做网站上传的图片大小,医院诊所网站源码,定制西装,让你有做黑客感觉的网站作者#xff1a;付强来源#xff1a;IoT物联网技术#xff08;ID#xff1a;IoT-Tech-Expo#xff09;01 什么是物联网?物联网#xff08;Internet of Things#xff09;这个概念读者应该不会陌生。物联网的概念最早于1999年被提出来#xff0c;曾被称为继计算机、互联… 作者付强来源IoT物联网技术IDIoT-Tech-Expo01 什么是物联网?物联网Internet of Things这个概念读者应该不会陌生。物联网的概念最早于1999年被提出来曾被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮到现在已经发展了20余年。如今在日常生活中我们已经可以接触到非常多的物联网产品例如各种智能家电、智能门锁等这些都是物联网技术比较成熟的应用。物联网最早的定义是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来实现智能化识别和管理。当然物联网发展到今天它的定义和范围已经有了扩展与变化下面是现代物联网具有的特点。1. 物联网也是互联网物联网即物的互联网属于互联网的一部分。物联网将互联网的基础设施作为信息传递的载体即现代的物联网产品一定是“物”通过某种方式接入了互联网而“物”通过互联网上传/下载数据以及与人进行交互。举个通过手机App远程启动汽车的例子当用户通过App完成启动操作时指令从已接入互联网的手机发送到云端平台云端平台找到已接入互联网的车端电脑然后下发指令车端电脑执行启动命令并将执行的结果反馈到云端平台同时用户的这次操作被记录在云端用户可以随时从App上查询远程开锁记录历史。这就是一个典型的物联网场景它是属于互联网应用的一种。“物”接入互联网数据和信息通过互联网交互同时数据和其他互联网应用一样汇聚到了云端。2. 物联网的主体是“物”前面说现代物联网应用是一种互联网应用但是物联网应用和传统互联网应用又有一个很大的不同那就是传统互联网生产和消费数据的主体是人而现代物联网生产和消费数据的主体是物。在现代物联网的应用场景下数据的生产方是“物”比如智能设备或者传感器数据的消费者往往也是“物”。在智慧农业的应用中孵化室中的温度传感器将孵化室中的温度周期性地上传到控制中心。当温度低于一定阈值时中心按照预设的规则远程打开加温设备。在这一场景中数据的生产者是温度传感器数据的消费者是加温设备二者都是“物”人并没有直接参与其中。物联网和传统互联网最大的不同数据的生产者和消费者主要是物数据内容也是和“物”息息相关的。3. 物联网和人工智能人工智能可谓近年来IT领域最火的词语之一。纵观人工智能的发展路线我们可以看到人工智能的发展之所以能够突飞猛进主要有以下两个原因。硬件的发展使得深度学习神经网络的学习时间迅速缩短。在大数据的时代获取大量数据的成本变低。事实上第二个原因尤为重要神经网络由于其特性需要海量的数据进行学习可供学习的有效数据量往往决定了最后训练出的神经网络的效果甚至算法的重要性都可以排在数据量之后。而物联网设备比如智能家电、可穿戴设备等每天都在产生海量的数据这些数据经过处理和清洗后都可以作为不错的训练数据反哺神经网络。同时训练出来的神经网络又可以重新应用到物联网设备中进而形成一个良性循环。图1-1所示为物联网应用人工智能方法进行数据采集-迭代的循环。通过物联网设备采集并训练数据在数据中心完成训练后将模型应用到物联网设备并评估效果进行下一次迭代。物联网是人工智能落地的一个非常好的应用场景。随着人工智能的迅速发展物联网这个同样在很多年前就提出的理论和技术也会迎来新的春天。目前互联网数据入口渐渐朝几大巨头例如阿里、腾讯汇聚规模较小的公司获取数据的代价越来越高物联网这块还未完全开发的数据领域就显得尤为重要。前端设备最终会趋于相同出现同质化竞争而如何采集和使用好设备产生的海量数据才是你是否具有竞争优势的决定性因素。4. 物联网的现状与前景随着5G时代的来临物联网的发展将会非常迅速。同时物联网方向的新增融资也一直处于上升趋势。下面再从应用场景角度来谈一下物联网行业的发展前景。物联网的应用场景非常广泛包括智慧城市智慧建筑车联网智慧社区智能家居智慧医疗工业物联网在不同的场景下物联网应用的差异非常大终端和网络架构的异构性强这意味着在物联网行业存在足够多的细分市场这就很难出现一家在市场份额上具有统治力的公司同时由于市场够大所以能够让足够多的公司存活。这种情况在互联网行业是不常见的互联网行业的头部效应非常明显市场绝大部分份额往往被头部的两三家公司占据。物联网模式相对于互联网模式来说更“重”一些。物联网的应用总是伴随着前端设备这也就意味着用户的切换成本相对较高毕竟拆除设备、重新安装设备比动动手指重新下载一个应用要复杂不少。这也就意味着资本的推动力在物联网行业中相对更弱。如果你取得了先发优势那么后来者想光靠资本的力量赶上或者将你挤出市场那他付出的代价要比在互联网行业中大得多。所以说物联网行业目前仍然是一片蓝海小规模公司在这个行业中也完全有能力和大规模公司同台竞争。在AI和区块链的热度冷却后物联网很有可能会成为下一个风口。作为程序员在风口来临之前提前进行一些知识储备是非常有必要的。02 常见的物联网协议1. MQTT协议MQTT协议Message Queue Telemetry Transport消息队列遥测传输协议是IBM的Andy Stanford-Clark和Arcom的Arlen Nipper于1999年为了一个通过卫星网络连接输油管道的项目开发的。为了满足低电量消耗和低网络带宽的需求MQTT协议在设计之初就包含了以下几个特点实现简单提供数据传输的QoS轻量、占用带宽低可传输任意类型的数据可保持的会话Session随着多年的发展MQTT协议的重点不再只是嵌入式系统而是更广泛的物联网世界。简单来说MQTT协议有以下特性基于TCP协议的应用层协议采用C/S架构使用订阅/发布模式将消息的发送方和接受方解耦提供3种消息的QoSQuality of Service至多一次、最少一次、只有一次收发消息都是异步的发送方不需要等待接收方应答MQTT协议的架构由Broker和连接到Broker的多个Client组成如图2-1所示。MQTT协议可以为大量的低功率、工作网络环境不可靠的物联网设备提供通信保障。而它在移动互联网领域也大有作为很多Android App的推送功能都是基于MQTT协议实现的一些IM的实现也是基于MQTT协议的。2. MQTT-SN协议MQTT-SNMQTT for Sensor Network协议是MQTT协议的传感器版本。MQTT协议虽然是轻量的应用层协议但是MQTT协议是运行于TCP协议栈之上的TCP协议对于某些计算能力和电量非常有限的设备来说比如传感器就不太适用了。MQTT-SN运行在UDP协议上同时保留了MQTT协议的大部分信令和特性如订阅和发布等。MQTT-SN协议引入了MQTT-SN网关这一角色网关负责把MQTT-SN协议转换为MQTT协议并和远端的MQTT Broker进行通信。MQTT-SN协议支持网关的自动发现。MQTT-SN协议的通信模型如图2-2所示。3. CoAP协议CoAPConstrained Application Protocol协议是一种运行在资源比较紧张的设备上的协议。CoAP协议通常也是运行在UDP协议上的。CoAP协议设计得非常小巧最小的数据包只有4个字节。CoAP协议采用C/S架构使用类似于HTTP协议的请求-响应的交互模式。设备可以通过类似于coap://192.168.1.150:5683/2ndfloor/temperature的URL来标识一个实体并使用类似于HTTP的PUT、GET、POST、DELET请求指令来获取或者修改这个实体的状态。同时CoAP提供一种观察模式观察者可以通过OBSERVE指令向CoAP服务器指明观察的实体对象。当实体对象的状态发生变化时观察者就可以收到实体对象的最新状态类似于MQTT协议中的订阅功能。CoAP协议的通信模型如图2-3所示。 4. LwM2M协议LwM2M Lightweight Machine-To-Machine 协议是由Open Mobile AllianceOMA定义的一套适用于物联网的轻量级协议。它使用RESTful接口提供设备的接入、管理和通信功能也适用于资源比较紧张的设备。LwM2M协议的架构如图2-4所示。LwM2M协议底层使用CoAP协议传输数据和信令。而在LwM2M协议的架构中CoAP协议可以运行在UDP或者SMS短信之上通过DTLS数据报传输层安全来实现数据的安全传输。LwM2M协议架构主要包含3种实体——LwM2M Bootstrap Server、LwM2M Server和LwM2M Client。LwM2M Bootstrap Server负责引导LwM2M Client注册并接入LwM2M Server之后LwM2M Server和LwM2M Client就可以通过协议指定的接口进行交互了。5. HTTP协议正如我们之前所讲物联网也是互联网HTTP这个在互联网中广泛应用的协议在合适的环境下也可以应用到物联网中。在一些计算和硬件资源比较充沛的设备上比如运行安卓操作系统的设备完全可以使用HTTP协议上传和下载数据就好像在开发移动应用一样。设备也可以使用运行在HTTP协议上的WebSocket主动接收来自服务器的数据。6. LoRaWAN协议LoRaWAN协议是由LoRa联盟提出并推动的一种低功率广域网协议它和我们之前介绍的几种协议有所不同。MQTT协议、CoAP协议都是运行在应用层底层使用TCP协议或者UDP协议进行数据传输整个协议栈运行在IP网络上。而LoRaWAN协议则是物理层/数据链路层协议它解决的是设备如何接入互联网的问题并不运行在IP网络上。LoRaLong Range是一种无线通信技术它具有使用距离远、功耗低的特点。在上面的场景下用户就可以使用LoRaWAN技术进行组网在工程设备上安装支持LoRa的模块。通过LoRa的中继设备将数据发往位于隧道外部的、有互联网接入的LoRa网关LoRa网关再将数据封装成可以在IP网络中通过TCP协议或者UDP协议传输的数据协议包比如MQTT协议然后发往云端的数据中心。7. NB-IoT协议NB-IoTNarrow Band Internet of Things协议和LoRaWAN协议一样是将设备接入互联网的物理层/数据链路层的协议。与LoRA不同的是NB-IoT协议构建和运行在蜂窝网络上消耗的带宽较低可以直接部署到现有的GSM网络或者LTE网络。设备安装支持NB-IoT的芯片和相应的物联网卡然后连接到NB-IoT基站就可以接入互联网。而且NB-IoT协议不像LoRaWAN协议那样需要网关进行协议转换接入的设备可以直接使用IP网络进行数据传输。NB-IoT协议相比传统的基站增益提高了约20dB可以覆盖到地下车库、管道、地下室等之前信号难以覆盖的地方。更多关于从0到1搭建物联网平台的方法推荐阅读《物联网系统开发从0到1构建物联网IoT平台》。关于作者付强资深物联网技术专家有10余年从业经验专注于物联网平台和产品的设计与开发非常熟悉各种物联网协议和物联网系统的架构与开发。现就职于某智慧社区解决方案企业的联合创始人兼CTO 曾就职于趋势科技、诺基亚中国以及德国和美国硅谷的初创公司。本文摘编自《物联网系统开发从0到1构建IoT平台》经出版方授权发布。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
