物联网的基本概念

心已赠人 2022-10-29 15:24 146阅读 0赞

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1. 物联网要解决什么问题？

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一项新技术的出现，总是要解决一些已有的问题的，否则这项技术也无法发展。

上一项被称为”革命“的技术是互联网（包括移动互联网），这项技术解决的是计算机之间（或者说人和人之间）的信息互联。

物联网要解决的，则是人和物、物和物之间的信息互联。随着芯片技术、嵌入式技术、通信技术等相关技术的发展，终端的计算能力越来越强，物联网技术也走到了台前。

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2. 物联网的复杂性

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前面提到了，物联网涉及的知识很多，包括通信、嵌入式、互联网、大数据、人工智能等等，以及相关应用业务的领域知识。但是，如果我们跳出这些细节，从总体的层面来看，物联网可以分为3层。（分层，IT人士的法宝。还记得大明湖那句名言吗？没有什么问题是加一层中间层解决不了的。）

1.  设备层，也就是各种硬件设备。这一层包括以下的组成部分

*  传感器：用于采集数据。例如温度传感器等。
 *  执行器：用于执行具体的动作，例如继电器、电机等等。
 *  智能芯片：含有嵌入式系统的芯片，用于执行终端计算
 *  通信设备：例如Wifi，蓝牙，蜂窝网络等的通信设备

*  网络层，用于设备与物联网平台之间的通信。
    
    物联网的通信依然是基于互联网的，在设备层中的通信设备，都是为了接入互联网。因此物联网的底层还是TCP/IP协议，或者基于TCP/IP的更上层的协议（7层模型了解一下？），比如HTTP/HTTPS协议，MQTT或者AMQP协议等。
 *  应用层，是实现具体的业务逻辑的地方。
 *  通常来说，接入物联网平台的终端是很多的，采集的数据更是海量的。因此，对应物联网平台的后台相对于普通的服务后台，需要解决海量数据的存储、处理、分析等问题。
    
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    物联网的分层模型
    
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    3. 什么是物联网
    
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    或者，换一个问法：物联网是什么？
    
    到现在为止，还没有一个被广泛接受的物联网的定义。作为一项新兴的的技术或者说行业，物联网还在不断的快速变化中，新的应用和新的理念还在不断出现。
    
    我们暂时没有办法准确的定义物联网，但是我们可以从其他的方面来了解物联网，比如物联网都和哪些方面相关。
    
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    3.1 物联网和互联网的关系
    
    物联网和互联网，尤其是移动互联网，又什么关系？
    
    手机本质上还是一台电脑，是一个小型化的、高度集成的电脑。手机和电脑一样，是为了从人这里获取信息，以及向人输出信息来设计的，是围绕人的需求来设计的设备。人是信息的生产者和消费者。从这一个角度来说，互联网的作用是连接人与人，在人与人之间传递信息。
    
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    互联网中的信息流向
    
    物联网和互联网的不同就在于物联网中设备（也就是物）成了重要的参与主体，也是信息的生产者和消费者。也就是说，在物联网中，信息的流向如下图所示：
    
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    物联网中的信息流向
    
    因此，物联网是互联网的发展和延伸，是在互联网的基础上，基于新的技术、设备和理念发展出来的。由于接入设备本身，以及设备所处的物理环境、网络环境、功能、数量等差异，物联网和传统互联网有很多不一样的技术需求和特性。
    
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    3.2 物联网和传感器的关系
    
    在物联网的发展初期，主要应用于传感器数据收集，因此最初很多人将传感器称为物联网的”感知层“。但是物联网发展到现在，其应用范围已经得到了很大的扩展。传感器数据收集仍然是物联网引用中的重要部分，但已经不是最主要的应用了。但是，基于传感器所处环境的特点（计算资源少、供电受限、网络环境差）发展而来的传感器网络技术，尤其是无线传感器网络（WSN Wireless Sensor Networking）技术，极大的推动了物联网的发展。
    
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    3.3 物联网和5G的关系
    
    5G也是这几年很火的概念，尤其是在华为受到海外限制的这几年，几乎让所有关心时事的国民都知道了5G的概念（包括我70岁的老父亲）。
    
    和WSN技术一样，5G的技术对物联网的发展具有非常重要的意义。甚至有人说”5G时代，物联网才会真正落地。“
    
    很多非专业人士对5G的印象就是”速度快“。这个理解不能说错误，只是不专业。5G通信，为我们提供了很多的特性，其中有3个主要的应用场景：
    
     *  eMBB，Enhanced Mobile Broadbang，增强移动带宽。也就是我们常说的”速度快“了，或者说速率快了。
     *  URLLC， Ultra-reliable and Low Latency Communication， 超高可靠与低延时通信。5G能够保证极低的延迟，并且是稳定可靠的延迟，不会出现让我们头疼的网络抖动问题。
     *  MMTC，Massive Machnice Type Communication，大规模机器通信，有人称之为”海量物联“。可以支持大规模设备的连接上网。
    
    能够推动物联网落地的，其实是URLLC和MMTC这两个特性。但是在此之前，我们也可以使用NB-IoT、LTE-Cat1等通信技术。
    
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    3.4 物联网和云计算的关系
    
    我们前面提到了，物联网平台的后台需要解决海量数据的存储、处理、分析的任务，这正是云计算的用武之地，因此各大云计算厂商都推出了各自的物联网平台。
    
    这些物联网平台基于标准的网络接入协议（例如MQTT），利用云计算平台提供的大数据存储产品、高性能可伸缩的分布式系统，还有各种数据处理产品、人工智能算法平台等等，为物联网的数据处理提供基础能力和便利。
    
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    3.5 物联网和智能家居的关系
    
    普通民众对物联网的最直观的感受就是智能家居。但是其实物联网还有很多其他的应用，与我们生活比较贴近的，比如共享单车、共享汽车。
    
    在不直接与我们的生活发生联系工业领域有工业物联网，工业物联网的应用可以直接提高效率、降低人工成本（降本增效）。
    
    在农业中，也有应用物联网技术，比如电子围栏、食品溯源追踪等等。
    
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    3.6 小结
    
    从前面的介绍可以看出：
    
    1.  物联网是互联网的发展和延伸，信息生产和消费的主体不仅限于人，还扩展到了物。
    2.  物联网并不仅仅是通过传感器设备监测数据那么简单，而是已经发展到了基于信息实现设备联动控制的阶段。
    3.  5G 通信技术可以推动物联网在更多的场景落地，但对很多场景来说， 5G 不是必需的。
    4.  云计算平台提供的标准网络协议接口，还有海量数据存储、处理能力，这些都是物联网的重要基础设施。不过，物联网行业的发展一定是多方共同推进的。
    5.  物联网应用不止是智能家居，在工业、农业、交通、物流等各个领域同样可以大放异彩。
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