物聯網:萬物皆可互聯
物聯網(IoT)的起源有多個不同的說法,一是1990年施樂在線可樂售賣機;二是1995比爾蓋茨在著作《未來之路》中提到物聯網。但正式提出有說是Peter T. Lewis于1985年提出,也有說是麻省理工大學的Kevin Ash-ton教授于1999年提出的。“萬物皆可通過網絡連接”。現在比較通用的定義是:將可感知設備、可獨立尋址的物體進行互通互聯的網絡。
一、物聯網與互聯網的關系
物聯網也是一種鏈接網絡,而且也具備大量原來互聯網、移動互聯網的特點,通用的MQTT協議也運行于互聯網的TCP/IP的基礎之上。因此,物聯網是基于互聯網發展和拓展而來的互聯網絡,其簡化的高層架構關系如下:
1.物聯網就是物物相連的互聯,是基于互聯網的進一步延伸和發展;
2.物聯網的參與方拓展到了所有可感知的設備和物品;
3.物聯網的很多通道和運作,仍需要互聯網,特別是移動互聯網的支撐;
4.物聯網由于工作領域和特性存在多個差異很大的場景,因此多種主流的協議和組網方式并存。
二、物聯網的框架與分層
物聯網通常分為四層:感知、網絡、平臺和應用層;也有另一種常見的分法,是把平臺層并入應用層,因此定義為感知、網絡和應用層。各層的組成和對應關系如下:
三、物聯網的主要連接技術
網絡層連接分成兩種,一種是網關與傳感器之間的聯接,稱之為局域網聯接,有對應的協議;一種是直接接入,并與數據中心或云平臺的中控平臺連接,這是廣域網聯接。目前廣域網也有多種接入技術,但不管哪種接入技術,都需要通過標準的傳輸協議,才能建立起對話。
下圖是主流的廣域網和局域網接入技術的對比:

可以看到,不管是局域網還是廣域網,其連接協議都分別有高(>10M)中(>1M)低(<1M)不同的速率,通常高速率也意味著高功耗。這兩個特性,決定了不同的連接協議有著不同的用途。
通常高速協議用于有外來供電、需要大量圖像視頻或其它大數據量交互的場景;而低速協議,則通常用于電池供電、信息密度低的傳感器數據讀取、自動化設備控制等場景。以下是未來這三種不同類型協議的應用領域和規模預估:

低速率廣域協議將連接更多設備:大量低頻、流量吞吐要求小的場景。除了傳統的Zigbee、新興的LoRa等之外,我國主推的NB-IoT也是前景可期。
另外,主流的MQTT協議是基于TCP/IP協議之上,屬于應用層協議,與物理層(需要芯片支持)的LoRa、Zigbee、NB-IoT等不在一個層面。
四、物聯網應用
互聯網是連接計算機和移動智能終端的網絡,基本上是圍繞著人主動觸發的場景展開應用。而物聯網是物物之間的互聯,更多是基于物品對本身或周圍環境的感知而觸發的自動化應用場景。
目前物聯網發展的趨勢是:一、結合人工智能(AI)技術,提升原來互聯網場景的智能化和自動化能力,從而為用戶提供新的價值,即AIoT概念。(參考2019年云棲大會,也是主流方向)二、移動物聯網概念,即在保障存量物聯網終端網絡服務水平的同時,引導新增物聯網終端不再使用2G/3G網絡,推動存量2G/3G物聯網業務向NB-IoT/4G(Cat1)/5G網絡遷移。(參考今年5月工信部辦公廳正式發布的《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》)

上圖是AIoT的未來生活示例。總體來說,基于AIoT技術的快速發展,未來的電氣設備,將沿著越來越自動化智能化,無人干預的方向發展,也就是達到最終的無感智能的狀態。
未來的IoT應用,將在不同行業中,和不同領域中,從簡單的狀態檢測和自動化,向高階的綜合調度和智能化決策等方向沿進。
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