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
/ n& I; x) O+ O) k0 a轻量级、低带宽占用
4 a; R7 i7 ~9 r# }& S- c2 r+ m8 _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
具备持续网络连接能力的设备
实时数据采集与监控系统
$ A' |, g+ I# t4 g, q; C& P消息推送服务
远程控制应用
1 m4 i- d1 ^: N. J: A3、MQTT通信架构图如下
9 Z- p" M* W3 h

6 X1 W: z  q  Y# J& q3 s2 e二、CoAP协议解析
  B7 j' |9 G7 h1、CoAP特点
基于UDP的请求/响应模式
+ T5 P0 d% }- F# i7 p& W( s类HTTP协议，易于集成
支持多播
( q- S5 X4 L% S/ V1 j极低的协议开销
* n' a& C+ p& g& W4 z适合受限环境
2、CoAP适用场景
* Z4 X& J  S( k( n7 L2 l4 z2 m4 f# k资源受限的物联网设备
: k, Q; @( k/ i间歇性通信需求
5 V  J  D8 U5 I2 v电池供电设备
' E$ }+ x6 e- a7 {7 R8 ^/ o" R智能家居传感器网络
, P% b) g% l+ j" I, @5 O( X简单的数据查询应用
4 f" O# ]: J- _# o6 O: r7 z5 K: s3、CoAP的通信架构
9 \- h5 ?4 E/ N
" `1 |+ w' W5 [9 H5 W" ~- x  t2 }- O3 c
# S6 `: e3 {- P$ }% p9 Q) {三、协议选择决策要素
一般会从三个方面去分析
+ O1 ]6 O! c- u: Q! C! x' V
3 C/ w3 d! N' C) L1、设备资源条件
/ P9 l. d& r2 t" J, Y处理能力
内存容量
电源类型
4 Y  ~+ ?+ Q/ N2 t, W网络带宽
2、应用需求分析
实时性要求
可靠性要求
# E' |. r; G( _数据传输频率
安全性需求
" G; y* Y' N+ O1 }; `  a3、网络环境评估
网络稳定性
+ T/ ^$ E$ B" ^带宽资源
延迟要求
部署规模
0 ^. E, r& a9 g# `8 {' e# q基于以上，可以对MQTT以及CoAP两种通信方式进行一个对比
* X" g" U* y, S" Z8 g0 o
/ u8 q- x( R! t8 V3 V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
在协议开销上两者都是极低的开销。
% m$ e% T* ]$ C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
6 F! g- `2 D; B: T: }$ f* l& Z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。

需要实时推送消息；
; P4 {( ^/ k# t2 J( ?) \9 E设备具备持续连接能力；
, U% n: Q. M2 r* _% J6 x* _2 R要求可靠的消息传递；
1 S  z% _: N! O8 b( t: k多设备之间需要通信；
" o* S6 p6 P% c9 g; `* x+ m支持大规模设备接入。
  l$ w( K$ H$ }, C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。
: y8 c- h+ L* W9 B
设备资源极其有限；
& }0 z2 s3 J: n% u) o主要是简单的数据查询；
: ~2 O1 O+ ?$ p4 I, I0 b( y电池供电要求低功耗；
网络条件不稳定；
$ {# g6 s$ N, s; X需要与REST架构集成。
3 V8 s( ~$ u$ r5 Y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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