物联网模块的通信协议是模块之间、模块与云端/终端的“通用语言”,核心分两大层级(贴合模块工作的硬件/传输逻辑):底层通信协议(和模块通信芯片绑定,决定“怎么传信号”)、上层应用协议(决定“传的内容怎么解析”),还有适配物联网的轻量级专属协议(专为模块低功耗、小数据量优化,是物联网模块的核心常用协议)。
下面按「模块实际应用的核心分类」整理,剔除复杂的底层网络协议,只讲物联网模块开发、选型中高频用到的协议,分短距离通信协议(蓝牙/WiFi/LoRa等短距模块专属)、广域通信协议(4G/5G/NB-IoT等广域模块专属)、通用应用协议(跨模块类型,所有联网模块都能适配)、物联网轻量级协议(物联网模块核心标配)四大类,附适配模块类型+核心特点+适用场景,贴合实际使用需求:
一、短距离通信协议(短距物联网模块专属,底层绑定通信芯片)
和模块的短距通信硬件直接匹配,是模块“近距离传信号”的基础协议,无需接入互联网,可直连或通过网关中转,小数据量、低功耗/高传输速度是核心特点。
协议名称 | 适配模块 | 核心特点 | 典型场景 |
蓝牙/BLE(蓝牙低功耗) | 蓝牙模块、BLE模块 | BLE主打低功耗(蓝牙4.0+),传输距离10-50m,小数据量,成本低 | 智能手环、蓝牙温湿度计、门禁模块、智能家居子设备 |
WiFi(802.11a/b/g/n/ac) | WiFi模块 | 传输速度快(Mbps-Gbps级),延迟低,距离10-100m,需路由器联网 | 智能摄像头、家用空调/冰箱模块、室内工业采集模块 |
LoRaWAN | LoRa模块 | 基于LoRa扩频技术,传输距离1-10km(户外),低功耗、抗干扰,自组网 | 智慧农业传感器模块、园区安防模块、户外水文采集模块 |
ZigBee(802.15.4) | ZigBee模块 | 低功耗、自组网(多模块联动),距离10-30m,小数据量,抗干扰 | 智能家居组网模块(灯光/窗帘联动)、工业低功耗采集模块 |
Modbus-RTU/TCP | 有线/WiFi/4G模块(工业场景) | 工业领域通用,简单稳定,支持主从通信,数据格式统一 | 工业PLC对接模块、传感器采集模块、工控设备联网模块 |
NFC | NFC模块 | 超短距离(≤10cm),一碰连接,无需配对,小数据量 | 智能卡模块、门禁刷卡模块、手机一碰连设备模块 |
二、广域通信协议(广域物联网模块专属,运营商/基站配套)
适配4G/5G/NB-IoT/eMTC等广域通信模块,依托运营商网络/基站,实现全网覆盖传输,协议专为广域网络的远距离、高稳定性优化,部分协议和运营商网络制式绑定。
协议名称 | 适配模块 | 核心特点 | 典型场景 |
NB-IoT(窄带物联网) | NB-IoT模块 | 运营商窄带网络,功耗极低(续航数年),覆盖广(地下室/户外),小数据量 | 智能水表/燃气表模块、路灯控制模块、户外环境监测模块 |
eMTC(增强型机器类通信) | eMTC模块 | 运营商网络,支持移动、低延迟,比NB-IoT数据量稍大,覆盖略弱 | 车载定位模块、外卖柜模块、移动巡检设备模块 |
4G/5G(LTE/LTE - A/5G NR) | 4G模块、5G模块 | 运营商蜂窝网络,高速率(5G达Gbps级)、低延迟、大流量,支持移动 | 车载智能模块、高清摄像头模块、工业远程控制模块 |
Cat.1(LTE Cat.1) | Cat.1模块 | 4G网络简化版,成本比纯4G低,速率适中(上行10Mbps/下行50Mbps),低功耗 | 共享设备模块(充电宝/单车)、快递柜模块、中小流量广域模块 |
三、物联网轻量级应用协议(所有物联网模块核心标配,最常用)
物联网模块的核心灵魂协议,专为模块低算力、低功耗、小数据量优化(剔除传统互联网协议的冗余内容),是模块将“采集数据/控制指令”封装后,和云端/网关交互的核心协议,跨短距/广域模块,可适配所有联网类型。
这是物联网模块开发中使用频率最高的协议,厂家会直接烧录到模块固件中,重点记这几个:
1. LWM2M
- 核心特点:专为低功耗广域模块(NB-IoT/Cat.1)设计,轻量级、数据帧小,支持设备注册/数据上报/远程控制/固件升级,由运营商主推;
- 适配模块:NB-IoT、Cat.1、4G/5G模块(广域核心);
- 场景:智能表计、户外传感器模块的云端交互。
2. MQTT/ MQTT-SN
- 核心特点:物联网最通用协议,基于“发布-订阅”模式(一个模块发数据,多个终端/云端接收),数据帧极小,低功耗、高可靠,支持断网重连;
- MQTT-SN:为无TCP/IP协议的模块(如LoRa/ZigBee)优化;
- 适配模块:所有类型(WiFi/蓝牙/LoRa/4G/NB-IoT);
- 场景:几乎所有物联网场景(智能家居、工业采集、户外监测)。
3. CoAP
- 核心特点:专为物联网设计的“轻量级HTTP”,基于UDP协议,数据量小、传输快,支持请求-响应,适配低算力模块;
- 适配模块:WiFi、LoRa、NB-IoT模块;
- 场景:工业远程控制、传感器模块实时数据上报。
4. HTTP/HTTPS
- 核心特点:互联网通用协议,易开发、兼容性强,数据帧稍大,功耗略高;
- 适配模块:WiFi、4G/5G模块(高算力、大流量);
- 场景:需要和网页/APP直接对接的模块(如智能摄像头、工业大屏采集模块)。
四、通用工业通信协议(工业物联网模块专属,工业场景标配)
针对工业领域的物联网模块(如工业采集、工控设备联网模块),专为工业现场的高稳定性、抗干扰、数据同步设计,是工业场景模块和PLC、变频器、工控机对接的核心协议,多和Modbus配合使用。
1. Profinet:西门子工控体系核心,高速以太网协议,适配工业WiFi/4G模块,用于工业产线设备联网;
2. Modbus-TCP/RTU:工业“通用语”,简单易开发,RTU用于有线/串口模块,TCP用于WiFi/4G工业模块;
3. OPC UA/OPC DA:工业云端交互通用协议,解决不同工业模块/设备的“数据互通”,适配工业4G/5G模块;
4. CAN/CAN FD:车载/工控总线协议,适配车载物联网模块、工业控制模块,高抗干扰、实时性强。
核心总结(物联网模块协议选型关键)
1. 底层协议看硬件:模块的通信芯片决定底层协议(如LoRa模块必用LoRaWAN,NB-IoT模块必用NB-IoT),选型时硬件和底层协议一一对应,无需额外选择;
2. 上层协议看场景:MQTT是物联网通用首选(所有模块都适配,低功耗、易开发),广域低功耗模块(NB-IoT/Cat.1)优先LWM2M,工业场景优先Modbus/OPC UA,需要和网页对接优先HTTP/HTTPS;
3. 小数据量选轻量协议:物联网模块多为低算力、小数据量,避免用复杂协议(如纯TCP),优先MQTT/CoAP/LWM2M,降低模块功耗和开发难度。