia. Suporta a notificação de mensagens em tempo real e tem um conteúdo push rico. No entanto, o mecanismo de pulsação não permite que o dispositivo entre em modo de suspensão e o dispositivo consome mais energia.

Depois de compreender o seu modo de funcionamento e o método de ligação, vamos analisar as vantagens do protocolo de comunicação MQTT:

(1) O protocolo MQTT é simples

(2) Ligeiro

(3) As mensagens podem ser tão curtas como 2 bytes

(4) Baixos requisitos para a configuração do equipamento terminal

(4) Adequado para situações em que os recursos da CPU e de outros equipamentos de hardware são limitados, ajudando a reduzir os custos do terminal

As caraterísticas do MQTT são muito coerentes com os requisitos do domínio da Internet das Coisas. Atualmente, as soluções para casas inteligentes utilizam principalmente o protocolo MQTT.

2. Protocolo CoAP

O nome em inglês do protocolo CoAP é Constrained Application Protocol, e o nome em chinês é: Restricted Application Protocol (Protocolo de Aplicação Restrita). O CoAP foi especificamente concebido para a comunicação com dispositivos com recursos limitados, como nós de sensores e redes NB-IoT/LoRa. O CoAP foi desenvolvido a partir do protocolo HTTP. O protocolo CoAP também adopta um modo de funcionamento de pedido-resposta. O cliente envia um pedido e o servidor responde.

A camada de transporte CoAP utiliza o protocolo UDP para reduzir a sobrecarga da rede e suportar funções de multicast. Para compensar a falta de fiabilidade da transmissão UDP, o CoAP dispõe de um mecanismo de retransmissão de mensagens. Para ultrapassar as desvantagens do HTTP em ambientes restritos, o CoAP tem em conta tanto a otimização do comprimento dos dados como o fornecimento de uma comunicação fiável.

O cabeçalho CoAP é comprimido, o formato da mensagem é simples e a mensagem pode ser muito curta. A mensagem CoAP mais pequena tem apenas 4 bytes.

3. Comparação entre MQTT e CoAP

Vamos comparar os dois protocolos, MQTT e CoAP.

Ao contrário do MQTT, o CoAP não suporta ligações longas e não necessita de enviar continuamente mensagens de heartbeat. Quando não há atividade, o dispositivo não precisa de enviar mensagens para o exterior. Quando há atividade, o dispositivo precisa de acordar primeiro e a natureza em tempo real das mensagens não é boa. Em comparação com o MQTT, o CoAP é mais adequado para dispositivos que requerem um mecanismo de suspensão e despertar em cenários IoT. O dispositivo pode estar em modo de suspensão durante muito tempo, poupando energia. Uma bateria pode ser utilizada durante 10 anos ou mais. Atualmente, é utilizado principalmente em contadores de água inteligentes e contadores de eletricidade inteligentes. Agricultura inteligente, estacionamento inteligente e outras soluções.

No ambiente IoT, as plataformas IoT também serão classificadas de acordo com os níveis de serviço. As plataformas IoT dividem-se principalmente em quatro tipos de plataformas principais: plataforma de gestão de dispositivos, plataforma de gestão de ligações, plataforma de utilização de aplicações e plataforma de análise empresarial.

(1) Plataforma de gestão de equipamentos

Destina-se principalmente ao acesso a dispositivos IoT, à recolha de dados, à monitorização e manutenção do estado do equipamento, etc.

(2) Plataforma de gestão da ligação

Gestão do ciclo de vida do cartão SIM, monitorização do estado, diagnóstico de falhas, etc.

(3) Plataforma de utilização de aplicações

Isto é, ajudar os criadores de aplicações IoT a desenvolverem e implementarem rapidamente as aplicações IoT de que necessitam, etc.

(4) Plataforma de análise comercial

Depois de recolher todos os tipos de dados relevantes, a plataforma efectua o processamento da classificação, analisa e fornece relatórios de dados e outros serviços.

Outra introdução

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