2、物聯網的架構


1、物聯網架構和關鍵技術

  物聯網的本質很簡單:傳感+通信+IT技術

  終端:透徹的感知和測量,使生產資料能夠有自己的思想,並與外界溝通交流;

  網絡:泛在的接入和互連、公共通信網絡、物聯網、互聯網,以確保生產資料和工業應用的泛在的連接;

  應用程序:深度智能分析與控制、行業智能應用與控制系統(計算、存儲、應用);

  物聯網的分層體系結構

  終端:未來社會是萬物的感知,用什么感知?軟件做不到,只有依靠終端。終端不僅是一部手機,更是一部家庭路由器、攝像頭、可穿戴設備、傳感器、汽車、物聯網終端。它們都可以稱為“端”,實現萬物互聯、端形式多樣化、萬物感知、端的非生物元素和生物元素高度融合,物理世界與數字世界高度融合,並具有邊緣計算能力;

  網絡:接入端有無線和固定兩種方式。固定網絡接入模式運營商無法從物聯場景中提取“連接”好處,這是將物聯網流量連接到自己的物聯網平台業務的有效幫助。無線接入模式運營商不僅可以獲得“連接”的好處,而且更有利於將物聯網流量連接到自己的物聯網平台,進行數據轉換;

  平台:平台是運營商介入到各行垂直物聯網產業的核心競爭力。物聯網平台的主要功能包括連接管理、設備管理和應用使能;

  應用:物聯網服務的各行業將各自行業感和終端設備采集的數據,通過網絡和平台傳遞對應行業的物聯網服務器,各行業根據其提供的高價值數據,進行產業升級、提效及智能化改造;

 

  消息觸達能力是物聯網(internet ofthings, IOT)的重要支撐,而物聯網很多技術都源於移動互聯網。

  從開發的角度,無線接入是物聯網設備端的核心技術,身份設備管理和消息推送技術是物聯網雲端的核心技術。而從場景體驗的角度,除了前者,還要包括手機的前端開發技術。

  IP互聯架構已是物聯網的事實標准。本文所講的消息推送技術是基於TCP/IP協議的應用層協議技術。

  我們先進一步抽象基於IP架構的物聯網組成,如下圖(忽略internet和路由等基礎技術):

https://img3.mukewang.com/5b3ddeaa00014c2106900374.jpg

  可見,核心組成就是物聯設備、網關和雲端。物聯設備分為兩類,一類是其自身天然支持TCP/IP而能直接接入物聯網,如wifi、GPRS/3G/4G(當然,還有即將到來的5G)等設備;另一類是其未能支持IP協議而需要網關(協議轉換)來接入物聯網,如Zigbee、藍牙等設備。對於藍牙設備而言,手機其實是一個網關。

  手機通過自身的藍牙跟外設藍牙設備通信,並將消息通過手機的wifi或者3G/4G模塊與雲服務端通信。

https://img.mukewang.com/5b3ddeb70001b72806800359.jpg

  從場景的角度來分析,物聯網最終是給人類服務的,而手機是人類體驗的最直接入口。因此在上圖中可以單獨添加手機組成部分,並將其與一般意義上的網關區分出來。這樣物聯網核心組成就是:設備端—網關—雲端—手機。

  從應用層開發技術的角度來看,物聯網應用是基於TCP/IP架構建立,在屏蔽底層的網關協議轉換的基礎上,物聯網應用的組成部分就是:設備端—雲端—手機。

OK,有了以上的介紹,我們就從物聯網應用的角度來分析設備、雲端、手機直接的消息推送技術,它包括雲端和設備端的雙向通信技術、手機和雲端的雙向通信技術。

  (1)物聯網安全

  安全是物聯網最重要的挑戰。安全工作需要從端點安全、網絡安全、數據安全、平台安全、應用安全等方面進行保障。

          典型的物聯網端到端網絡結構1-蜂窩式物聯網(CIOT)

  行業終端:傳感器接口,應用駐留

  NB—IOT模塊:無線連接、軟SIM卡、傳感器接口、應用駐留

  基站:低成本站點解決方案,支持大規模物聯網連接的新空口

  核心網:移動性/安全/連接管理、無SIM卡終端安全接入、終端節能特性、不區分時延的終端適配、擁塞控制和流量調度、計費啟用

  IOT平台:應用層協議棧適配,終端SIM OTA、終端設備、事件訂閱管理、API能力開放(行業、開發者)、OSS/BSS(自助開戶、計費),大數據分析

  (2)物聯網網關

            典型物聯網端到端網絡結構2-家庭網關

  分層解耦:終端、網關、應用平台、APP 解耦

  多終端操作界面:移動應用程序、語音揚聲器、PAD、PC Web門戶

  靈活多樣的終端接入方式:不同功能/協議/品牌終端接入、網關聚合訪問、直接連接訪問

  雲連接:實現不同雲平台下的設備互聯

  終端間多級聯動:同一網關下設備之間的規則鏈接、同一平台上跨網關設備之間的規則鏈接、跨平台設備之間的規則鏈接

            典型物聯網端到端網絡結構 3-LoRa 網關

  LORA使用免授權ISM頻段,但不同的國家或地區使用不同的頻段。我國主要采用470-510MHz,但也采用779-787MHz;中國LoRa 應用聯盟推薦采用470-518MHz;

  (2)物聯網平台

            物聯網平台是物聯網價值鏈的錨點

  物聯網管理平台是運營物聯網的戰略控制點。在連接價值下降、數據為王的時代,通過物聯網管理平台分享未來物聯網的最大蛋糕,也是各運營商、設備供應商和行業巨頭們共同的選擇。

  根據物聯網服務的層次,物聯網平台主要分為四大平台類型:

    設備管理平台(DMP):主要用於物聯網設備接入、數據采集、設備狀態監測和維護等。

    連接管理平台(CMP):操作人員熟悉的SIM卡管理,提供SIM卡生命周期管理、狀態監測、故障診斷等功能;

    應用使能平台(AEP):簡而言之,它幫助物聯網應用程序開發人員快速開發和部署他們需要的物聯網應用程序。

    業務分析平台(BAP):收集各種相關數據后,進行分類處理、分析,提供可視化的數據分析結果(圖表、儀表盤、數據報表)。

 


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