物聯(lián)網(wǎng)邏輯體系

最初的物聯(lián)網(wǎng)只是簡(jiǎn)單地連接和傳輸，隨著架構(gòu)越來(lái)越成熟、數(shù)據(jù)處理變得越來(lái)越繁重，漸漸地出現(xiàn)了“邊緣計(jì)算”、“云邊協(xié)同”這些技術(shù)詞，也將物聯(lián)網(wǎng)劃分成了由云、管、端組成的邏輯體系，云上負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，管道負(fù)責(zé)傳輸，端處是不同的物和物或物和人，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)以及交互。按照此邏輯體系可以將物聯(lián)網(wǎng)劃分為四個(gè)層次：

· 應(yīng)用層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)以及客戶交互

· 平臺(tái)層：一般是云技術(shù)平臺(tái)，負(fù)責(zé)設(shè)備通信管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)規(guī)劃等

· 網(wǎng)絡(luò)層：也叫傳輸層，負(fù)責(zé)終端接入和數(shù)據(jù)傳輸

· 感知層：也就是傳感器、視頻監(jiān)控負(fù)責(zé)信息收集和信號(hào)處理

如果按照垂直行業(yè)領(lǐng)域劃分的話，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域可以分為四大塊：公共事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧家庭物聯(lián)網(wǎng)。不同垂直行業(yè)由于場(chǎng)景和成本的不同，采用的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)不一樣。

物聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)有哪些？

物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)分為有線通信技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)。

1.有線通信技術(shù)

有線通信技術(shù)有以太網(wǎng)、RS-232、RS-485、M-Bus、PLC等，有線通信穩(wěn)定性強(qiáng)，可靠性高。但是受限于媒介。

以太網(wǎng)：一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)。現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，另外又細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)。在智慧家庭物聯(lián)網(wǎng)中，家庭路由器寬帶技術(shù)涉及以太網(wǎng)技術(shù)。

兩個(gè)通訊接口：RS-232（個(gè)人計(jì)算的接口之一，一般計(jì)算機(jī)都有兩組。在監(jiān)控和控制系統(tǒng)應(yīng)用中得到普遍的應(yīng)用）和RS-485（為了解決RS-232這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信但是不能聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的），區(qū)別在于前一個(gè)采用不平衡傳輸方式，即單端傳輸，而后者實(shí)現(xiàn)平衡傳輸，即差分傳輸方式。傳輸距離上前者只能有20米，后者可以有幾十到上千米。通信數(shù)量上，前者只能一對(duì)一，后者可以同時(shí)連接128個(gè)收發(fā)器。

M-Bus：全稱Meter Bus，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，是一種用戶非電力戶用儀表傳輸?shù)臍W洲總線標(biāo)準(zhǔn)，專門(mén)為消耗測(cè)量?jī)x器和計(jì)數(shù)器傳送信息的數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)。滿足了遠(yuǎn)程供電或電子供電要求，可以在幾公里的線路上連接幾百個(gè)設(shè)備。

PLC：電力線通信。基于電線傳播，應(yīng)用場(chǎng)景多種多樣，除了抄表（工業(yè)網(wǎng)關(guān)），還可以應(yīng)用于家庭PC端之間的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理設(shè)備、家庭安全方面。

2.無(wú)線通信技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展的比有線通信技術(shù)稍微廣泛些，無(wú)線通信技術(shù)主要分為兩大類有：蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)（2/3/4G）、短距離無(wú)線通信技術(shù)（藍(lán)牙、WIFI、ZigBee、Zwave）

蜂窩移動(dòng)通信：2/3/4/5G。目前的共享單車(chē)、POS機(jī)、ATM機(jī)等都是通過(guò)GPRS（2G）技術(shù)，因?yàn)?G技術(shù)成本較低，并且傳輸速率在以上場(chǎng)景已經(jīng)滿足基本需求。

短距離無(wú)線通信技術(shù)：藍(lán)牙、WIFI、ZigBee、Z-WAVE等。

——藍(lán)牙：最初是作為RS-232的替換方案而出現(xiàn)的。藍(lán)牙的容量大，適合近距離傳輸大文件，傳輸距離為10厘米到10米，最高傳輸速率1MPS。藍(lán)牙速率快、低功耗、并且安全性高，但是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)少，不適合多點(diǎn)布控。

——WIFI：允許電子設(shè)備連接到無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，通常使用2.4G UHF或 5G SHF ISM的射頻頻段。WIFI的覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸速率快，但是傳輸安全性不好，穩(wěn)定性差，并且功耗略高。

——ZigBee：ZigBee是短距無(wú)線通信技術(shù)中目前應(yīng)用較多的一項(xiàng)技術(shù)，基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，與蜂窩移動(dòng)通信不同的是，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)和智慧家庭領(lǐng)域，簡(jiǎn)單，使用方便，工作可靠，成本價(jià)值低。移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立的，建議一個(gè)基站需要壹佰萬(wàn)元人民幣。而建立一個(gè)ZigBee基站只需要一千元人民幣。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以作為監(jiān)控對(duì)象（例如，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所連接的傳感器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控），還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)資料。ZigBee適合較短距離傳輸，功耗低，數(shù)據(jù)速率要也較低。另外，雖然ZigBee在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離達(dá)到幾百米，但是適合在比較空曠的場(chǎng)景使用，不適合智能停車(chē)場(chǎng)景，在停車(chē)的場(chǎng)景中大型車(chē)輛會(huì)大大的衰弱信號(hào)。而且ZigBee對(duì)于不同芯片兼容性較差，網(wǎng)絡(luò)較靈活，不易維護(hù)。

——Zwave：一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠的短距離無(wú)線通信技術(shù)。應(yīng)用于智能家居、照明控制、智能抄表、防盜系統(tǒng)等應(yīng)用，在室內(nèi)可達(dá)到幾十米，在室外可達(dá)到幾百米。缺點(diǎn)是速率較低，芯片標(biāo)準(zhǔn)不開(kāi)放。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，后面有了算是專門(mén)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娜f(wàn)物互聯(lián)的LPWA技術(shù)：LPWA（低功耗廣域網(wǎng)）通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新機(jī)遇。他解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不能應(yīng)對(duì)一些物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的通信問(wèn)題，LPWA技術(shù)中有三種方式：SigFox、LoRa、NB-IOT。

——SigFox：無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)專用技術(shù)，使用UNB（超窄帶）技術(shù)，低功耗，低成本，傳輸功耗水平非常低，卻還能維持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)連接，通常傳輸速率只有100bps。

——LoRa：基于開(kāi)源的MAC層協(xié)議的低功耗廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案，長(zhǎng)電池壽命，大容量。

——NB-IOT：構(gòu)建于蜂窩通信的窄帶物聯(lián)網(wǎng)，只消耗大約180KHZ的帶寬，可直接部署于GAM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)、LTE網(wǎng)絡(luò)以降低部署成本，實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。聚焦于低功耗廣域網(wǎng)市場(chǎng)，覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、價(jià)格優(yōu)的特點(diǎn)，可用于遠(yuǎn)程抄表、資產(chǎn)追蹤、只能停車(chē)、智慧農(nóng)業(yè)等。

人們常說(shuō)的IOT平臺(tái)是指什么？

首先看看物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中遇見(jiàn)了哪些挑戰(zhàn)？

1、新業(yè)務(wù)上線周期長(zhǎng)。IOT廠家上線的終端只能接入自己的平臺(tái)，并且應(yīng)用碎片化嚴(yán)重

2、終端傳感器廠家多，使用的通信協(xié)議多，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，集成困難

3、網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)雜。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)類型多，廠家開(kāi)發(fā)終端需要適配很多協(xié)議，廠家進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的門(mén)檻較高

而發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，就需要一個(gè)能力開(kāi)放，安全可靠的平臺(tái)做解耦和支撐，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一接入，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展。這也就使得IoT（Internet of things（IoT））平臺(tái)的誕生。IOT連接平臺(tái)的作用分為兩塊，一是終端接入解耦，開(kāi)放的終端接入，降低廠家終端開(kāi)發(fā)成本；第二是能力開(kāi)放，開(kāi)放的終端業(yè)務(wù)應(yīng)用擴(kuò)展，提供統(tǒng)一的API接口方便廠家開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)連接管理平臺(tái)，有兩個(gè)重要的協(xié)議：MQTT和CoAP，另外還有相類似的HTTP，平臺(tái)向下會(huì)提供這三個(gè)接口，便于終端設(shè)備適配接入。

MQTT：消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸，基于IP/TCP，是IBM開(kāi)發(fā)的一個(gè)即時(shí)通訊協(xié)議。優(yōu)點(diǎn)：協(xié)議簡(jiǎn)單、輕量級(jí)、消息可以短至2個(gè)字節(jié)，對(duì)終端的硬件配置要求低，適用于CPU等硬件資源有限的場(chǎng)合，有助于降低終端成本。目前廣泛應(yīng)用于智慧家庭解決方案。

CoAP：受限制的應(yīng)用協(xié)議。專門(mén)為資源受限制的設(shè)備通信，如傳感器節(jié)點(diǎn)、NB-IoT/LoRa網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。從HTTP協(xié)議發(fā)展而來(lái)，也是采用請(qǐng)求、響應(yīng)的工作模式。在傳輸層使用UDP協(xié)議，有消息重傳機(jī)制。

兩種協(xié)議的對(duì)比：

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)主要分為四大類型：

設(shè)備管理平臺(tái)：設(shè)備管家，負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的接入、數(shù)據(jù)的收集、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和維護(hù)連接管理平臺(tái)：負(fù)責(zé)SIM卡生命周期管理、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷等，目前是jasper和愛(ài)立信兩家基本壟斷了全球主要的運(yùn)營(yíng)商的物聯(lián)網(wǎng)

應(yīng)用使能平臺(tái)：快速開(kāi)發(fā)和部署IOT應(yīng)用，使得最終的客戶面向于給企業(yè)用戶提供解決方案的開(kāi)發(fā)商：

業(yè)務(wù)分析平臺(tái)：做業(yè)務(wù)分析和處理，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的集合、處理和分析。