物聯(lián)網(wǎng)不斷為我們帶來(lái)更美好的未來(lái):冰箱能夠自動(dòng)在當(dāng)?shù)仉s貨店訂購(gòu)食物以補(bǔ)充自己，橋梁向迎面而來(lái)的汽車(chē)發(fā)出冰凍表面的警告，或者是監(jiān)控你的健康狀況并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接發(fā)送到醫(yī)生的iPhone上的智能設(shè)備。雖然這一切可能很快觸手可及，我們必須意識(shí)到，在這些場(chǎng)景的背后，是巨大的機(jī)器使夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。沒(méi)有我們周?chē)鸁o(wú)數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些夢(mèng)想永遠(yuǎn)不會(huì)實(shí)現(xiàn)。


IoT技術(shù)的炒作到底是什么？
自20世紀(jì)中期以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)一直伴隨著我們。但是，物聯(lián)網(wǎng)背后的技術(shù)早已成熟，遙測(cè)科學(xué)是物聯(lián)網(wǎng)的最早代名詞，自下半年以來(lái)已用于測(cè)量和收集天氣數(shù)據(jù)或通過(guò)電話(huà)線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)電波和衛(wèi)星通信跟蹤野生生物19世紀(jì)。盡管存在所有技術(shù)限制，但它為機(jī)器對(duì)機(jī)器通信（M2M）的概念奠定了基礎(chǔ)，該概念隨著連接解決方案的發(fā)展而逐漸發(fā)展，催生了我們今天所知的物聯(lián)網(wǎng)概念。

未來(lái)的未來(lái)將涉及數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的受管理和監(jiān)視資產(chǎn)。現(xiàn)在輪到我們了，整個(gè)IT /電信行業(yè)，通過(guò)提供安全可靠的解決方案來(lái)幫助每個(gè)人從物聯(lián)網(wǎng)中受益.
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一個(gè)具有唯一標(biāo)識(shí)符的數(shù)字設(shè)備、機(jī)器、物體、動(dòng)物或人組成的系統(tǒng)，能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和共享數(shù)據(jù)，而不需要人對(duì)人或人對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。物聯(lián)網(wǎng)彌合了實(shí)體世界和虛擬世界之間的鴻溝，旨在創(chuàng)造智能環(huán)境，讓個(gè)人以及整個(gè)社會(huì)能夠以更智能、更舒適的方式生活。盡管聽(tīng)起來(lái)有些浮夸，但物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑翢o(wú)疑問(wèn)，它將永遠(yuǎn)存在于其中。考慮到這些，現(xiàn)在讓我們簡(jiǎn)要地了解一下物聯(lián)網(wǎng)世界背后使其運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由什么組成?
考慮到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多樣性和數(shù)量眾多的技術(shù)解決方案，如果你想在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迷宮中找到出路，這可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。然而，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧分解為4個(gè)基本技術(shù)層，這些技術(shù)層涉及到使物聯(lián)網(wǎng)工作。這些是:

設(shè)備硬件
設(shè)備是實(shí)際上構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)中“事物”的對(duì)象。作為現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間的接口，它們可能會(huì)采用不同的大小，形狀和技術(shù)復(fù)雜性級(jí)別，具體取決于在特定的IoT部署中需要執(zhí)行的任務(wù)。無(wú)論是針頭大小的麥克風(fēng)還是重型建筑機(jī)械，幾乎每種物質(zhì)對(duì)象（甚至是有生命的動(dòng)物，例如動(dòng)物或人類(lèi)）都可以通過(guò)添加必要的儀器（通過(guò)添加傳感器或執(zhí)行器以及適當(dāng)?shù)能浖┒兂蛇B接的設(shè)備。測(cè)量并收集必要的數(shù)據(jù)。顯然，傳感器，執(zhí)行器或其他遙測(cè)設(shè)備也可以自己構(gòu)成獨(dú)立的智能設(shè)備。

設(shè)備軟件
這實(shí)際上是使連接的設(shè)備“智能”的原因。該軟件負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與云的通信，收集數(shù)據(jù)，集成設(shè)備以及在IoT網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。更重要的是，該設(shè)備軟件還滿(mǎn)足了應(yīng)用程序級(jí)別的功能，使用戶(hù)可以可視化數(shù)據(jù)并與IoT系統(tǒng)交互。

通信
在設(shè)備硬件和軟件就位之后，必須存在另一層，它將為智能對(duì)象提供與IoT世界其他地區(qū)交換信息的方式方法。盡管通信機(jī)制與設(shè)備硬件和軟件緊密相關(guān)，但將它們視為獨(dú)立的層至關(guān)重要。通信層包括物理連接解決方案（蜂窩，衛(wèi)星，LAN）以及在各種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境（ZigBee，Thread，Z-Wave，MQTT，LwM2M）中使用的特定協(xié)議）。選擇相關(guān)的通信解決方案是構(gòu)建每個(gè)IoT技術(shù)堆棧的關(guān)鍵部分之一。所選擇的技術(shù)不僅將決定向云端發(fā)送數(shù)據(jù)或從云端接收數(shù)據(jù)的方式，還將決定如何管理設(shè)備以及它們?nèi)绾闻c第三方設(shè)備通信。出于本文的目的，我們將在下文中詳細(xì)介紹一些當(dāng)今的通信解決方案。

平臺(tái)
如前所述，得益于“智能”硬件和安裝的軟件，該設(shè)備能夠“感知”周?chē)l(fā)生的事情，并通過(guò)特定的通信渠道將其傳達(dá)給用戶(hù)。一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是一個(gè)以用戶(hù)友好的方式收集，管理，處理，分析和呈現(xiàn)所有這些數(shù)據(jù)的地方。因此，使這種解決方案特別有價(jià)值的不僅是其數(shù)據(jù)收集和管理功能，還在于它能夠從設(shè)備通過(guò)通信層提供的數(shù)據(jù)部分中分析和發(fā)現(xiàn)有用的見(jiàn)解的能力。同樣，市場(chǎng)上有很多IoT平臺(tái)，可以根據(jù)特定IoT項(xiàng)目的要求以及諸如架構(gòu)和IoT技術(shù)堆棧，可靠性，自定義屬性，使用的協(xié)議，硬件不可知論，安全性和成本等因素來(lái)選擇效力。還值得一提的是，平臺(tái)既可以本地安裝也可以基于云安裝。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧中的連接解決方案:

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中有盡可能多的應(yīng)用，其背后并不缺少連接解決方案。根據(jù)給定IoT用例的規(guī)范，每個(gè)通信選項(xiàng)可能會(huì)提供不同的服務(wù)啟用方案，同時(shí)在功耗，范圍和帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡。例如，如果您要構(gòu)建智能家居，則可能需要將室內(nèi)溫度傳感器和供暖控制器與智能手機(jī)集成在一起，以便可以遠(yuǎn)程監(jiān)控每個(gè)房間的溫度并根據(jù)當(dāng)前溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。需要。在這種情況下，推薦的解決方案是專(zhuān)門(mén)為家庭自動(dòng)化環(huán)境而設(shè)計(jì)的，基于IP的IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議Thread，該線(xiàn)程是專(zhuān)門(mén)為家庭自動(dòng)化環(huán)境設(shè)計(jì)的。

考慮到通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的這種多樣性和多樣性，人們可能會(huì)提出一個(gè)關(guān)于開(kāi)發(fā)新解決方案的實(shí)際需求的問(wèn)題，同時(shí)已經(jīng)使用了數(shù)十年的久經(jīng)考驗(yàn)的Internet協(xié)議。原因是現(xiàn)有的Internet協(xié)議（例如，傳輸控制協(xié)議/ Internet協(xié)議（TCP / IP））通常效率不高且功耗太高，無(wú)法在新興的IoT技術(shù)應(yīng)用程序中高效工作。本節(jié)將簡(jiǎn)要概述專(zhuān)門(mén)供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使用的主要替代Internet協(xié)議。
概述涉及每種解決方案實(shí)現(xiàn)的射頻范圍細(xì)分的最受歡迎的IoT無(wú)線(xiàn)電技術(shù)：短距離IoT無(wú)線(xiàn)電解決方案，中距離解決方案和遠(yuǎn)距離廣域網(wǎng)解決方案。

短距離物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)解決方案：

藍(lán)牙
作為成熟的短程連接技術(shù)，藍(lán)牙被認(rèn)為是關(guān)鍵解決方案，尤其是對(duì)于可穿戴電子產(chǎn)品市場(chǎng)的未來(lái)而言，例如無(wú)線(xiàn)耳機(jī)或地理位置傳感器，尤其是考慮到藍(lán)牙與智能手機(jī)的廣泛集成。藍(lán)牙低功耗（BLE）協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了成本效益并降低了功耗，僅需要很少的設(shè)備電源。但是，這是一個(gè)折衷方案：當(dāng)頻繁傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)，BLE可能不是最有效的解決方案。

RFID

作為有史以來(lái)首批實(shí)施的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一，射頻識(shí)別（RFID）為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供定位解決方案，尤其是在供應(yīng)鏈管理和物流領(lǐng)域，這需要能夠確定建筑物內(nèi)物體的位置。RFID技術(shù)的未來(lái)顯然將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出簡(jiǎn)單的本地化服務(wù)，其可能的應(yīng)用范圍從跟蹤醫(yī)院患者到提高醫(yī)療保健效率，再到提供實(shí)時(shí)商品位置數(shù)據(jù)以最大程度地減少零售店的缺貨情況。

媒介范圍解決方案：

WIFI

它是基于IEEE 802.11開(kāi)發(fā)的，仍然是最廣泛使用且廣為人知的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議。由于需要保持較高的信號(hào)強(qiáng)度和快速的數(shù)據(jù)傳輸以實(shí)現(xiàn)更好的連接性和可靠性，因此其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廣泛使用主要受到功耗高于平均水平的限制。作為物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，WiFi為數(shù)量眾多的物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供了廣闊的基礎(chǔ)，但它也需要進(jìn)行營(yíng)銷(xiāo)管理和使用，才能為服務(wù)提供商和用戶(hù)帶來(lái)利潤(rùn)。

ZIGBEE

該流行的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)在流量管理系統(tǒng)，家用電子產(chǎn)品和機(jī)器行業(yè)中發(fā)現(xiàn)了最頻繁的應(yīng)用。Zigbee建立在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)之上，支持低數(shù)據(jù)交換速率，低功耗操作，安全性和可靠性。

THREAD
Thread專(zhuān)為智能家居產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，利用IPv6連接性使連接的設(shè)備能夠相互通信，訪問(wèn)云中的服務(wù)或通過(guò)Thread移動(dòng)應(yīng)用程序與用戶(hù)交互。Thread的批評(píng)者指出，在市場(chǎng)飽和的情況下，另一種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議會(huì)導(dǎo)致IoT技術(shù)堆棧內(nèi)部的進(jìn)一步分化。

遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)（WAN）解決方案：

NB-IOT
窄帶物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)有3GPP技術(shù)的產(chǎn)物，它是一種全新的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可確保極低的功耗（電池使用10年），并提供信號(hào)強(qiáng)度約為1的連接性。比2G的情況低23 dB。更重要的是，它使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，不僅可以確保LTE網(wǎng)絡(luò)的全球覆蓋范圍，還可以確保信號(hào)質(zhì)量。在許多情況下，這一事實(shí)允許實(shí)現(xiàn)NB-IoT，而不是需要構(gòu)建局域網(wǎng)（例如LoRa或Sigfox）的解決方案。

LTE-CATM1
LTE-Cat M1是一種低功率廣域（LPWA）連接標(biāo)準(zhǔn)，用于連接具有中等數(shù)據(jù)速率要求的IoT和M2M設(shè)備。與2G，3G或LTE-Cat 1等蜂窩技術(shù)相比，它支持更長(zhǎng)的電池生命周期，并提供更大的內(nèi)置范圍。

由于與現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)兼容，CAT M1不需要運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建新的基礎(chǔ)架構(gòu)即可。實(shí)施它。與NB-IoT相比，LTE Cat M1被證明是移動(dòng)用例的完美選擇，因?yàn)樗诜涓C站點(diǎn)之間的切換處理明顯更好，并且與高速LTE非常相似。

LoRaWANLoRaWAN是一種低功耗遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)協(xié)議，針對(duì)低功耗進(jìn)行了優(yōu)化，并支持具有數(shù)百萬(wàn)個(gè)設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò)。面向廣域網(wǎng)（WAN）應(yīng)用，LoRaWAN旨在為低功耗WAN提供功能，以支持IoT，M2M，智能城市和工業(yè)應(yīng)用中的低成本，移動(dòng)和安全的雙向通信。

Sigfox
Sigfox的概念是為要求低數(shù)據(jù)傳輸水平的低功率M2M應(yīng)用程序提供有效的連接解決方案，這些應(yīng)用程序的WiFi范圍太短，而蜂窩范圍太昂貴且太耗電。Sigfox使用UNB，這項(xiàng)技術(shù)使它能夠處理每秒10到1,000位的低數(shù)據(jù)傳輸速度。與蜂窩通信解決方案相比，它的能耗降低了100倍，而2.5Ah電池的典型待機(jī)時(shí)間為20年。Sigfox提供健壯，節(jié)能和可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，能夠支持跨越幾平方公里區(qū)域的成千上萬(wàn)個(gè)電池供電設(shè)備之間的通信，事實(shí)證明Sigfox適用于各種M2M應(yīng)用，包括智能路燈，智能電表，病人監(jiān)護(hù)儀，安全性設(shè)備，和環(huán)境傳感器。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)–結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)使我們?cè)诩彝ィ矆?chǎng)所，辦公室和工廠中感到舒適，并且鑒于其發(fā)展的迅捷速度，似乎物有所值的物聯(lián)網(wǎng)短語(yǔ)“任何可以連接的東西都將被連接”越來(lái)越接近我們的日常現(xiàn)實(shí)。因此，真正的問(wèn)題不應(yīng)該是什么時(shí)候發(fā)生，而應(yīng)該在保持安全性和成本效益等關(guān)鍵功能的同時(shí)，如何進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)盡可能高的效率。考慮到這種方法，部署大量低功耗，低帶寬設(shè)備的部署將需要使用LwM2M，一種輕量級(jí)協(xié)議，專(zhuān)為管理此類(lèi)資源受限的機(jī)器而設(shè)計(jì)。因此，從這種實(shí)際的角度來(lái)看，在給定的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中成功的問(wèn)題似乎歸結(jié)為從大量現(xiàn)有解決方案中選擇合適的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。