Som oftest har næringslivet oppmerksomheten rettet mot kommunikasjon. Mens samhandlingen mellom enheter, IoT-sensorer, gateways, servere og brukerapplikasjoner er essensielt for IoT, vil kommunikasjonen bryte sammen uten de riktige IoT-protokollene.
Protokollenes rolle i IoT
Protokoller fungerer som et felles språk for at nettverksenheter som servere, gateways, rutere, applikasjoner og tilkoblede IoT-enheter skal kunne snakke sammen. En protokoll beskriver et sett med regler som begge parter må følge for å kommunisere effektivt. Disse reglene bestemmer blant annet samhandlingens natur, hvilke verdier og egenskaper som overføres, hvilke metoder som brukes for å motta og behandle data og hvilke sikkerhetstiltak som er anvendt.
IoT-protokoller er en integrert del av teknologistakken for IoT. Uten IoT-protokoller og -standarder vil maskinvaren være ubrukelig. Dette skyldes at IoT-protokoller legger til rette for utveksling av data og kommandoer på tvers av ulike enheter, noe som gjør at sluttbrukerne kan få nyttig informasjon ut av det, og samhandle med og styre enhetene.
Hvorfor er IoT-protokoller viktige?
IoT-protokoller er avgjørende for funksjonalitet og samhandling mellom IoT-systemer. De sørger for at kommunikasjonen mellom enheter er standardisert, pålitelig og trygg, slik at ulike enheter og systemer kan arbeide sammen sømløst. Protokollene du velger avgjør kompleksiteten i applikasjonen din, og bidrar til å prioritere tjeneste- og ytelsesegenskaper som hastighet, klarhet, strømforbruk og sikkerhet.
Hvor mange IoT-protokoller finnes det?
Kortsagt veldig mange. IoT er et heterogent system med mange forskjellige smarte enheter, protokoller og applikasjoner. Ulike prosjekter og brukstilfeller krever ulike enheter og protokoller. For eksempel vil et IoT-nettverk som samler inn værdata over et stort område ha behov for et stort antall sensorer med lavt strømforbruk, og prioritere energieffektivitet over hastighet eller sikkerhet. På den andre siden vil et IoT-system med medisinske sensorer i ambulanser som overfører pasientdata til sykehus prioritere hastighet og sikkerhet, noe som vil kreve kraftigere og sikrere protokoller.
Eksperter har kategorisert IoT-arkitektur i flere lag for å forenkle vedlikehold og fremme samhandling mellom lag. Et av de beste rammeverkene for å kunne forstå IoT-lag er OSI-modellen (Open Systems Interconnection), som definerer sju lag i en ovenfra-ned arkitektur.
Lag i OSI-modellen
-
Fysisk lag: Består av maskinvare som nettverkskabler og mobiltårn.
-
Datalinklag: Korrigerer feil og knytter enheter sammen for dataoverføring.
-
Nettverkslag: Koordinerer dataoverføring og ruterpakker.
-
Transportlag: Transporterer datapakker.
-
Sesjonslag: Planlegger kommunikasjonssesjoner mellom enheter.
-
Presentasjonslag: Krypterer og transformerer data for leselig presentasjon i applikasjonslaget.
-
Applikasjonslag: Omfatter mobiler og nettapplikasjoner som samhandler med IoT-enheter.
Eksperter forenkler også IoT-arkitekturen i modeller med tre, fire eller fem lag, som alle er sammenlignbare med OSI-strukturen. For eksempel vil en trelagsmodell inkludere applikasjonslaget, nettverk/internett og persepsjons-/sanselagene. En firelagsmodell vil legge til transportlaget, mens en femlagsmodell også vil ha med et lag for forretnings-/dataanalyser for anvendelig kunnskap.
Kategorier av IoT-protokoller
-
Applikasjonsprotokoller for IoT
-
Bransjespesifikke applikasjonsprotokoller for IoT
-
IoT-protokoller for forbrukerenheter
-
Transportprotokoller for IoT
-
IoT-protokoller i nettverkslaget
-
IoT-protokoller for fysiske lag og datalinklaget
-
Sikkerhetsprotokoller for IoT
Du kan ta kontakt med våre spesialister for råd om hvordan din løsning for IoT-konnektivitet påvirker valg av protokoll.
Applikasjonsprotokoller for IoT
MQTT (Message Queueing Telemetry Transport)
MQTT er en enkel kommunikasjonsprotokoll som er designet for IoT- og M2M-applikasjoner. Den passer best på fjerntliggende steder eller der det er begrenset båndbredde. Den bruker en publiser/abonner-arkitektur, der applikasjoner kan publisere eller abonnere på tema, og en MQTT-formidler (broker) legger til rette for informasjonsoverføring.
Eksempel: En sensor for forebyggende vedlikehold på en oljerigg oppdager endringer i vibrasjoner og publiserer dataene via MQTT: MQTT-formidleren videresender disse dataene til en tilknyttet applikasjon, som utløser varsler når det er nødvendig.
HTTP (HyperText Transfer Protocol)
HTTP brukes mye for navigasjon på nettsider og REST-API-er, som gjør at nettutviklere kan sende data via HTTP POST-forespørsler. Til tross for at den er forbindelsesløs og har høyere dataforbruk, er HTTP egnet for brukstilfeller med færre data og batteribegrensninger.
WebSocket
WebSocket er en toveis kommunikasjonsprotokoll som gir mulighet for overføring av data i sanntid med lav latenstid og minimal dataoverføring, noe som gjør den egnet for IoT-applikasjoner med behov for hyppig utveksling av store datamengder.
AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)
AMQP er en åpen kilde-protokoll som er utformet for samhandling mellom systemer, enheter og applikasjoner. Den gir ofte flere rutermuligheter enn MQTT, men er mer kompleks og medfører mer overføring av data.
CoAP (Constrained Application Protocol)
CoAP er utformet for laveffektsnettverk med tap av informasjon, og settes ofte sammen med UDP for økt effektivitet. Den er egnet for applikasjoner som smarte strømmålere, der batterisparing er avgjørende.
LwM2M (Lightweight Machine-to-Machine)
LwM2M bygger på CoAP, og gir effektiv kommunikasjon med lavt strømforbruk, i tillegg til funksjoner som enhetsstyring og provisioning, og bruker protokoller som UDP, TCP og SMS for datatransport.
XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol)
XMPP er bygget på XML, og var opprinnelig beregnet på direktemeldinger, men brukes nå i tilrettelegging av kommunikasjon av strukturerte data mellom plattformer, til tross for at den er mindre optimalisert for enheter med begrenset minne.
DDS (Data Distribution Service)
DDS er en interoperativ sanntidsprotokoll for pålitelig, distribuert databehandling mellom enheter. Den bruker en publiser/abonner-mekanisme med direkte datautveksling mellom brukere (peer-to-peer), og støttes av TCP og UDP.
SMS / SMPP (Short Message Peer-to-Peer Protocol)
SMS gir mulighet for datautveksling via mobilforbindelser, og SMPP gir mulighet for programmatisk kommunikasjon med enheter via tjenesteleverandørenes SMS-sentral.
USSD (Unstructured Supplementary Service Data)
USSD, eller "Feature Codes," henter tekstbaserte data fra IoT-enheter uten dataforbindelse. Denne er imidlertid i ferd med å bli foreldet, etter hvert som operatørene faser ut nettverk med 2G og 3G.
Simple Sensor Interface (SSI) Protocol
SSI gir mulighet for enkel, strømbesparende kommunikasjon mellom IoT-sensorer og terminaler, men siden det ikke har kommet oppdateringer siden 2006, kan den snart bli foreldet.
Bransjespesifikke applikasjonsprotokoller for IoT
OCPP (Open Charge Point Protocol)
OCPP er en åpen standard for ladestasjoner for elbiler, som gir kommunikasjon med et sentralt system for sikkerhet, transaksjoner, diagnostisering og enhetsstyring.
IEC 62056
Dette settet med standarder fra International Electrotechnical Commission definerer datautveksling for strømmålere, og tar sikte på internasjonal standardisering.
OBD2/CAN Bus
OBD2- og CAN Bus-protokoller definerer kommunikasjon mellom kjøretøysystemer og diagnoseporter, og brukes vanligvis til å innhente telematikk om kjøretøyet.
OPC UA
OPC Unified Architecture er en fleksibel protokoll for industriell IoT, og legger til rette for datautveksling mellom tilkoblede sensorer og skyen.
Wireless M-bus
Denne europeiske standarden er utformet for kommunikasjon fra smarte strømmålere, egner seg godt for innendørs kommunikasjon og blir mye brukt i Europa, til tross for at den mangler en sertifiseringsstandard.
IoT-protokoller for forbrukerenheter
Matter
Matter er utviklet av Google, Apple, Amazon, Samsung SmartThings og Zigbee Alliance, og gir bedre kompatibilitet mellom enheter i smarte hjem fra ulike leverandører.
Weave
Weave ble opprinnelig laget for Nest-produkter (kjøpt opp av Google), og legger til rette for IoT-kommunikasjon via ulike nettverkstyper, inkludert Ethernet, Wi-Fi og Bluetooth Low Energy.
Homekit Accessory Protocol (HAP)
Apples HAP gjør at tredjepartsenheter kan kommunisere med Apple-produkter, og gir mulighet for styring av enheter i smarte hjem gjennom Apples grensesnitt.
KNX
KNX er en åpen standard for bygningsautomatisering, fungerer med ulike forbindelser, og er avledet av flere europeiske protokoller.
X10
X10 ble utviklet i 1975, og er fortsatt i bruk for fjernstyring av husholdningsenheter via kraftlinjekommunikasjon (PLC) og RF.
Z-Wave
Dette er en protokoll for smarte hjem som bruker integrering av nettverk for å koble enheter til en sentral base. Z-Wave tilbyr større rekkevidde enn Bluetooth og lavere strømforbruk enn Wi-Fi.
Transportprotokoller for IoT
UDP (User Datagram Protocol)
UDP prioriterer hastighet framfor pålitelighet, noe som gjør den ideell for tidssensitive applikasjoner som strømming av videoer og IP-telefoni (VoIP).
TCP (Transmission Control Protocol)
TCP sørger for nøyaktig dataleveranse, og prioriterer pålitelighet over hastighet. Den er derfor egnet for applikasjoner hvor dataintegritet er viktig.
IoT-protokoller for nettverkslaget
IP (Internet Protocol)
IP tildeler adresser til nettverksenheter, noe som gir mulighet for ruting av datapakker på tvers av ulike nettverk.
IoT-protokoller for fysiske lag og datalinklag
Wi-Fi
Wi-Fi skaper lokale nettverk (LAN) for tilkobling av enheter, men er kanskje ikke ideell for IoT på grunn av signalforstyrrelser og høyere strømforbruk.
LTE (Long Term Evolution)
LTE brukes til høyhastighetsdata for multimediaapplikasjoner, men er dyr og lite egnet for batteridrevne IoT-enheter. LTE CAT-1 er et enklere og mindre kostbart alternativ.
GSM
Til tross for alderen er GSM fortsatt mye i bruk for IoT grunnet lite kompleksitet og lav pris, men framtiden er usikker etter hvert som 2G-nettverkene fases ut.
GPRS
GPRS er en forbedring av 2G, og tilbyr høyere datahastighet og internettilgang som alltid er aktiv.
UMTS
UMTS er synonymt med 3G, og gir større båndbredde og effektivitet enn GSM. Den risikerer også å bli foreldet etter hvert som operatørene legger ned 3G-nettverkene.
5G
5G tilbyr ultrahøy hastighet, men er fortsatt umodent for IoT som følge av enhetskostnader og energiforbruk.
NB-IoT
NB-IoT is en rimelig LPWAN-teknologi for mobilkommunikasjon som er kjent for sin lange batteritid og gode signalstyrke, noe som gjør den ideell for IoT-enheter i områder som er vanskelig tilgjengelige, som under jorden, innendørs og i fjerntliggende strøk. Den har lavt strømforbruk og et stort dekningsområde, noe som gir betydelige kostnadsbesparelser for virksomheter innenfor data- og enhetsstyring.
LTE-M
LTE-M (Long-Term Evolution for Machines) er en svært effektiv kommunikasjonsteknologi som gir lavt strømforbruk, bred dekning og høy pålitelighet, noe som gjør den ideell for IoT-enheter. Den støtter enheter med lavt strømbehov, og gjør at de kan brukes i mange år på en enkelt batterilading, selv i fjerntliggende og på vanskelig tilgjengelige steder. LTE-M tilbyr sikre kommunikasjonskanaler, og bygger på de moderne sikkerhetsstandardene i LTE-nettverk. Den er også kostnadseffektiv på grunn av sitt minimale behov for infrastruktur. Denne teknologien passer godt i mange ulike applikasjoner, inkludert smarte byer, logistikk og industriproduksjon, gir bedre driftseffektivitet og mulighet for overvåking av enheter i sanntid.
NFC (Near Field Communication)
NFC, eller nærfeltskommunikasjon, gir mulighet for konnektivitet over korte avstander, og er egnet for kontaktløs betaling og lignende bruksområder.
PLC (Power Line Communication)
PLC bruker eksisterende kraftlinjer til dataoverføring, og tilbyr en enkel, men upålitelig konnektivitetsløsning.
MIoTy
MIoTy bruker telegramdeling og feilretting for effektiv industriell IoT-konnektivitet i stor skala.
LoRa and LoRaWAN
LoRa gir robust signalstyrke og sikkerhet, mens LoRaWAN kobler enheter til et nettverk, og er egnet for IoT-enheter med lavt strømforbruk som dekker store områder.
Sigfox
Sigfox tilbyr kommunikasjon av mindre datamengder over store avstander. Den er egnet for enkle IoT-applikasjoner, men begrenset av en beskjeden meldingsstørrelse.
Neocortec
Neocortecs integrerte nettverksprotokoll legger vekt på enkelhet og pålitelighet, og krever at produsentene styrer sin egen infrastruktur.
Weightless
Weightless er en LPWAN-teknologi som tilbyr effektiv, kollisjonsfri dataoverføring over lange avstander, selv om det kun er Weightless-P-standarden som er aktivt utviklet.
Sikkerhetsprotokoller for IoT
IPSec (Internet Protocol Security)
IPsec sikrer nettverkskommunikasjon i IP-laget, og passer for kraftige gateways, men ikke for lavintensive IoT-enheter.
OpenVPN (Open Virtual Private Network)
OpenVPN skaper sikre VPN-nettverk, som er avgjørende for fjernvedlikehold og feilsøking knyttet til IoT-enheter.
TLS (Transport Layer Security)
TLS sikrer internettkommunikasjon ved å autentisere klienter og servere og kryptere dataoverføringer, og baserer seg på sertifikatutstedere for å bekrefte enheter.
Slik kommer du i gang med IoT-konnektivitet
Com4 tilbyr global IoT-konnektivitet som har flere lag med sikkerhet. Våre IoT SIM-kort kan brukes i over 750 nettverk i mer enn 190 land, noe som gir fleksible og skalerbare løsninger. Når du vurderer hvilke protokoller og standarder din applikasjon trenger, bør du også vurdere de mulighetene som ligger i trådløs IoT. Våre IoT-eksperter diskuterer gjerne hva som vil være de beste alternativene for din løsning.
Ta kontakt med våre eksperter for tilpassede råd om dine behov for IoT-konnektivitet, og finn ut hvordan Com4 kan hjelpe deg og din virksomhet å vokse.
