资源简介

(共11张PPT)
物物互通有新径
第二单元 万物互联有协议
物联网技术发展现状
1、连接密度：5G RedCap实现每平方公里百万级连接
2、时延控制：TSN网络达到μs级确定性时延
3、 能耗表现：NB-IoT设备续航突破10年（纽扣电池）
4、 安全性能：基于PQC的抗量子加密芯片量产
2023年物联网应用领域占比
智能家居中，空调如何实时获取温度传感器的数据？直接HTTP轮询是否高效？
一、工作原理:
1、空调周期性地向温度传感器发送HTTP请求（如每5秒一次）询问温度数据。
2、传感器返回当前温度值，无论数据是否更新。
二、效率问题
1、高延迟：即使温度未变化，仍需频繁建立/断开连接，导致响应延迟。
2、资源浪费：90%的请求可能为无效查询（数据未更新时仍需传输）。
3、网络压力：多设备轮询时易引发网络拥塞。
4、电量消耗：对电池供电的传感器不友好。
智能农场监控系统视频
https://tv.360kan.com/player id=2c79879fda0ad3262c0789834b6b1636&q=%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%86%9C%E5%9C%BA%E7%9B%91%E6%8E%A7%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E8%A7%86%E9%A2%91%EF%BC%8C%E6%8F%90%E5%87%BA%E5%AF%B9%E8%BD%BB%E9%87%8F%E7%BA%A7%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E7%9A%84%E9%9C%80%E6%B1%82&src=result-like&srcg=tab_www&sid=56b6f090d9bce78dceb76c77873ac1d4
对轻量级协议的需求
MQTT
讲 授 新 课
MQTT（消息队列遥测传输）是目前物联网中很流行的协议，具有开放、轻量（智能手环）、可靠、易实现的特点，能够为大量硬件性能较低且处于互联网中的远程设备提供数据传输和监控服务。
指标 HTTP方案 MQTT方案
日均电量消耗 28.8mAh 5.76mAh
单次数据传输延迟 500ms（含握手） 50ms（直接推送）
弱网环境成功率 60%（大报文易丢包） 95%（小报文易重传）
设备续航时间 3天 15天
讲 授 新 课
MQTT采用发布订阅的通信机制，在这个机制中有三个角色，分别是发布者、服务器和订阅者。发布者和订阅者并不直接向彼此发布或订阅消息，而是由发布消息的客户端向MQTT服务器管理的主题上传数据，服务器向订阅该主题的客户端发送消息。
通信流程：
发布者上传数据到指定主题 → 服务器接收 → 转发给订阅该主题的订阅者
动态特性：支持多对多通信，订阅者可动态加入或退出
把MQTT服务器理解为邮政局，订阅者理解为订报客户，发布者理解为报纸出版机构。报纸出版机构每天都会出版新报纸，并送至邮政局；如果客户订购了一年的报纸，邮政局会每天将新出版的报纸送到客户地址，而不需要客户每天重复订购。
案例分析：用“邮政局与订报”类比
对比探究
对比维度 MQTT HTTP
协议设计 专为物联网设计，轻量级（基于TCP） 通用Web协议，设计目标非物联网
通信模式 发布/订阅（多对多） 请求/响应（点对点）
资源消耗 低功耗：长连接减少握手次数
低流量：单消息节省80%带宽 高功耗：频繁连接/断开
高流量：Header冗余，单次交互数据量大
实时性 毫秒级推送 （订阅者即时接收） 依赖轮询 （秒级延迟）
可靠性 QoS分级 （0/1/2）
离线消息缓存 无内置保障
需应用层实现重试
扩展性 单服务器支持10万+设备
主题层级管理（如factory/zone1/sensor1） 大规模设备时连接数剧增
无动态分组机制
适用场景 实时监控（如智能家居）
海量设备（如工业传感器）
弱网环境（如NB-IoT） 低频上报（如每日数据）
系统集成（如调用API）
大文件传输（如固件升级）
安全性 需手动配置TLS/ACL权限 原生支持HTTPS，权限控制成熟
开发复杂度 需部署Broker（如Mosquitto） 无需中间件，直接请求服务器
小组讨论
为什么共享单车定位更适合MQTT？
1、实时性要求高
用户需要实时查看单车位置（如地图上动态更新），传统HTTP轮询（如每5秒请求一次）会产生高延迟和网络拥堵。
2、海量设备并发
一个城市可能同时有10万辆单车在线，若每辆车每分钟发送一次位置数据，HTTP短连接的高并发处理压力极大。
3、低功耗与弱网适应
单车内置的GPS模块依赖电池供电，需最小化通信能耗。

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