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
1、MQTT基本特征
基于TCP/IP的发布/订阅消息模式
轻量级、低带宽占用
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
3 X) b4 F8 B5 |8 g2、MQTT适用场景
需要稳定可靠通信的场景
具备持续网络连接能力的设备
实时数据采集与监控系统
6 x  ~% o* c/ u$ a- y消息推送服务
, B+ c; M! P, [  E远程控制应用
3、MQTT通信架构图如下
+ w8 |8 ~0 W- }# d( D

1 ]8 m' B2 |( u& Z8 x, Y二、CoAP协议解析
" L" V0 L. \/ Y7 {1、CoAP特点
( Q5 k0 j' k$ }7 v: y7 d. ]基于UDP的请求/响应模式
类HTTP协议，易于集成
4 X. M) G, t7 X* |5 X1 G6 M" [支持多播
& X. B1 n# B4 v2 ~: \2 L极低的协议开销
适合受限环境
2、CoAP适用场景
' s% ?3 ~6 E7 c0 D资源受限的物联网设备
6 Q, x* i0 {- y+ T6 w* t* g( K间歇性通信需求
5 h9 ~! \6 @& @0 o电池供电设备
1 S; S5 g7 y; g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
5 G1 ~  Q& ?+ P# V- W% Z

三、协议选择决策要素
9 _" h# j. h) T5 @  H, @' {一般会从三个方面去分析
: g. }" q# {0 L% B. }5 H  k9 N' @
1、设备资源条件
) Y- h, d9 b9 e处理能力
' Q$ u( m% g2 p' j: a内存容量
电源类型
' x% v5 S+ t6 r) o3 }. n9 f网络带宽
8 E. K( D' y% C) Q! p% {2、应用需求分析
实时性要求
& H8 ^9 x" ^' I+ J4 E可靠性要求
! Y0 ]* _6 @& ^8 Y  W* o数据传输频率
1 }: |! W) j& K3 ~& ^安全性需求
* b6 u' F: J* X! \. B  D' l( C3、网络环境评估
# Q6 o# o: e. X& g+ @1 [! j. [网络稳定性
带宽资源
' P/ Q  V5 ], R2 e* l% T8 d" u$ D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

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
' q& }! t& ?1 I  n' Q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
在协议开销上两者都是极低的开销。
" c: u; o$ M6 @3 s# O6 x9 d0 k  R5 a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。
, ~+ {; w7 M# W8 R$ X: r$ N
$ n9 S: g+ w8 v9 M, d- G需要实时推送消息；
0 q2 w2 j2 L& P7 n" L0 ^' h! z设备具备持续连接能力；
要求可靠的消息传递；
9 O1 x9 V' J" }5 [多设备之间需要通信；
. B0 E. `6 c4 g1 c  i7 b支持大规模设备接入。
6 |2 d5 ]& ^. n4 J$ A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。
% E, w4 x, ?" m9 X6 U, _. s3 h
8 d5 b2 {9 f2 t* w9 B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；
/ z* Z; F/ x# ~( h网络条件不稳定；
$ n2 K1 u; _" ^$ N- s/ k需要与REST架构集成。
  E. l8 Q. c$ a. e7 i. U: B! I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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