物联网大白话之二-物联网架构
admin
2023-06-29 03:42:25
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郑重声明:此文仅是个人整理,个人学习的笔记,并非专业人士的科普。


  • 物联网架构

目前物联网架构通常分为感知层、网络层和应用层三个层次,也有四层架构、五层架构和七层架构的分法,不过我们这里使用通常使用的三层架构进行说明。图示如下(图片来源于网络,侵删):





  • 感知层

感知层是物联网的皮肤和五官,用于识别物体、感知物体、采集信息、自动控制,比如装在空调上的温度传感器识别到了室内温度高于30度,把这个信息收集后,自动打开了空调进行制冷;这个层面涉及到的是各种识别技术、信息采集技术、控制技术。而且这些技术是交叉使用的的,各种感知有些是单一的,有些则是综合的,比如机器人就是整合了各种感知系统。这一层最常见的就是各种传感器,用于替代或者延展人类的感官完成对物理世界的感知,也包括企业信息化过程中用到的RFID以及二维码技术。


  • 网络层

网络层则主要实现信息的传递、路由(决定信息传递的途径)和控制(控制信息如何传递),分为两大部分,一部分是物联网的通信技术,一部分是物联网的通讯协议,通讯技术负责把物与物从物理上链接起来,可以进行通信,通讯协议则负责建立通信的规则和统一格式。通讯技术从介质上分为有线的网络、无线的网络,根据通信举例则分为超短距、近距离、中长距离、超远距离,有些通讯技术我们已经在互联网中使用,有些则是根据物联网新创建的。这些通信技术包括如下:

  1. 蓝牙(适用于短距离通讯),比如现在的蓝牙耳机、蓝牙音箱、各种可穿戴设备;
  2. Zigbee,适用于工业环境;
  3. Z-WAVE,一种低功耗射频通信技术,主要用于诸如灯控制器和传感器之类的产品的家庭自动化;
  4. 6LowPAN,6LoWPAN是一种基于IPv6的低速无线个域网标准,是互联网已有的IP协议在物联网上的应用。
  5. Thread(线程),是Google旗下Nest Labs于2014年7月提出的家庭物联网通讯协定技术。是一种基于IP的无线网络协议,用来连接家里的智能产品。
  6. WIFI,在家庭和许多企业中使用的最常见的WiFi标准是802.11n,功耗大。
  7. NFC,特别适用于智能手机,适合特别近距离。
  8. Sigfox,它的范围在WiFi和蜂窝之间,30-50公里(农村环境),3-10公里(城市环境)。
  9. Neul,是一种为IoT设计的新型广域无线网络技术,与现有的GPRS,3G,CDMA和LTE WAN解决方案大有竞争。
  10. LoRa,LoRaWAN针对广域网(WAN)应用,旨在为具有特定功能的低功率WAN提供支持。
  11. eMTC,基于蜂窝网络技术,对LTE(4G通讯)进行了优化和剪裁而来。
  12. NB-Iot,基于蜂窝网络技术,国际移动通信标准化组织3GPP筛选的方案。

上面介绍的主要是各种无线的通信技术,其实要包括现场总线等有线的连接技术。

物联网通讯协议和通讯技术一样的多,如MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST、CoAP、OPC UA。网络层就相当于人的大脑和神经中枢,主要负责传递和处理感知层获取的信息。

我们应注意区分物联网的通讯技术和通讯协议。


  • 应用层

我理解应用层是在各种物联网通讯协议的支持下,对物联网形成的数据在宏观层面进行分析并反馈到感知层执行特定控制功能,包括控制物与物之间的协同,物与环境的自适应,人与物的协作。应用层个人理解可分为两大部分,一部分是通用的物联网平台,建立在云平台之上,可以是IAAS/PASS/SAAS的一种或者混合。目前已经有不少企业推出了物联网平台,比如树根互联、百度云天工、腾讯QQ物联智能硬件开放平台、阿里Link物联网平台、SAP Leonardo、亚马逊AWS、微软Azure、Google Cloud IoT Core。另外一部分是在这个通用的物联网平台上再产生具体应用,这些应用类似于手机App,具体应用就是如何具体控制这些物如何收集信息,如何进行控制物。这些具体应用场景包括:

  1. 个人应用:可穿戴设备、运动健身、健康、娱乐应用、体育、玩具、亲子、关爱老人;
  2. 智能家居:家庭自动化、智能路由、安全监控、智能厨房、家庭机器人、传感检测、智能宠物、智能花园、跟踪设备;
  3. 智能交通:车联网、智能自行车/摩托车(头盔设备)、无人驾驶、无人机、太空探索;
  4. 企业应用:医疗保健、零售、支付/信用卡、智能办公室、现代农业、建筑施工;
  5. 工业互联网:智能制造、能源工业、供应链、工业机器人、工业可穿戴设备(智能安全帽等);

从应用层面可以看出,物联网真的是可以无处不用,无处不在。物联网的最终目标是实现任何物体在任何时间、任何地点的链接,帮助人类对物理世界具有“全面的感知能力、透彻的认知能力和智慧的处理能力”。

和互联网七层(OSI)结构来比较一下,互联网七层从下到上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。


题外话:真是有点担心技术越发展,人类本能会越来越退化,人类适应环境的能力越来越弱,人类最终变成“温室里的花朵”。不过我们无法阻止技术的发展,只能期待人类会不断的解决新的问题。期待未来更美好吧!

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