读物联网开放平台01(6.17)

标签: 读书笔记 | 发表时间:2019-06-17 15:27 | 作者:人月神话
出处:http://blog.sina.com.cn/cmmi
全书名为《物联网开放平台-平台架构、关键技术和典型应用》,准备2到3篇文章将关键内容整理下。今天主要整理下本身的第1,2章,涉及到物联网概述,物联网体系基础技术方面的内容。

物联网:各种物通过各种传感类设备接入到互联网,建立物和物,物和人之间的连接和通信,以实现智能化识别,定位,监控和管理的一种网络。因此可以到设备和传感层,网络层是最基础的两层,也是我们需要在传统软件类架构上增加的层次。

物联网的发展加速的几个关键点

1. 网络发展:互联网带宽,移动互联网,5G,NB-IoT,通信网等
2. 云基础平台:信息采集要到云端处理和应用,涉及到云计算基础平台,大数据平台等
3. 人工智能:历史数据积累,算法演进,万物互联是基础,万物智能化才是目标

通过网络通信后,物理装置映射到信息世界中的信息,一个物理装置可以通过一个或多个虚拟事物(映射)在信息世界中表达,但是虚拟事物的存在也可以和物理装置不相关。装置一般来说负责收集信息,并将其提供给信息网络做进一步处理。

物联网的核心是物与物,物与人之间的信息交互,即我们说的万物互联,通过万物互联形成各种新的聚合服务能力。 物联网的基本特征可以概括为全面感知,可靠传送和智能处理。全面感知即我们常说的RFID,条码,传感器,监控等各类传感类设备的使用;而可靠传送则需要的是通信网络和信息网络的融合,即我们说的ICT;智能处理涉及到信息网,包括了云计算,大数据,人工智能等。

可以看到,不管是原来谈智慧城市,还是现在谈智慧家庭,其架构和体系都满足物联网的核心特征。需要解决的是硬件,软件,人的连接问题;同时在解决连接问题后需要解决服务聚合,能力开放和最终的智能化处理和应用问题。

物联网和互联网区别,将信息和人的交互延伸到物理世界。信息和人的交互变化为:信息和人,信息和物,物和人,包括物和物多者之间的交互,形成万物互联。

传感器网络:包含互联的传感器节点的网络,传感器节点是由传感器和可选的能检测处理数据及联网的执行元件组成的设备,传感器感知物理条件或化学成分,并且传递与被观察的特性成比例的电信号的电子设备。传感器节点具有数据采集,处理,无线通信和自组织的能力。泛在网络:无处不在的网络,能够实现随时随地的任何人和物之间的通信和信息交互,信息的采集,处理,存储和决策等。是多网络多技术的一个总称,涉及到多个异构网络的连接。泛在网的概念和范围最大。

物联网,大范畴智慧城市,智能电网,小范畴类似智慧家庭,智慧家庭,车联网等。进入制造企业,现在的工业4.0,工业互联网,智能制造。底层仍然涉及到物联网技术应用。

物联网的体系架构

目前被广泛认可的物联网体系架构分为三层,即 感知层,网络层和应用层。在这种划分方法下,云计算平台,数据中心等往往会被划到网络层或应用层里面。因此更好的一种方法是分为四层, 从底向上分别为感知控制层,网络层,平台服务层,应用服务层。对于平台服务层则已经到了软件层面的底层平台,包括云计算平台,大数据平台,集成平台,技术服务平台等。这个也是我们原来在智慧城市总体架构体系规划里面经常会使用的一种架构分层方法。

感知层

RFID是一种利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现的无接触式信息传递,并通过所有传递的信息达到自动识别的技术。阅读区和电子标签之间的能量感应一般有两种方式,一种是低功率下的电感耦合,一种是高功率下的电磁反向散射耦合。读写器发出查询信号,激活标签,标签按要求反射信号,读写器收到反射信息好进行数据处理。

WSN无线传感网络是一种新兴网络,是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳自组织的网络系统。

ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术,基于IEEE 802.15.4标准,强调简单易用,低距离,低速率,低功耗的市场定位,广泛应用于工业控制,智慧家庭,智慧医疗等。ZigBee协议栈分为底层硬件模块,中间协议层和高端应用层三大部分组成。其中底层硬件模块是ZigBee的核心模块,所有嵌入ZigBee技术的设备都必须考虑底层硬件模块,它主要由射频RF,ZigBee无线收发器和底层控制模块组成。

MEMS技术和传感器:对于力热光电,化学气体湿度,生物等信息的采集,当前应用做多的则是MEMS技术和传感器。MEMS传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器,随着微电子,集成电路技术的发展,MEMS传感器凭借体积小,质量轻,功耗低,可靠性高,灵敏度高,易集成等特点被广泛应用。包括消费电子产品,工业制造,航空航天,化工农业等多个领域。

网络层

LoRa是由Semtech公司提供的超长距离,低功耗物联网解决方案,其中LoRa联盟推出LoRaWAN技术标准,国内在抄表,石油生产监测等诸多领域均有应用。LoRa网络架构中包括应用终端,网关,网络服务器和业务服务器等。其中,应用终端节点完成物理层,MAC层和应用层的实现;网关完成空口物理层的处理;网络服务器服务进行MAC层处理。LoRa为半双工系统,上行和下行工作在同一个频段,当前国内单芯片支撑的带宽为2M,包括8个固定带宽为128k的信道。

LoRa是一种适合于低功耗,低成本,广域物联网应用的非授权频段技术,并且已经完全满足商用条件。主要短板是对移动性的支持,以及存在时延问题,建议LoRa业务多选择数据量较低,功耗小,有深度覆盖要求且对移动性要求不高的应用场景。

基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只占用180kHz的频段,可直接部署于GSM网络,UMTS网络或LTE网络,以降低部署的成本和实现平滑升级。NB-IoT具备部署灵活,强大的网络覆盖能力,接入容量大建设成本低,终端低功耗等诸多特点。目前NB-IoT标准已经成熟,端到端产业链也在快速发展,从终端到系统,应用,整个行业都在积极推动产品成熟。

物联网中间件技术

在物联网整体架构体系中,要实现海量的,有着异构属性的物体无缝的接入并整合到复杂的信息网络中进行相互通信,必须有一个统一的技术架构和标准的软件体系对此进行支撑。物联网中间件能够为解决上述问题提供统一的标准体系与通用的服务开发平台,同时为上层应用提供通用组件,以保证开发人员对底层网络的透明性。

物联网中间件主要解决异构网络环境下分布式应用软件的通信,互操作和协同问题,提高应用系统的易移植性,适应性和可靠性。物联网中间件技术研究中关键要解决的问题和挑战包括了:

1. 复杂的分布式的异构网络环境,不同的硬件结构,驱动程序,操作系统,底层协议。
2. 应用和服务之间的重复调用和互操作
3. 海量异构数据的融合

物联网中间件重点在于解决各种应用领域异构设备的互操作,上下文感知,设备发现和管理,可扩展性,海量数据管理等问题。物联网中间件是硬件平台,硬件操作系统和Drvier驱动层到软件应用层之间的一个重要衔接,能够屏蔽底层不同的服务细节,使开发人员关注于应用本身的功能实现。物联网中间件位于数据采集节点之上,应用程序之下的一种软件层,为上层应用屏蔽底层设备因采用不同技术而带来的差异。

对于PaaS平台,数据挖掘等内容大部分属于软件层面,在我原来文章里面也经常都谈到过,再次不再叙述。

 

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