物聯(lián)網(wǎng)：一個(gè)互聯(lián)的智能世界

科技正在以前所未有的方式改變著世界。因此，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)張。其不再局限于智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦或電腦。在當(dāng)今時(shí)代，許多設(shè)備都是聯(lián)網(wǎng)的，創(chuàng)造了“智能”設(shè)備。

眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)是我們?cè)谌粘Ｉ钪锌吹降乃新?lián)網(wǎng)設(shè)備的總稱。要了解物聯(lián)網(wǎng)如何創(chuàng)造一個(gè)智能和互聯(lián)的世界，而不僅僅是設(shè)備，就得從最基本的開始。

什么是物聯(lián)網(wǎng)?

物聯(lián)網(wǎng)是指連接到互聯(lián)網(wǎng)上的用于收集和共享信息的物理對(duì)象/事物?，F(xiàn)有和潛在的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的范圍是巨大的。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為物體提供了一個(gè)具有數(shù)字存在感的互聯(lián)環(huán)境，并使其能夠與其他物體和人進(jìn)行通信。

物聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字世界的革命性變革，有可能觸及每個(gè)人的生活。物聯(lián)網(wǎng)帶來的變化隨處可見。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一些示例是智慧城市、智能可穿戴設(shè)備、集成供應(yīng)鏈、智能互聯(lián)家庭、停車傳感器等等。

物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用的發(fā)展速度非常快?，F(xiàn)今看到的物聯(lián)網(wǎng)的采用是由多種其他不斷發(fā)展的技術(shù)驅(qū)動(dòng)的，如無線協(xié)議、大數(shù)據(jù)、低成本微處理器、基于云的Web應(yīng)用程序，以及最重要的是連接設(shè)備的激增。

物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)由傳感器、物理數(shù)據(jù)、云服務(wù)、通信層、用戶、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、業(yè)務(wù)層、開發(fā)人員和執(zhí)行器組成。由于網(wǎng)絡(luò)對(duì)象領(lǐng)域的廣泛，沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義的架構(gòu)被嚴(yán)格遵循。

根據(jù)不同行業(yè)的要求和需求，開發(fā)了多種架構(gòu)。不過，物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建有一個(gè)基本流程。本文將討論物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的主要層，即5階段物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。

●傳感層

感知層的功能是實(shí)時(shí)識(shí)別連接物的物理狀態(tài)變化。因此，傳感器是這一層的主要元素。在傳感器的幫助下，人們可以測(cè)量物理環(huán)境、收集數(shù)據(jù)、識(shí)別和定位智能對(duì)象，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

而在執(zhí)行器的情況下，這個(gè)過程介入了物理現(xiàn)實(shí)。例如，可以調(diào)節(jié)室溫或開/關(guān)燈。

●通信層

通信層處理物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的消息路由、連接以及云和設(shè)備之間的路由。此外，從傳感器采集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)酵ㄐ艑拥脑坪蛻?yīng)用層。

消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸(MQTT)、受限應(yīng)用協(xié)議(CoAP)和輕量級(jí)機(jī)對(duì)機(jī)(LwM2M)等協(xié)議有助于連接不同的設(shè)備以發(fā)送數(shù)據(jù)。

●云層

云層是所有從傳感器和設(shè)備收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡胤?。這一層的功能是存儲(chǔ)、處理和分析數(shù)據(jù)。此外，云利用數(shù)據(jù)中心作為中心服務(wù)器，處理邊緣設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

●管理層

在管理層，可以借助云管理工具對(duì)所有其他層進(jìn)行操作和監(jiān)控。

●應(yīng)用層

應(yīng)用層提供許多服務(wù)和應(yīng)用，包括收集、分析、可視化和數(shù)據(jù)安全。因此，其高度依賴于最終用戶所需的功能。

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分。沒有協(xié)議，設(shè)備將毫無用處。只有物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議才能使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過有意義和結(jié)構(gòu)化的方式，交換數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議確保來自設(shè)備或傳感器的數(shù)據(jù)被其他網(wǎng)關(guān)/設(shè)備/服務(wù)識(shí)別。下面是為不同應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

●受限應(yīng)用協(xié)議(CoAP)

CoAP是一種應(yīng)用層協(xié)議，旨在解決基于HTTP的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的需求。其使能力有限的設(shè)備能夠以機(jī)器對(duì)機(jī)器的通信方式進(jìn)行連接。

●數(shù)據(jù)分布服務(wù)(DDS)

數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(DDS)是一種通用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議。使用DDS，可以運(yùn)行小型設(shè)備連接高性能網(wǎng)絡(luò)。其簡(jiǎn)化了部署、降低了復(fù)雜性、提高了可靠性。

●消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸(MQTT)

MQTT是物聯(lián)網(wǎng)的輕量級(jí)數(shù)據(jù)協(xié)議。MQTT用于遠(yuǎn)程位置的低帶寬連接。其使用發(fā)布者-訂閱者模式，絕對(duì)適用于需要高效電池和帶寬的小型設(shè)備。

●可擴(kuò)展消息傳遞和存在協(xié)議(XMPP)

XMPP是一種輕量級(jí)的開放標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。其專為不同網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間的即時(shí)近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)。

●高級(jí)消息隊(duì)列協(xié)議(AMQP)

AMQP是一個(gè)軟件層，可實(shí)現(xiàn)消息傳遞中間件之間互操作性。通過AMQP，各種應(yīng)用程序和系統(tǒng)可以協(xié)同工作。其還創(chuàng)建了工業(yè)規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)化消息傳遞。

●輕量級(jí)M2M(LwM2M)

LwM2M設(shè)計(jì)用于遠(yuǎn)程管理和啟用M2M(機(jī)器對(duì)機(jī)器)服務(wù)。該協(xié)議定義了位于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的LwM2M的服務(wù)器和客戶端之間的通信協(xié)議。

●傳輸控制協(xié)議(TCP)

TCP是大部分互聯(lián)網(wǎng)連接的主要協(xié)議。TCP將大量數(shù)據(jù)分解成小的單個(gè)數(shù)據(jù)包，同時(shí)根據(jù)需求重發(fā)和重組數(shù)據(jù)包，以提供主機(jī)對(duì)主機(jī)通信。

●用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)

UDP運(yùn)行在IP之上，并允許進(jìn)程與進(jìn)程之間的通信。其還提高了TCP上的數(shù)據(jù)傳輸速率。UDP非常適合需要數(shù)據(jù)傳輸而不會(huì)丟失的應(yīng)用程序。

●IP

一些物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議使用IPv4，而最近的執(zhí)行使用IPv6。IP有助于通過Internet路由流量，并檢測(cè)和定位網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。

●6LoWPAN

6LoWPAN是網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議。其最適用于處理能力有限的設(shè)備。

●Zigbee

Zigbee是基于IEEE802.15.4的規(guī)范。其是為高級(jí)通信協(xié)議設(shè)計(jì)的，用于創(chuàng)建具有低功率和小型數(shù)字無線電的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商

既然我們已經(jīng)了解了物聯(lián)網(wǎng)的基本知識(shí)，是時(shí)候仔細(xì)看看當(dāng)今市場(chǎng)上可用的頂級(jí)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商了。

●AWS IoT Core  

AWS IoT Core為聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(傳感器、嵌入式微控制器、執(zhí)行器或智能電器)和AWSCloud之間提供雙向和安全的通信。

這允許從多個(gè)設(shè)備收集、存儲(chǔ)和解釋遙測(cè)數(shù)據(jù)。還可以構(gòu)建應(yīng)用程序，方便用戶從其平板電腦或手機(jī)控制這些設(shè)備。

●Oracle IoT Cloud

Oracle IoT Cloud是一種基于PaaS云的托管解決方案，通過將IoT設(shè)備連接到云并分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，幫助制定關(guān)鍵的戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)決策。

●Microsoft Azure IoT

Azure IoT是Microsoft的托管云服務(wù)集合，用于監(jiān)控、連接和管理數(shù)十億IoT設(shè)備。Azure提供了構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)解決方案的機(jī)會(huì)，以支持業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

●IBM Watson IoT

IBM Watson IoT是一種托管的云托管解決方案，旨在簡(jiǎn)化從IoT設(shè)備中獲取重要性的過程。通過IBM Watson，可以連接、捕獲、監(jiān)視、分析、存檔、管理和監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用情況。

其提供了一組IBMCloud服務(wù)，作為一個(gè)IBM管理的SaaS解決方案，用于為物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)收集和分析數(shù)據(jù)。

●SAP Leonardo IoT

SAP Leonardo IoT結(jié)合了創(chuàng)新、技術(shù)和智能應(yīng)用，利用物聯(lián)網(wǎng)為業(yè)務(wù)帶來智能。其使組織能夠自動(dòng)化分析流程并獲得洞察力，以實(shí)現(xiàn)更好的業(yè)務(wù)績(jī)效。

●Siemens Mindsphere

Mindsphere是Siemens領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)解決方案。通過高級(jí)分析和人工智能，Mindsphere利用連接設(shè)備提供的數(shù)據(jù)，為物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供動(dòng)力。創(chuàng)造更好的商業(yè)模式，開發(fā)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，優(yōu)化所有運(yùn)營。

與物聯(lián)網(wǎng)的連接

我們已經(jīng)處于一個(gè)超連接的世界，無形的事物和人通過物聯(lián)網(wǎng)連接起來。此外，物聯(lián)網(wǎng)集成了與服務(wù)、事物和人類系統(tǒng)相連的智能網(wǎng)絡(luò)，用于分布式處理、聯(lián)網(wǎng)和感知。