Negli ultimi anni, la banda larga mobile ha registrato un rapido sviluppo, raggiungendo oltre 2 miliardi di utenti. Sempre più persone, organizzazioni e istituzioni sono entrate a far parte di un mondo completamente connesso. In questo mondo completamente connesso, oltre alle persone più importanti, abbiamo anche visto che occhiali intelligenti, elettrodomestici, ascensori con funzionalità avanzate e vari terminali automatici sono collegati alle attività umane, e anche il numero di “oggetti” connessi alla rete sta crescendo rapidamente. Con l’accesso di un gran numero di “cose”, anche il settore dell’Internet delle cose sta vivendo un periodo di grande espansione. Tuttavia, il settore dell’Internet delle cose deve affrontare alcune sfide nel suo processo di sviluppo. Quali sono le sfide specifiche? Diamo un’occhiata insieme!
La prima sfida: il ciclo di lancio di una nuova attività è lungo
Per "collettori di terminali IoT" si intendono solitamente coloro che dispongono di piattaforme proprie; la frammentazione delle applicazioni è grave e comporta problemi quali cicli di sviluppo dei prodotti lunghi e lanci sul mercato lenti.
La seconda sfida: standard non uniformi e difficoltà di integrazione
Esistono molti produttori di sensori terminali, numerosi protocolli di comunicazione, standard non uniformi e difficoltà di integrazione.
La terza sfida: connessioni di rete complesse
L'ambiente IoT è relativamente complesso e comprende numerosi tipi di reti. I produttori che sviluppano terminali devono adattarsi a molti protocolli e la soglia di ingresso nel settore dell'IoT è elevata.
Per concentrarsi sulla competitività di base e sviluppare il business dell'IoT è necessaria una piattaforma che garantisca un accesso disaccoppiato ai terminali, funzionalità aperte e un supporto sicuro e affidabile.
Le funzioni principali della piattaforma di gestione delle connessioni IoT si dividono in due parti:
La prima funzione: separare l’accesso ai terminali, renderlo più accessibile e ridurre i costi di sviluppo dei terminali per i produttori.
La seconda funzione è l’apertura delle funzionalità: espansione aperta delle applicazioni aziendali, che fornisce un’interfaccia API unificata per facilitare lo sviluppo di applicazioni da parte dei produttori.
Quando si parla di piattaforme di gestione delle connessioni IoT, esistono due importanti protocolli IoT: MQTT e CoAP. Questi due importanti protocolli IoT, MQTT e CoAP, sono simili a questi due protocolli e sono ben noti a tutti, così come l’HTTP (Hypertext Transfer Protocol). Si tratta del protocollo di rete più diffuso su Internet. Sebbene i file WWW debbano rispettare questo standard, MQTT e CoAP sono attualmente i protocolli di rete più utilizzati nell’Internet delle cose.
La piattaforma offre solitamente i protocolli MQTT e CoAP, oltre all'interfaccia di rete HTTP già menzionata, per facilitare l'adattamento e l'accesso dei dispositivi terminali.
1. MQTT
Il nome completo in inglese di MQTT è Message Queuing Telemetry Transport, mentre il suo nome in cinese è Message Queuing Telemetry Transport. Si basa sul protocollo TCP/IP ed è un protocollo di messaggistica istantanea sviluppato da IBM. Il protocollo MQTT adotta un modello operativo di tipo “sottoscrizione-pubblicazione”. Il client desidera abbonarsi al server per ricevere le informazioni di suo interesse, e il server invia tali informazioni al client che si è abbonato a quel tipo di informazioni.
MQTT utilizza un metodo di connessione permanente e dispone di un meccanismo di keep-alive basato su heartbeat per ridurre il sovraccarico legato alla ricostruzione della catena. Supporta la notifica in tempo reale dei messaggi e offre contenuti push avanzati. Tuttavia, il meccanismo di heartbeat non favorisce il passaggio del dispositivo in modalità sleep e comporta un maggiore consumo energetico.
Dopo aver compreso il suo funzionamento e le modalità di connessione, diamo un’occhiata ai vantaggi del protocollo di comunicazione MQTT:
(1) Il protocollo MQTT è semplice
(2) Leggero
(3) I messaggi possono essere lunghi anche solo 2 byte
(4) Requisiti minimi per la configurazione delle apparecchiature terminali
(4) Adatto a situazioni in cui le risorse della CPU e di altre apparecchiature hardware sono limitate, contribuendo a ridurre i costi dei terminali
Le caratteristiche di MQTT sono perfettamente in linea con le esigenze del settore dell'Internet delle cose. Attualmente, le soluzioni per la casa intelligente utilizzano principalmente il protocollo MQTT.
2. Protocollo CoAP
Il nome inglese del protocollo CoAP è “Constrained Application Protocol”, mentre il nome cinese è: “Protocollo di applicazione limitato”. Il CoAP è progettato specificamente per la comunicazione con dispositivi con risorse limitate, come i nodi sensori, e con le reti NB-IoT/LoRa. Il CoAP è stato sviluppato a partire dal protocollo HTTP. Anche il protocollo CoAP adotta una modalità di funzionamento richiesta-risposta. Il client invia una richiesta e il server risponde.
Il livello di trasporto CoAP utilizza il protocollo UDP per ridurre il sovraccarico di rete e supportare le funzioni multicast. Per ovviare alla mancanza di affidabilità della trasmissione UDP, CoAP dispone di un meccanismo di ritrasmissione dei messaggi. Al fine di superare gli svantaggi dell’HTTP in ambienti con limitazioni, CoAP tiene conto sia dell’ottimizzazione della lunghezza dei dati sia della garanzia di una comunicazione affidabile.
L'intestazione CoAP è compressa, il formato del messaggio è semplice e il messaggio può essere molto breve. Il messaggio CoAP più breve occupa solo 4 byte.
3. Confronto tra MQTT e CoAP
Confrontiamo i due protocolli, MQTT e CoAP.
A differenza di MQTT, CoAP non supporta connessioni di lunga durata e non richiede l’invio continuo di messaggi di heartbeat. Quando non vi è attività, il dispositivo non ha bisogno di inviare messaggi all’esterno. Quando deve svolgere un’attività, il dispositivo deve prima riattivarsi, e la natura in tempo reale dei messaggi non è ottimale. Rispetto a MQTT, CoAP è più adatto ai dispositivi che richiedono un meccanismo di sospensione e riattivazione negli scenari IoT. Il dispositivo può rimanere in modalità di sospensione per lunghi periodi, consentendo un risparmio energetico. La durata della batteria può arrivare a 10 anni o più. Attualmente viene utilizzato principalmente nei contatori idrici intelligenti e nei contatori elettrici intelligenti, nonché in soluzioni quali l’agricoltura intelligente e i parcheggi intelligenti.
Nell'ambito dell'IoT, anche le piattaforme IoT saranno classificate in base ai livelli di servizio. Le piattaforme IoT si suddividono principalmente in quattro grandi tipologie: piattaforma di gestione dei dispositivi, piattaforma di gestione delle connessioni, piattaforma di utilizzo delle applicazioni e piattaforma di analisi aziendale.
(1) Piattaforma di gestione delle attrezzature
È destinato principalmente all'accesso dei dispositivi IoT, alla raccolta dei dati, al monitoraggio e alla manutenzione dello stato delle apparecchiature, ecc.
(2) Piattaforma di gestione delle connessioni
Gestione del ciclo di vita delle schede SIM, monitoraggio dello stato, diagnosi dei guasti, ecc.
(3) Piattaforma di utilizzo dell'applicazione
Lo scopo è aiutare gli sviluppatori di applicazioni IoT a sviluppare e implementare rapidamente le applicazioni IoT di cui hanno bisogno, ecc.
(4) Piattaforma di analisi aziendale
Dopo aver raccolto tutti i tipi di dati rilevanti, la piattaforma esegue operazioni di classificazione, analizza i dati e fornisce report e altri servizi.
Altra introduzione
Attualmente, Zongheng Intelligent Control dispone di un dispositivo di trasmissione dati che supporta il protocollo MQTT. Garantisce una connessione senza interruzioni con le principali piattaforme IoT! Supporta operazioni logiche locali, raccolta e generazione automatica di report, segnalazione automatica delle soglie di calibrazione, integrazione con il software di configurazione, rilevamento I/O dei nodi "wet" e "dry" e altre funzioni speciali.
