物聯網：一個互聯的智能世界

科技正在以前所未有的方式改變著世界。因此，互聯網領域也在不斷擴張。其不再局限于智能手機、筆記本電腦、平板電腦或電腦。在當今時代，許多設備都是聯網的，創造了“智能”設備。

眾所周知，物聯網是我們在日常生活中看到的所有聯網設備的總稱。要了解物聯網如何創造一個智能和互聯的世界，而不僅僅是設備，就得從最基本的開始。

什么是物聯網?

物聯網是指連接到互聯網上的用于收集和共享信息的物理對象/事物。現有和潛在的物聯網設備的范圍是巨大的。物聯網網絡為物體提供了一個具有數字存在感的互聯環境，并使其能夠與其他物體和人進行通信。

物聯網是數字世界的革命性變革，有可能觸及每個人的生活。物聯網帶來的變化隨處可見。物聯網設備的一些示例是智慧城市、智能可穿戴設備、集成供應鏈、智能互聯家庭、停車傳感器等等。

物聯網及其應用的發展速度非常快。現今看到的物聯網的采用是由多種其他不斷發展的技術驅動的，如無線協議、大數據、低成本微處理器、基于云的Web應用程序，以及最重要的是連接設備的激增。

物聯網的架構

物聯網架構由傳感器、物理數據、云服務、通信層、用戶、物聯網協議、業務層、開發人員和執行器組成。由于網絡對象領域的廣泛，沒有一個標準定義的架構被嚴格遵循。

根據不同行業的要求和需求，開發了多種架構。不過，物聯網的構建有一個基本流程。本文將討論物聯網架構的主要層，即5階段物聯網架構。

●傳感層

感知層的功能是實時識別連接物的物理狀態變化。因此，傳感器是這一層的主要元素。在傳感器的幫助下，人們可以測量物理環境、收集數據、識別和定位智能對象，最后將數據發送到云端進行數據分析。

而在執行器的情況下，這個過程介入了物理現實。例如，可以調節室溫或開/關燈。

●通信層

通信層處理物聯網設備之間的消息路由、連接以及云和設備之間的路由。此外，從傳感器采集到的數據直接傳輸到通信層的云和應用層。

消息隊列遙測傳輸(MQTT)、受限應用協議(CoAP)和輕量級機對機(LwM2M)等協議有助于連接不同的設備以發送數據。

●云層

云層是所有從傳感器和設備收集的數據傳輸的地方。這一層的功能是存儲、處理和分析數據。此外，云利用數據中心作為中心服務器，處理邊緣設備產生的數據。

●管理層

在管理層，可以借助云管理工具對所有其他層進行操作和監控。

●應用層

應用層提供許多服務和應用，包括收集、分析、可視化和數據安全。因此，其高度依賴于最終用戶所需的功能。

物聯網協議

物聯網協議是物聯網技術的重要組成部分。沒有協議，設備將毫無用處。只有物聯網協議才能使物聯網設備通過有意義和結構化的方式，交換數據進行通信。

物聯網協議確保來自設備或傳感器的數據被其他網關/設備/服務識別。下面是為不同應用程序設計的物聯網協議。

●受限應用協議(CoAP)

CoAP是一種應用層協議，旨在解決基于HTTP的物聯網系統的需求。其使能力有限的設備能夠以機器對機器的通信方式進行連接。

●數據分布服務(DDS)

數據分發服務(DDS)是一種通用的點對點通信協議。使用DDS，可以運行小型設備連接高性能網絡。其簡化了部署、降低了復雜性、提高了可靠性。

●消息隊列遙測傳輸(MQTT)

MQTT是物聯網的輕量級數據協議。MQTT用于遠程位置的低帶寬連接。其使用發布者-訂閱者模式，絕對適用于需要高效電池和帶寬的小型設備。

●可擴展消息傳遞和存在協議(XMPP)

XMPP是一種輕量級的開放標準通信協議。其專為不同網絡實體之間的即時近實時數據交換而設計。

●高級消息隊列協議(AMQP)

AMQP是一個軟件層，可實現消息傳遞中間件之間互操作性。通過AMQP，各種應用程序和系統可以協同工作。其還創建了工業規模的標準化消息傳遞。

●輕量級M2M(LwM2M)

LwM2M設計用于遠程管理和啟用M2M(機器對機器)服務。該協議定義了位于物聯網設備中的LwM2M的服務器和客戶端之間的通信協議。

●傳輸控制協議(TCP)

TCP是大部分互聯網連接的主要協議。TCP將大量數據分解成小的單個數據包，同時根據需求重發和重組數據包，以提供主機對主機通信。

●用戶數據報協議(UDP)

UDP運行在IP之上，并允許進程與進程之間的通信。其還提高了TCP上的數據傳輸速率。UDP非常適合需要數據傳輸而不會丟失的應用程序。

●IP

一些物聯網協議使用IPv4，而最近的執行使用IPv6。IP有助于通過Internet路由流量，并檢測和定位網絡上的設備。

●6LoWPAN

6LoWPAN是網絡層通信協議。其最適用于處理能力有限的設備。

●Zigbee

Zigbee是基于IEEE802.15.4的規范。其是為高級通信協議設計的，用于創建具有低功率和小型數字無線電的個人區域網絡。

物聯網服務提供商

既然我們已經了解了物聯網的基本知識，是時候仔細看看當今市場上可用的頂級物聯網服務提供商了。

●AWS IoT Core  

AWS IoT Core為聯網設備(傳感器、嵌入式微控制器、執行器或智能電器)和AWSCloud之間提供雙向和安全的通信。

這允許從多個設備收集、存儲和解釋遙測數據。還可以構建應用程序，方便用戶從其平板電腦或手機控制這些設備。

●Oracle IoT Cloud

Oracle IoT Cloud是一種基于PaaS云的托管解決方案，通過將IoT設備連接到云并分析實時數據，幫助制定關鍵的戰略和業務決策。

●Microsoft Azure IoT

Azure IoT是Microsoft的托管云服務集合，用于監控、連接和管理數十億IoT設備。Azure提供了構建各種物聯網解決方案的機會，以支持業務的數字化轉型。

●IBM Watson IoT

IBM Watson IoT是一種托管的云托管解決方案，旨在簡化從IoT設備中獲取重要性的過程。通過IBM Watson，可以連接、捕獲、監視、分析、存檔、管理和監控物聯網設備的使用情況。

其提供了一組IBMCloud服務，作為一個IBM管理的SaaS解決方案，用于為物聯網資產收集和分析數據。

●SAP Leonardo IoT

SAP Leonardo IoT結合了創新、技術和智能應用，利用物聯網為業務帶來智能。其使組織能夠自動化分析流程并獲得洞察力，以實現更好的業務績效。

●Siemens Mindsphere

Mindsphere是Siemens領先的物聯網服務解決方案。通過高級分析和人工智能，Mindsphere利用連接設備提供的數據，為物聯網解決方案提供動力。創造更好的商業模式，開發優質產品，優化所有運營。

與物聯網的連接

我們已經處于一個超連接的世界，無形的事物和人通過物聯網連接起來。此外，物聯網集成了與服務、事物和人類系統相連的智能網絡，用于分布式處理、聯網和感知。