5、物联网网络与计算的可扩展性

物联网网络与计算的可扩展性

1. 物联网通信技术与协议

1.1 通信技术

3GPP LTE 机器类型通信（MTC）专为物联网设计，它能实现众多设备同时连接，无干扰、可靠性高且覆盖范围广，可在同一基础设施上服务低数据速率、对延迟敏感的应用以及高数据速率应用。LTE MTC 针对需要广泛覆盖、高可靠性和强大安全性，但又不需要高数据速率的应用，对电池寿命、成本和覆盖范围进行了优化。它可以与现有的 4G LTE 移动宽带服务共存，采用约 1MHz 的窄带操作，峰值数据速率低于 2 Mbps，能降低设备成本和复杂性，并改善部署在室内或地下等无线电信号不佳位置的机器的覆盖范围。

1.2 应用层协议

虽然 IP 连接并非确保机器对机器通信的必要条件，但许多标准在其规范中包含 IP，以便轻松将设备连接到互联网。不过，这不足以确保物联网应用层的互操作性。由于物联网中的通信节点资源有限（内存、中央处理器、电池），在 IP 层需要高效的数据传输机制。以下是几种相关的应用层协议：
- MQTT（消息队列遥测传输） ：基于代理模型的发布 - 订阅消息系统，每个消息开销约 2 字节，适用于有损和间歇性连接的网络，设计用于在 TCP 上运行，适用于需要从互联网后端服务器进行监控和控制的小型设备大型网络，但不适用于设备到设备的传输。
- CoAP（受限应用协议） ：由 IETF 倡导的应用层协议，以 HTTP 语义为模型提供 RESTful 应用协议，但占用空间小得多。请求和响应通过用户数据报协议（UDP）使用 CoAP 消息异步交换，对所有报头、方法和状态代码进行二进制编码，从而减少协议