物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品入門之物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)可以存儲在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的多個位置。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和基于云的系統(tǒng)中的傳感器、網(wǎng)關(guān)和本地設(shè)備可以存儲不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。

云計算

圖 2-1 中間的云計算層在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，可以存儲大量信息，并基于這些數(shù)據(jù)做出決策;它可以有效集成來自解決方案各組件的數(shù)據(jù)。將云添加到物聯(lián)網(wǎng)還可以提高安全性、可用性、可擴(kuò)展性和性能，因為云存儲/數(shù)據(jù)庫提供商愿意采用這些功能，以幫助他們在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域取得成功。

例如，物聯(lián)網(wǎng)智能家居高度依賴云的計算能力。如圖 2-2 所示，智能家居有一個傳感器和家庭連接層，可以從不同的節(jié)點收集數(shù)據(jù)，然后將這些信息提供給云服務(wù)器，以便做出決策。

邊緣計算

有時候，將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到云進(jìn)行處理并沒有什么意義。雖然云可以處理大量數(shù)據(jù)，它也有缺點，比如通信延遲。此外，有時云會不可用，或者需要更快的處理周轉(zhuǎn)時間。

在這些情況下，可以使用邊緣計算。當(dāng)數(shù)據(jù)在傳感器或網(wǎng)關(guān)的源端處理和存儲時，就會發(fā)生邊緣計算，而且只有在需要額外處理時，網(wǎng)絡(luò)才會使用云。有些終端設(shè)備并不總是將數(shù)據(jù)發(fā)送回云，而是使用邊緣計算在源端存儲和處理數(shù)據(jù)。這有助于為最終用戶提供更實時的體驗，也有助于確保網(wǎng)絡(luò)安全。

在功率或帶寬受到限制時，邊緣計算尤其有用。使用傳感器在網(wǎng)絡(luò)邊緣對數(shù)據(jù)流實施有用處理可以降低功耗，并更有效地使用帶寬。邊緣計算不會將可識別身份的信息發(fā)送至云，而是在源端存儲和處理，這有助于保護(hù)用戶的隱私。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，延遲逐漸成為更大的問題，邊緣計算將變得更加普及，以實現(xiàn)實時處理。

審視物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)成熟，比如無線控制家用恒溫器或使用手機(jī)打開車門。但未來，物聯(lián)網(wǎng)的潛在應(yīng)用將更加廣泛，規(guī)模也更大。試想一下，使用手機(jī)尋找停車位，或者您的冰箱清楚什么時候需要補(bǔ)充物品并自動下單;橋梁和其他基礎(chǔ)設(shè)施中的傳感器會在需要維修或維護(hù)時自動通知工程師;當(dāng)您非常接近高度傳染性疾病患者或者有害物質(zhì)或環(huán)境時，定位技術(shù)會通知您，這會是怎樣一種體驗。這些未來應(yīng)用將需要能夠在后臺進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳輸和處理的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)平臺。

這種物聯(lián)網(wǎng)平臺/架構(gòu)由幾個內(nèi)部連接層組成(參見圖 1-1)。我們來詳細(xì)了解一下物聯(lián)網(wǎng)平臺各連接層中的各個組件：

傳感器和執(zhí)行器：物聯(lián)網(wǎng)傳感器和執(zhí)行器用于測量溫度、聲音、濕度和振動等。在典型的物聯(lián)網(wǎng)智能家居中，恒溫器等智能設(shè)備都具有嵌入式通信單元，可連接至家庭網(wǎng)絡(luò)。恒溫器中的傳感器和執(zhí)行器可將這些物理測量值轉(zhuǎn)換為驅(qū)動系統(tǒng)的電氣值。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)在本地網(wǎng)絡(luò)和英特網(wǎng)之間傳送數(shù)據(jù)。首先，接收傳感器和執(zhí)行器的電子值，然后使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將其上傳至本地網(wǎng)絡(luò)，如藍(lán)牙、藍(lán)牙低功耗 (BLE)、蜂窩、LoRaWAN、Thread、Wi-Fi 或 ZigBee。網(wǎng)關(guān)會創(chuàng)建一個網(wǎng)狀骨干網(wǎng)來分發(fā)收集到的數(shù)據(jù)，并向設(shè)備發(fā)送響應(yīng)。

云基物聯(lián)網(wǎng)平臺：通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲在云基物聯(lián)網(wǎng)平臺或公司的數(shù)據(jù)中心，并在那里進(jìn)行處理。然后，可利用這些數(shù)據(jù)執(zhí)行智能操作和制定決策。

應(yīng)用：最后，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)可用于各種應(yīng)用，以幫助人們或組織做出更明智的決定或采取具體措施。這些應(yīng)用可將云端信息推送至智能手機(jī)、平板電腦或計算機(jī)上的應(yīng)用。應(yīng)用層對用戶來說最重要，因為它是用戶與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的接口，允許用戶控制和監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的許多要素，有時還可以實現(xiàn)實時控制和監(jiān)控。