作者：趙小飛
導讀
物聯網資料的價值化，其起點是資料要能夠快速、有效、準确擷取，僅僅将裝置連接配接起來遠遠不足以支援裝置通信，還需要多個層面協定的協助，形成物聯網通信的“語言”，才能實作暢通通信。
近日，專注于物聯網的市場研究機構IoT Analytics釋出了其最新的《物聯網通信協定應用報告2022》，跟蹤物聯網各層協定發展現狀和未來趨勢。
目前，全球已有超過120億的物聯網連接配接，各類裝置通過物聯網連接配接，會産生大量以往很難擷取的有效資料。目前，資料作為生産要素已成為全球共識，物聯網資料的價值化具有廣闊的前景，能為各行業數字化發展提供強力支撐。然而，物聯網資料的價值化，其起點是資料要能夠快速、有效、準确擷取，僅僅将裝置連接配接起來遠遠不足以支援裝置通信，還需要多個層面的協定的協助，形成物聯網通信的“語言”，才能實作暢通通信。
多層級成熟的協定，助力物聯網應用落地
實作萬物互聯，相應的互聯互通協定必不可少。協定是一組能夠在網絡環境中實作不同機器或裝置的有效通信、資料交換的規則，類似于人們之間用來交流的語言，需要通過一些方式，使交流語言統一，進而實作有效交流。
在互聯互通方面，物聯網的架構也參考了計算機網絡經典的五層架構，即實體層、資料鍊路層、網絡層、傳輸層、應用層，每一層都需要有專門的協定，才能實作物聯網應用落地。常用的物聯網協定包括：
實體層：根據計算機網絡對于實體層的定義，一台計算機要想通路其他計算機，首先要做是把這台計算機和其他計算機連起來，通過光纜、雙絞線、無線電波等方式實作計算機之間的互相連接配接，這些硬體就構成了網絡的實體層。對于物聯網來說，USB、序列槽通信協定等構成了實體層的主要協定。USB（通用串行總線），是一個外部總線标準，用于規範電腦與外部裝置的連接配接和通訊；序列槽通信協定一般包括RS-232、RS-422和RS-485等，規定了資料包的内容，包含起始位、主體資料、校驗位及停止位，雙方需要約定一緻的資料包格式才能正常收發資料的有關規範。
資料鍊路層：資料鍊路層協定是我們比較熟悉的各類通信協定，既包括2G/3G/4G/5G/NB-IoT、LoRaWAN、Sigfox等遠距離通信協定，也包括WiFi、藍牙、Zigbee、NFC等近距離通信協定。由于這些協定具有一定的技術門檻，且形成相應的産業生态和技術陣營，這一層的協定目前已成為物聯網領域最為熱門的領域，也驅動物聯網連接配接數的快速增長。
網絡層和傳輸層：包括IPv4、IPv6這些網際網路協定，以及在此基礎上的創新，例如6LowPan，即IPv6 overLR-WPAN（基于IPv6的低速無線個域網标準），在IEEE802 15.4規定了實體層和媒體通路控制層标準基礎上，引入IPv6滿足不同裝置制造商的裝置間的互聯和互操作性，制定統一的網絡層标準。
應用層：應用層主要包括MQTT協定、CoAP協定等，其中MQTT提供了訂閱/釋出兩種消息模式，更為簡約、輕量，易于使用，特别适合于受限環境（帶寬低、網絡延遲高、網絡通信不穩定）的消息分發；CoAP是一種在物聯網世界的類Web協定，适用于需要通過标準網際網路網絡進行遠端控制或監控的小型低功率傳感器、開關、閥門和類似的元件。
物聯網協定呈現出5個特點
針對物聯網協定，IoT Analytics調研了全球200名企業高管，得出目前物聯網協定呈現出的5個特點。
（1）任何一個協定能夠适配所有場景
不存在一個“放之四海而皆準”的物聯網協定，業界對此已有共識，同時這一特點也給物聯網應用造成一定的影響。IoT Analytics調研的樣本中，73%的受訪者指出，管理各種資料格式和協定延緩了他們擴充項目速度。盡管如此，企業仍然要面對多樣的物聯網協定，因為物聯網市場的碎片化，反映到物聯網協定也不例外，雖然在特定行業中，一些協定占據主導地位，但仍然不能适配所有場景。
是以，在物聯網項目應用過程中，供應商和客戶應該考慮多重因素，選擇合适的協定組合。例如，應用層的MQTT和資料鍊路層的NB-IoT 是相容的，可以在穩定的網絡中無缺陷地協同工作。然而，在一個惡劣的接收環境下，需要充分考慮物聯網裝置是否電池供電、傳輸的資料量有多大、網絡環境是否穩定、消息優先級，這些是初期需要考慮的問題。
更複雜的是，特定裝置可能隻支援專有協定，這些協定是由單個組織或個人建立和擁有，通常使它們與其他标準硬體不相容。這種情況下，就需要一個協定轉換器。是以，當被問及連接配接設定問題時，大多數受訪者提到互操作性是一個棘手的問題。
（2）越來越多技術人員采用專為物聯網設計的協定
IoT Analytics研究表明，使用專為物聯網定制的協定的連接配接份額預計将在未來兩年内實作超過11%的增速，其中MQTT和CoAP兩種協定将實作引領。這兩種協定在各方面都符合物聯網網絡的要求，它們具有輕量級（尤其是低功耗對于電池供電的裝置至關重要）、開銷低（消息大小更小）的特點，非常适合傳感器網絡的應用。對于裝置到中間件之間的連接配接場景，MQTT在未來兩年的連接配接份額預計會增加29%以上；在中間件和應用程式之間的連接配接場景，CoAP是預計增長最快的物聯網協定，未來兩年内預計将增長30%以上。
（3）軟體對于管理物聯網連接配接變得越來越重要
軟體作為連接配接設定的組成部分，随着物聯網協定的興起，其重要性不斷增長。過去10到15年中，由于軟體功能的發展，連接配接變得更為簡單，大多數項目都是在内部完成的，包括資料分析和可視化。與此同時，出現了管理連接配接的各類新工具，物聯網平台、協定轉換器和其他中間件等工具是解決連接配接難題的組成部分。例如，針對物聯網平台，大多數受訪者表示其都在采用微軟Azure IoT或AWS IoT等平台工具，協定轉換器方面，PTC Kepware和Matrikon是使用最多的工具。
（4）在選擇新協定時，易用性和可靠性是最重要的因素
找到适合每個項目需求的正确物聯網協定至關重要。例如，MQTT更加集中，更适合低帶寬、遠端位置的連接配接；相比之下，DDS是分散的，功能更豐富，可以适應高性能網絡。是以，在協定選擇時，需要比較潛在的物聯網協定及其屬性。根據IoT Analytics的研究，協定的易用性是最具影響力的因素，排在20多種特征中最首要的位置。另外，可靠性也受到高度重視。
（5）對物聯網協定選擇的決策已經成為多方聯合推進的工作
物聯網應用的特征會影響決策過程，并有利于特定的協定，決策者必須對它們進行詳細的評估。IoT Analytics調研報告顯示，88%的受訪者表示，董事會/管理層擁有最終決策權，這一事實凸顯了物聯網協定的選擇決策對公司的重要意義。物聯網協定的選擇是一項艱巨的任務，涉及許多利益相關方，IoT Analytics調研的結果顯示，六個部門參與了這一過程，包括IT/技術部門和财務部門。同時，不同國家/地區針對物聯網協定選擇的決議有明顯的差異，北美公司對物聯網協定的選擇似乎有一個更具協作性的戰略，相反，94%的歐洲受訪者認為董事會/管理層是新物聯網協定的決策者。
物聯網的項目部署是一個相對長期的過程，前期一些決策會影響物聯網項目是否能夠最終成功，物聯網協定選擇也是前期決策的一個關鍵點，随着聯網裝置數量的增加，物聯網協定采用的重要性持續增長。