物联网是为了解决特定场景下的特殊问题而出现的,其在发展初期并没有形成统一规范的标准,造成了物联网应用碎片化、场景分散化的问题。初期的物联网设备简单、功能单一,同时特定场景的需求不需要与其他的场景进行联动,制订的解决方案大多采用本地化的原则。再加上底层协议不统一,这些因素使物联网在发展初期面临工作效率低、场景联动效率低的难题。
什么是物联网架构?随着物联网产业的发展,网络技术和云计算技术的突破,物联网厂商在不断探索商业模式的过程中,产生了“云-管-端”的架构,并将其广泛应用于物联网产业。“云-管-端”架构成为现代的物联网厂商开发物联网应用的主流架构标准。
“云”
此处的“云”是指物联网云平台,是未来信息服务架构的核心。它负责端侧的设备接入和管理、应用部署,解决数据存储、检索、安全、维护、业务等问题,也为上层的应用提供强大的计算能力与开放的应用程序接口(ApplicationProgramming Interface,API)。
“云”是物联网的“大脑”,能够根据实际需求来安排服务器的运算资源,让整个计算中心保持高效的运作,避免运算资源的浪费。2019年天猫双11全天成交额为2684亿元,当天1小时03分59秒成交额便已突破1000亿元,创下了双11历年纪录的新高。看得见的狂欢背后是看不见的云,2019年天猫双11数字经济狂欢的背后,是对云计算能力的挑战。阿里云作为数字经济的基础设施和引擎,用技术成功护航各大“战场”,用云计算产品完成了万物狂欢的挑战。
“管”
“管”是指通信管道,对应各种有线、无线网络通信技术,负责设备与云平台进行通信。物联网常用的通信方式有蓝牙(Bluetooth)、近场通信(Near FieldCommunication,NFC)、紫蜂(ZigBee)、无线局域网(Wi-Fi)、窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)等,如图所示。
常用的物联网通信方式
以物联网通信为例,共享单车之所以能够与云平台联通,是依靠2G通信模块背后的蜂窝移动通信网络,通过基站与核心网实现设备与云平台的间接连接,让我们的信息能够传送到云平台。对于用户而言,设备与云平台实现连接的方式是透明的。为了便于理解,我们将众多的通信方式的概念抽象成管道。
“端”
“端”是指物联网设备端,其核心部分一般由MCU、电源、传感器等模块构成,负责数据信息采集和信号处理等。
传感器是物联网设备的“感知器官”,有用的信息需要通过它才能被采集到。根据物联网设备应用的场景需要搭配合适的传感器,如温度检测的设备要搭配温度传感器,断电检测设备要搭配断电传感器,因此传感器是整个物联网系统工作的基础。正是因为有了传感器,物联网系统才有内容传递给云平台。
我们可以将物联网“云-管-端”架构用人来类比,“云”是人的大脑,“管”是人的神经网络,“端”是人的眼耳口鼻。物联网以人为蓝本,让物获得像人一样思考、行动的能力,这是物联网让物智慧化的原因。因此我们将物联网+交通称为智慧交通,物联网+医疗称为智慧医疗,物联网+家居称为智慧家庭。