物聯網大白話之二-物聯網架構

03-03

鄭重聲明：此文僅是個人整理，個人學習的筆記，並非專業人士的科普。

物聯網架構

目前物聯網架構通常分為感知層、網路層和應用層三個層次，也有四層架構、五層架構和七層架構的分法，不過我們這裡使用通常使用的三層架構進行說明。圖示如下（圖片來源於網路，侵刪）：

感知層

感知層是物聯網的皮膚和五官，用於識別物體、感知物體、採集信息、自動控制，比如裝在空調上的溫度感測器識別到了室內溫度高於30度，把這個信息收集後，自動打開了空調進行製冷；這個層面涉及到的是各種識別技術、信息採集技術、控制技術。而且這些技術是交叉使用的的，各種感知有些是單一的，有些則是綜合的，比如機器人就是整合了各種感知系統。這一層最常見的就是各種感測器，用於替代或者延展人類的感官完成對物理世界的感知，也包括企業信息化過程中用到的RFID以及二維碼技術。

網路層

網路層則主要實現信息的傳遞、路由（決定信息傳遞的途徑）和控制（控制信息如何傳遞），分為兩大部分，一部分是物聯網的通信技術，一部分是物聯網的通訊協議，通訊技術負責把物與物從物理上鏈接起來，可以進行通信，通訊協議則負責建立通信的規則和統一格式。通訊技術從介質上分為有線的網路、無線的網路，根據通信舉例則分為超短距、近距離、中長距離、超遠距離，有些通訊技術我們已經在互聯網中使用，有些則是根據物聯網新創建的。這些通信技術包括如下：

藍牙（適用於短距離通訊），比如現在的藍牙耳機、藍牙音箱、各種可穿戴設備；
Zigbee，適用於工業環境；
Z-WAVE，一種低功耗射頻通信技術，主要用於諸如燈控制器和感測器之類的產品的家庭自動化；
6LowPAN，6LoWPAN是一種基於IPv6的低速無線個域網標準，是互聯網已有的IP協議在物聯網上的應用。
Thread（線程），是Google旗下Nest Labs於2014年7月提出的家庭物聯網通訊協定技術。是一種基於IP的無線網路協議，用來連接家裡的智能產品。
WIFI，在家庭和許多企業中使用的最常見的WiFi標準是802．11n，功耗大。
NFC，特別適用於智能手機，適合特別近距離。
Sigfox，它的範圍在WiFi和蜂窩之間，30－50公里（農村環境），3－10公里（城市環境）。
Neul，是一種為IoT設計的新型廣域無線網路技術，與現有的GPRS，3G，CDMA和LTE WAN解決方案大有競爭。
LoRa，LoRaWAN針對廣域網（WAN）應用，旨在為具有特定功能的低功率WAN提供支持。
eMTC，基於蜂窩網路技術，對LTE（4G通訊）進行了優化和剪裁而來。
NB-Iot，基於蜂窩網路技術，國際移動通信標準化組織3GPP篩選的方案。

上面介紹的主要是各種無線的通信技術，其實要包括現場匯流排等有線的連接技術。

物聯網通訊協議和通訊技術一樣的多，如MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST、CoAP、OPC UA。網路層就相當於人的大腦和神經中樞，主要負責傳遞和處理感知層獲取的信息。

我們應注意區分物聯網的通訊技術和通訊協議。

應用層

我理解應用層是在各種物聯網通訊協議的支持下，對物聯網形成的數據在宏觀層面進行分析並反饋到感知層執行特定控制功能，包括控制物與物之間的協同，物與環境的自適應，人與物的協作。應用層個人理解可分為兩大部分，一部分是通用的物聯網平台，建立在雲平台之上，可以是IAAS/PASS/SAAS的一種或者混合。目前已經有不少企業推出了物聯網平台，比如樹根互聯、百度雲天工、騰訊QQ物聯智能硬體開放平台、阿里Link物聯網平台、SAP Leonardo、亞馬遜AWS、微軟Azure、Google Cloud IoT Core。另外一部分是在這個通用的物聯網平台上再產生具體應用，這些應用類似於手機App，具體應用就是如何具體控制這些物如何收集信息，如何進行控制物。這些具體應用場景包括：

個人應用：可穿戴設備、運動健身、健康、娛樂應用、體育、玩具、親子、關愛老人；
智能家居：家庭自動化、智能路由、安全監控、智能廚房、家庭機器人、感測檢測、智能寵物、智能花園、跟蹤設備；
智能交通：車聯網、智能自行車/摩托車（頭盔設備）、無人駕駛、無人機、太空探索；
企業應用：醫療保健、零售、支付/信用卡、智能辦公室、現代農業、建築施工；
工業互聯網：智能製造、能源工業、供應鏈、工業機器人、工業可穿戴設備（智能安全帽等）；

從應用層面可以看出，物聯網真的是可以無處不用，無處不在。物聯網的最終目標是實現任何物體在任何時間、任何地點的鏈接，幫助人類對物理世界具有「全面的感知能力、透徹的認知能力和智慧的處理能力」。

和互聯網七層（OSI）結構來比較一下，互聯網七層從下到上分為物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

題外話：真是有點擔心技術越發展，人類本能會越來越退化，人類適應環境的能力越來越弱，人類最終變成「溫室里的花朵」。不過我們無法阻止技術的發展，只能期待人類會不斷的解決新的問題。期待未來更美好吧！