Πρωτόκολλα IoT και η αρχιτεκτονική τους

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Τώρα παντού ακούμε τη λέξη IoT. Στην πραγματικότητα, τι είναι, πώς λειτουργεί και πώς απλοποιεί την καθημερινή μας ζωή θα συζητήσουμε σε αυτό το άρθρο. Ας ξεκινήσουμε με τον ορισμό του IoT. Πολλαπλές ηλεκτρονικές συσκευές που είναι εξοπλισμένες με μια μοναδική διεύθυνση IP και επικοινωνούνται μέσω διαδικτύου ονομάζονται Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) . Με πολλούς τρόπους, μπορούμε να ορίσουμε το IoT, αλλά τελικά, σε αυτήν την τεχνολογία, μπορούμε να ελέγξουμε τον αριθμό των ηλεκτρονικών συσκευών μέσω μιας μόνο συσκευής με τη βοήθεια του Διαδικτύου. Εδώ, οι ηλεκτρονικές συσκευές στην τεχνολογία IoT θα πρέπει να έχουν αισθητήρες και θα πρέπει να ανιχνεύει το σήμα μέσω ηλεκτρικά και να λειτουργεί σύμφωνα με αυτό. Και τα αισθητήρια δεδομένα μεταφέρονται στην άλλη συσκευή μέσω του Διαδικτύου. Το IoT θα κάνει τη ζωή μας τόσο απλή και ακριβή. Η παρούσα τεχνολογία έχει τεράστιες ευκαιρίες απασχόλησης και εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές εξελίξεις. Παραδείγματα για συσκευές IoT όπως ένα έξυπνο ρολόι, έξυπνα ηχεία, έξυπνες τηλεοράσεις, Amazon Alexa, συσκευές Google Home είναι συσκευές συνδεδεμένες στο Διαδίκτυο και αποτελούν παραδείγματα του IoT. Αυτό το άρθρο συζητά τι είναι το IoT , Πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές IoT.

Τι είναι τα πρωτόκολλα IoT;

Τώρα έρχεται η ενδιαφέρουσα ερώτηση, πώς αυτές οι συσκευές μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους στο IoT; και πώς λειτουργεί το IoT; Λοιπόν, πώς εμείς οι άνθρωποι μπορούμε να επικοινωνούμε μεταξύ μας, όπως αυτές οι συσκευές, αυτό μπορεί να επικοινωνεί με άλλες συσκευές μέσω πρωτοκόλλων που είναι γνωστά ως πρωτόκολλα IoT. Το πρωτόκολλο ορίζεται ως ένα σύνολο κανόνων και οδηγιών ρύθμισης που έχουν τον τρόπο αντίδρασης για εντολές από άλλη συσκευή. Αυτά τα πρωτόκολλα είναι πολύ σημαντικά ενώ βρίσκονται σε συσκευές επικοινωνίας. ο πρωτόκολλα γενικής χρήσης όπως CDMA, WAP, κ.λπ. δεν είναι κατάλληλα για αυτό το συγκεκριμένο Τεχνολογία IoT . Αυτή η τεχνολογία χρειάζεται μερικά πιο ισχυρά πρωτόκολλα.




Μερικά από τη λίστα των ειδικών πρωτοκόλλων IoT

  • MQTT - Πρωτόκολλο μεταφοράς τηλεμετρίας ουράς μηνυμάτων
  • DDS - Υπηρεσία διανομής δεδομένων
  • AMQP - Προηγμένο πρωτόκολλο ουράς μηνυμάτων
  • Πρωτόκολλο περιορισμένης εφαρμογής CoAP

Τώρα ας συζητήσουμε λεπτομερώς για Επισκόπηση πρωτοκόλλου IoT

1). Πρωτόκολλο μεταφοράς ουράς τηλεμετρίας ουράς μηνυμάτων

Η επικοινωνία μεταξύ μηχανών και μηχανών μπορεί να γίνει με αυτό το MQTT. Αναπτύχθηκε από την IBM. Το πρωτόκολλο μεταφοράς τηλεμετρίας ουράς μηνυμάτων είναι ένα πρωτόκολλο ανταλλαγής μηνυμάτων. Αυτό το πρωτόκολλο συλλέγει τα δεδομένα από τις συσκευές και προωθεί στο δίκτυο. Έτσι, η σύνδεση μεταξύ των συσκευών και του δικτύου μπορεί να γίνει με αυτό το πρωτόκολλο. Είναι ένα απλό πρωτόκολλο που στέλνει τα δεδομένα από τους αισθητήρες σε συσκευές και μετά προς το δίκτυο . Αυτό είναι το κορυφαίο πρωτόκολλο του μοντέλου αναφοράς πρωτοκόλλου TCP / IP. Τα τρία στοιχεία στο Πρωτόκολλο MQTT σε IoT . Είναι συνδρομητές, εκδότες και έμποροι / μεσίτες. Τα δεδομένα μπορούν να ανταλλάσσονται μεταξύ συνδρομητή και εκδότη. Ο έμπορος / μεσίτης επιτρέπει τη σύνδεση ασφάλειας μεταξύ του συνδρομητή και του εκδότη. Το MQTT τρέχει πάνω από το μοντέλο TCP / IP. Λόγω αυτού του πρωτοκόλλου MQTT δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλους τους τύπους εφαρμογών IoT.



mqtt-πρωτόκολλο

mqtt-πρωτόκολλο

2). Προηγμένο πρωτόκολλο ουράς μηνυμάτων (AMQP)

Αυτή η προηγμένη ουρά μηνυμάτων είναι ένα κατάλληλο πρωτόκολλο για περιβάλλοντα μεσαίου λογισμικού προσανατολισμένου στα μηνύματα. Αυτό αναπτύχθηκε από τον John Hara από την JP Morgan Chase, Λονδίνο. Αυτό Πρωτόκολλο επικοινωνίας IoT χρήσιμο για την ανταλλαγή αξιόπιστων μηνυμάτων μπορεί να γίνει με αυτό το AMQP.

Ο εκδότης μπορεί να επικοινωνήσει με τον συνδρομητή μέσω της εταιρείας κινητής τηλεφωνίας AMQP. Τα μηνύματα από τον εκδότη μπορούν να αποθηκευτούν στην εταιρεία κινητής τηλεφωνίας AMQP και σύμφωνα με την ουρά και την παραγγελία μηνυμάτων, θα προωθηθούν στον σχετικό συνδρομητή με σωστή γραμμή συστήματος ασφαλείας. Το AMQP έχει τις ακόλουθες τρεις δυνατότητες που το καθιστούν πιο αξιόπιστο και ασφαλές. Αυτό το πρωτόκολλο έχει την παρακάτω αλυσίδα επεξεργασίας.


πρωτόκολλο amqp

πρωτόκολλο amqp

Ανταλλαγή: Λαμβάνει τα μηνύματα από τους εκδότες και με βάση τις προτεραιότητες που προωθούνται σε ουρές μηνυμάτων.

Ουρά μηνυμάτων: Αποθηκεύει τα μηνύματα έως ότου επεξεργαστούν σωστά με λογισμικό πελάτη.

Δεσμευτικός: Η σύνδεση μεταξύ της ανταλλαγής και της ουράς μηνυμάτων θα δηλώνεται από αυτό το δεσμευτικό στοιχείο.

3). Υπηρεσία διανομής δεδομένων (DDS)

Αυτό το πρωτόκολλο είναι ένα πρότυπο IoT το οποίο αναπτύχθηκε από την Object Management Group (OMG). Αυτό το DDS μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μικρές συσκευές που καταλαμβάνουν λιγότερη περιοχή καθώς και στο cloud. Αυτό είναι ένα πρωτόκολλο middleware (βρίσκεται μεταξύ λειτουργικό σύστημα και εφαρμογή) και API (Διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών) που επιτρέπει τη σύνδεση δεδομένων μεταξύ συσκευών. Αυτή η αρχιτεκτονική είναι καταλληλότερη για εφαρμογή IoT. Αυτό το λογισμικό πρωτοκόλλου είναι το καλύτερο για ανταλλαγή πληροφοριών και γρήγορη ενοποίηση δεδομένων σε συστήματα IoT. Αυτό υποστηρίζει το σημαντικό λογισμικό γλώσσες προγραμματισμού . Με αυτά τα δεδομένα μπορεί να γίνει επεκτάσιμη, σε πραγματικό χρόνο και αξιόπιστη επικοινωνία Κατανομή Υπηρεσία (DDS).

πρωτόκολλο dds

πρωτόκολλο dds

Αυτό το πρότυπο DDS έχει δύο επίπεδα. Αυτοί είναι:

  • Data-Centric Publish-Subscribe (DCPS)
  • Επίπεδο τοπικής ανακατασκευής δεδομένων (DLRL)

Το επίπεδο DCPS παρέχει τις πληροφορίες σε όλους τους συνδρομητές, ενώ το DLRL παρέχει τη διεπαφή στις λειτουργίες του DCPS.

4). Πρωτόκολλο περιορισμένης εφαρμογής (CoAP)

Αυτό το πρωτόκολλο είναι ένα πρωτόκολλο χρησιμότητας διαδικτύου για τα λίγα (περιορισμένα) gadget IoT. Είναι χρήσιμο στις περισσότερες εφαρμογές IoT. Αρχικά, το CoAP χρησιμοποιείται στο μηχάνημα για μηχανές επικοινωνιών. Το CoAP είναι το εναλλακτικό πρωτόκολλο για το HTTP. Αυτό το πρωτόκολλο έχει μια αποτελεσματική τεχνική μορφής δεδομένων ανταλλαγής XML. Είναι μια διαφορετική τεχνική της μορφής δυαδικών δεδομένων που είναι προτιμότερη από την άποψη του χώρου. Αυτό θα μπορούσε να είναι καλύτερο από το αρχείο HTML / XML απλού κειμένου. Το CoAP έχει τέσσερις διαφορετικούς τύπους μηνυμάτων. Είναι: μη επιβεβαιώσιμα, επιβεβαιώσιμα, επαναφορά και επιβεβαίωση. Για αξιόπιστη και ασφαλή μετάδοση μέσω UDP χρησιμοποιούνται επιβεβαιώσιμα μηνύματα και οι απαντήσεις μπορούν να έχουν τη μορφή αναγνώρισης. Το CoAP είναι ένα πολύ ελαφρύ πρωτόκολλο και χρησιμοποιεί DTLS (Datagram Transport Layer Security) για την παροχή περισσότερης ασφάλειας και αξιόπιστων επικοινωνιών.

Αυτά είναι τα σημαντικά πρωτόκολλα των πρωτοκόλλων του Internet of Things ή των πρωτοκόλλων IoT.

Αρχιτεκτονική πρωτοκόλλου IoT

Το πιο ενδιαφέρον σημείο εδώ είναι ότι το IoT δεν έχει ιδιαίτερη αρχιτεκτονική. Οι ερευνητές πρότειναν διαφορετικές αρχιτεκτονικές IoT. Αλλά σε αυτές τις προτεινόμενες αρχιτεκτονικές αρχιτεκτονικές τριών επιπέδων και αρχιτεκτονική πέντε στρωμάτων.

Αρχιτεκτονική IoT τριών επιπέδων

Αυτό αρχιτεκτονική εισήχθη στις πρώτες μέρες της έρευνας της τεχνολογίας IoT. Τα τρία επίπεδα είναι στην αρχιτεκτονική IoT

Αρχιτεκτονική 3 επιπέδων-iot

Αρχιτεκτονική 3 επιπέδων-iot

Επίπεδο εφαρμογής: Αυτό το επίπεδο πρόκειται να παραδώσει τη συγκεκριμένη εφαρμογή στον τελικό χρήστη. Οι συγκεκριμένες εφαρμογές μπορούν να γίνουν με αυτό το επίπεδο εφαρμογής. Παράδειγμα αυτού του επιπέδου όπως ένα έξυπνο ρολόι, ένα smartphone, μια έξυπνη τηλεόραση κ.λπ. που χρησιμοποιείται για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Επίπεδο δικτύου: Το επίπεδο δικτύου έχει σημαντικό ρόλο στην αρχιτεκτονική IoT. Συνδέεται με τις άλλες έξυπνες ηλεκτρονικές συσκευές (έξυπνα ρολόγια, διακομιστές κ.λπ.). Το επίπεδο δικτύου προορίζεται για τη μετάδοση και την επεξεργασία των δεδομένων του αισθητήρα.

Επίπεδο αντίληψης: Είναι το φυσικό στρώμα και συγκεντρώνει τα δεδομένα του περιβάλλοντος με την ανίχνευση της περιοχής με τη βοήθεια των αισθητήρων.

Αρχιτεκτονική IoT πέντε επιπέδων

Μια άλλη αρχιτεκτονική που είναι αρχιτεκτονική IoT πέντε στρωμάτων προτείνεται από τους ερευνητές που εργάστηκαν στο IoT. Σε αυτήν την αρχιτεκτονική IoT πέντε επιπέδων, τα τρία επίπεδα που είναι τα επίπεδα εφαρμογής, δικτύου και αντίληψης έχουν την ίδια αρχιτεκτονική όπως η αρχιτεκτονική IoT τριών επιπέδων. Επιπλέον, το επιχειρηματικό επίπεδο, το επίπεδο μεταφοράς και το επίπεδο επεξεργασίας είναι το νέο.

5-στρώμα-iot-αρχιτεκτονική

5-στρώμα-iot-αρχιτεκτονική

Επίπεδο μεταφοράς: Αυτό το επίπεδο προωθεί τα δεδομένα από το επίπεδο επεξεργασίας στο επίπεδο αντίληψης και αντίστροφα μέσω ασύρματων δικτύων όπως LAN, 3G και Bluetooth , και τα λοιπά.

Επίπεδο επεξεργασίας: Βρίσκεται στη μέση της αρχιτεκτονικής IoT. Έχει σημαντικό ρόλο σε αυτήν την αρχιτεκτονική IoT πέντε επιπέδων. Αυτό το επίπεδο αποθηκεύει τα δεδομένα και επεξεργάζεται τα δεδομένα που προέρχονται από το επίπεδο μεταφοράς. Αυτό το επίπεδο επεξεργασίας μπορεί να εφαρμόσει τις τελευταίες τεχνολογίες, όπως μεγάλα δεδομένα, DBMS και cloud computing, κ.λπ.

Επιχειρηματικό επίπεδο: Αυτό το επίπεδο είναι το κεφάλι της αρχιτεκτονικής IoT. Διαχειρίζεται το πλήρες σύστημα IoT ακόμη και εφαρμογές, το απόρρητο του χρήστη, τα μοντέλα κέρδους κ.λπ.

Το έξυπνο σπίτι αποτελείται από όλες τις συσκευές που συνδέονται με ένα δίκτυο και επικοινωνούν με το Διαδίκτυο. Να αναπτύξουμε ένα έξυπνο σύστημα όπως αυτό το πέντε-στρώμα Στοίβα πρωτοκόλλου IoT είναι το καλύτερο.

Αυτή η ιδέα έχει μεγαλύτερο βάρος στον τομέα της έρευνας. Και υπάρχουν τεράστιες αλλαγές που συμβαίνουν Τεχνολογία IoT από μέρα σε μέρα. Μπορούμε να κάνουμε περισσότερη έρευνα σε αυτό το πρωτόκολλο και αρχιτεκτονικές IoT. Εδώ, έχουμε συζητήσει μόνο μερικά από τα σημαντικά πρωτόκολλα IoT. Και τα λίγα τακτικά πρωτόκολλα όπως Bluetooth, WiFi, ZigBee , NFC, Cellular, WAN και μακράς εμβέλειας RFID δεν συζητούνται εδώ. Μπορείτε να λάβετε περισσότερα δεδομένα από αυτά στην πύλη μας με λέπρα.