从MQTT到CoAP：物联网通信协议选择指南简介

成都亿佰特

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在物联网快速发展的今天，选择合适的通信协议对于项目的成功至关重要。

一、MQTT详解
0 \" G  I9 e" a' O1、MQTT基本特征
基于TCP/IP的发布/订阅消息模式
1 ^1 e9 h! H" Q& S# W; S轻量级、低带宽占用
2 h( g; m- M5 z5 F3 J4 q* D9 {支持QoS服务质量保证
适合大规模设备网络
实时性好，延迟小
2、MQTT适用场景
需要稳定可靠通信的场景
" h  a  v6 u" s# `; F+ o* \具备持续网络连接能力的设备
实时数据采集与监控系统
消息推送服务
# B! w7 P% X& |9 Q9 `' r0 V+ ^! Y远程控制应用
3、MQTT通信架构图如下

3 m& C* d. N+ N3 O, |. ~9 k1 d; [+ [
二、CoAP协议解析
1、CoAP特点
基于UDP的请求/响应模式
类HTTP协议，易于集成
5 E$ V* {6 C) G* Y( s支持多播
) ]8 K+ Z3 a$ d8 J! _5 f极低的协议开销
适合受限环境
2、CoAP适用场景
; P! M7 o4 \. M5 J资源受限的物联网设备
间歇性通信需求
电池供电设备
智能家居传感器网络
简单的数据查询应用
3、CoAP的通信架构
/ }" w$ b- Y3 R/ z: H# ]% v! @3 n
5 [# O& ]% r* s5 r6 o+ S
+ l  U8 T: {. {" y* T& }三、协议选择决策要素
9 S: `  i8 ?4 {9 _& B3 m" c7 `0 e一般会从三个方面去分析
4 n5 }3 M, q, d  R! ~
1、设备资源条件
# w1 d3 I7 }+ r( E处理能力
$ Y5 h) H2 V/ X( f$ N内存容量
3 y6 f, S- }: z0 V) A; X电源类型
* V9 I% c9 l7 |) s5 I网络带宽
& }, e: d, K3 R! x2、应用需求分析
* J* ^8 P1 q% p, o0 S实时性要求
; B' T& S$ i- J8 v可靠性要求
数据传输频率
8 ]* d* b7 y! y- W& L$ x2 W安全性需求
+ [- ~2 @/ c4 o3 W. E  r' ^" G3、网络环境评估
8 ^# _: ~" Z! H; Z) \+ u网络稳定性
- Q# j) J7 b0 L6 T1 s/ b( w带宽资源
) v1 p$ d- r3 F* Z# x  K; ^( u延迟要求
部署规模
基于以上，可以对MQTT以及CoAP两种通信方式进行一个对比
! L( O" l) \( m0 j
2 M+ j3 z$ l$ U% e0 A在传输层，MQTT基于TCP进行传输，以连接为导向，可靠传输；CoAP以UDP进行传输，无连接，轻量传输
在消息架构上，MQTT基于发布与订阅的模式及生产者与消费者的通信模型，适合多对多进行通信，而CoAP则基于请求与响应的通信方式，更加适合点对点的通信
* D; [3 C( U1 ~4 y6 o. w& r8 u! z# `8 @在协议开销上两者都是极低的开销。
9 L; Q) v/ q$ V' [0 B在可靠性上，MQTT基于qos服务 0/1/2三级保证，而CoAP则又确认与非确认消息进行区分
四、如何选择与实施建议
以上常见5个场景的需要，更适合选择MQTT的通信方式，当然在选择MQTT通信后，如何选择QoS级别，如何规划主题结构、消息持久化，断线重连等问题还需要进行考虑。
5 D9 S' D/ m' u# X
需要实时推送消息；
. v5 z6 |$ e7 c7 x8 H- x设备具备持续连接能力；
要求可靠的消息传递；
6 P# Y. ?3 X9 o5 C8 m; F多设备之间需要通信；
- F/ {: L# L4 W4 J, a支持大规模设备接入。
在需要以下5个常见场景时，CoAP则更有优势，同时也需要考虑设计资源URI架构、实现观察者模式、考虑重传策略规划缓存机制、评估DTLS加密需求。
8 V: {1 ~% k  N" c1 u! T
设备资源极其有限；
主要是简单的数据查询；
电池供电要求低功耗；
+ A& I# p9 M) \9 A4 @. v网络条件不稳定；
需要与REST架构集成。
总的来说选择合适的通信协议是物联网项目成功的关键因素。MQTT协议和CoAP协议各有优势，需要根据具体应用场景、设备特点和业务需求做出选择。随着物联网技术的发展，这两种协议也在不断演进，为物联网应用提供更好的支持。

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