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物联网的背后有哪一些技术支持着

2020-01-22

物联网让咱们看到了一个愈加夸姣的未来:冰箱可以主动订货食物、桥梁可以提示轿车留意路面结冰,或许智能设备,可以监测个人的健康状况,并将实时数据发送到医师手机上。尽管所有这些或许很快到来,但咱们依然需求了解使愿望成为实践的许多暗地技能,假如没有它们,愿望将永久无法完成。

物联网是一个由彼此衔接的数字设备、机器、物体、动物或人组成的体系,这些设备、机器、物体、动物或人具有仅有的标识符,而且可以经过网络传输和同享数据,而不需求人与人或人与设备的交互。物联网旨在缩小物理国际和虚拟国际之间的距离,并发明一种智能环境,使个人以及整个社会都可以以更智能、更舒适的办法日子。尽管听起来或许有点夸大,但物联网的确现已成为咱们日常日子的一部分,并将永久存在。考虑到所有这些,现在让咱们扼要回忆一下物联网国际背面的支撑技能。

物联网技能是由什么构成?

鉴于物联网技能解决方案的多样性和巨大数量,假如您想在物联网技能迷宫中找到出路,这将是一项艰巨的使命。不过,为了简略起见,咱们将物联网技能分为4个根本层级:

设备硬件

设备实践上便是物联网中的“物”。作为实践国际和数字国际之间的接口,它们具有不同的巨细、形状和技能杂乱程度,而具体特点则取决于它们在特定物联网布置中需求履行的使命。无论是针头巨细的麦克风仍是重型建筑机械,简直每一个什物都可以经过增加必要的仪器来丈量和搜集必要的数据,然后变成一个连网设备。当然,传感器、履行器或其他遥测设备自身也可以作为独立的智能设备。

设备软件

这实践上是使连网设备变得“智能”的原因。软件担任完成与云的通讯、搜集数据、集成设备以及在物联网网络中履行实时数据剖析。此外,设备软件还能满意用户可视化数据和与物联网体系交互的才能。

通讯

设备硬件和软件到位后,还必须有别的一层,它将为智能目标供给与其他物联网国际交流信息的办法和办法。尽管通讯机制的确与设备硬件和软件严密相关,但将它们视为一个独立层是至关重要的。通讯层包含物理衔接解决方案和在不同物联网环境中运用的特定协议。挑选相应的通讯解决方案是构建物联网技能体系的重要环节之一。所挑选的技能不只决议了向云发送数据和从云接纳数据的办法,而且还决议了设备的办理办法以及与第三方设备的通讯办法。咱们将在本文后边章节中具体介绍当时的一些通讯解决方案。

渠道

如前所述,凭借智能硬件和已装置的软件,设备可以“感知”周围发作的作业,并经过特定的通讯通道与用户进行通讯。物联网渠道是一个以用户友爱的办法搜集、办理、处理、剖析和出现所有这些数据的当地。因而,使这种解决方案特别有价值的不只是它的数据搜集和办理才能,而且还在于它可以从数据中发现有用见地的才能。相同,商场上有许多物联网渠道,挑选哪个渠道取决于具体物联网项目的要求以及架构和物联网技能仓库、可靠性、定制特点、运用的协议、硬件不可知论、安全性和本钱效益等要素。此外值得一提的是,渠道可以装置在本地,也可以在云端。

物联网技能仓库中的衔接解决方案

实践日子中有许多物联网运用,而且这些运用背面都不缺少衔接解决方案。依据用例的需求,每个衔接选项都可以供给不同的运用支撑场景,一起可以在功耗、规模和带宽之间进行权衡。例如,假如您正在制作智能家居,您或许期望将室内温度传感器和加热操控器集成到智能手机中,这样您就可以长途监控每个房间的温度,并依据当时需求实时调整。在这种状况下,引荐运用Thread,该协议是专为家庭主动化环境设计的。

考虑到通讯规范和协议的多样性和多样化,人们或许会对开发新的解决方案的实践需求发作疑问。其原因是现有的网络协议,如传输操控协议/网络协议,往往不方便有用,而且功耗过大,无法在新式的物联网技能运用中高效作业。本节将扼要概述专门供物联网体系运用的首要代替网络协议。

概述触及最盛行的物联网无线衔接技能,并按每种解决方案完成的射频规模细分:短程解决方案、中程解决方案和长途广域网解决方案。

短程物联网解决方案:

蓝牙

蓝牙技能作为一种老练的短距离衔接技能,被认为是未来可穿戴电子产品商场的要害解决方案,尤其是考虑到它与智能手机的广泛集成。其间,蓝牙低功耗协议在设计时考虑了本钱效益并降低了功耗,而且仅需求很少的设备功耗。可是,这是一个折衷方案:当频频传输很多数据时,BLE或许不是最有用的解决方案。

射频辨认

射频辨认是最早完成的物联网运用之一,它为物联网运用供给定位解决方案,尤其是在供应链办理和物流范畴,这需求可以确认建筑物内物体的方位。射频辨认技能的未来明显远远超出了简略的定位服务,其或许的运用规模从盯梢医院患者到进步医疗保健功率,再到供给实时产品方位数据以最大极限地削减商铺的缺货状况。

中程解决方案:

Wi-Fi

它是根据IEEE 802.11开发的,现在依然是最广泛和众所周知的无线通讯协议。它在物联网范畴的广泛运用首要遭到功耗高于平均水平的约束,这是由于需求坚持高信号强度和快速数据传输以取得更好的衔接性和可靠性。作为物联网开展的要害技能,WI-FI为数量惊人的物联网解决方案供给了广泛的根底,但也需求在营销方面加以办理和运用,然后为服务供给商和用户带来更多赢利。

ZigBee

这种盛行的无线网状网络规范在交通办理体系、家用电子设备和机械工业中运用最为频频。Zigbee根据IEEE 802.15.4规范构建,支撑低数据交流率、低功耗操作、安全性和可靠性。

Thread

Thread专为智能家居产品设计,选用IPv6衔接,使衔接的设备可以彼此通讯、拜访云中服务或经过Thread移动运用与用户交互。

长途广域网解决方案:

NB-IoT

NB-IoT是3GPP技能的产品,它是一种全新的无线技能规范,可确保极低的功耗。此外,它可以运用现有的网络根底架构,这不只确保了它在LTE网络的全球掩盖规模内有用运用,而且还可以确保其信号质量。在许多状况下,也是这一原因让许多用户挑选NB-IoT,而不是挑选需求构建本地网络的解决方案。

LTE-Cat M1

LTE Cat M1是一种低功耗广域网衔接规范,用于衔接具有中等数据速率要求的物联网和M2M设备。与2G、3G或LTE Cat 1等蜂窝技能比较,它支撑更长的电池寿数周期,并供给更大的掩盖规模。

与现有的LTE网络兼容,CAT M1不需求运营商建立新的根底设施来完成它。与NB IoT比较,LTE Cat M1是移动用例的抱负挑选,由于它可以像高速LTE相同处理信号塔之间的切换。例如,假如车辆需求穿过几个不同的网络单元才能从A点移动到B点,那么Cat M1设备的体现与移动电话相同,而且不会丢掉衔接。与此相反的是,NB IoT设备必须在到达新的网络单元后才会在某点从头建立新的衔接。

另一大长处在于经过VoLTE支撑语音功用,这意味着它可以用于需求必定程度的人际交互的运用,比方某些健康和安全运用。

LoRaWAN

Lorawan是一种低功耗长途广域网协议,针对低功耗进行了优化,并支撑具有数百万个设备的大型网络。面向广域网运用,LoRaWAN旨在为低功耗广域网供给功用,以支撑物联网、M2M、才智城市和工业运用中的低本钱、移动和安全的双向通讯。

Sigfox

Sigfox背面的理念是为低功耗M2M运用供给有用的衔接解决方案,这些运用需求低水平的数据传输,而WI-FI的掩盖规模又太短,移动网络的掩盖规模又太贵、太耗电。Sigfox选用UNB技能,这项技能使它可以处理每秒10到1000位的低数据传输速度。与蜂窝移动通讯解决方案比较,它的能耗降低了近100倍,而2.5Ah电池的典型待机时间可以到达20年。Sigfox供给了一个强壮、节能且可扩展的网络,可以支撑不计其数个电池供电设备之间跨过数平方公里内的通讯。Sigfox已被证明适用于各种M2M运用,包含智能路灯、智能电表、患者监护仪、安全性设备和环境传感器等。

总结

物联网技能现已出现在咱们的家庭、公共空间、办公室和工厂中,而且鉴于其开展速度,好像越来越接近于查询组织的猜测成果。不过,真实问题不应该是什么时分发作,而是应该在确保安全和本钱效益等要害功能的一起,怎么进行衔接以完成尽或许高的功率。因而,从实践的视点来看,成功的要害好像归结为从很多现有解决方案中挑选恰当的物联网技能。


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