淺談物聯網發展趨勢,了解關於物聯網的體系架構

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,也是「信息化」時代的重要發展階段。其英文名稱是:「Internet of things(IoT)」。顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:

其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網路;

其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信,也就是物物相息。

物聯網到現今還沒有一個統一的定義,普遍被接受的定義為:物聯網是指通過裝置在物體上的各種信息感測設備,如RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。許多人對物聯網有著各自的理解,有人認為RFID 的互聯就是物聯網,有人認為感測器網路就是物聯網,有人認為M2M(Machine to Machine)就是物聯網,還有人認為物聯網是將互聯網的客戶端擴展到任何物品與物品之間。而物聯網的實質是「物物相連的互聯網」。物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網路,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通訊。全面感知,可靠傳送,智能處理是物聯網的主要特徵。

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物聯網四層架構

物聯網應用實現需要四層架構,如下圖:

圖1:物聯網四層架構

下面重點介紹網路層和平台層:

1)網路層

網絡層實現數據的匯聚、處理和傳輸。比較傳統的是固定網路和短距無線網路(WiFi、Bluetooth 和ZigBee等),目前發展比較快的是LPWAN(低功耗廣域無線網路)和2G/3G/4G/5G無線通信網路 。目前LPWAN 技術可被分為授權頻段的廣域網技術及非授權頻段的廣域網技術兩類。授權頻段的廣域網技術包括核心標準協議被3GPP通過的NB-IoT 以及由LTE技術演進而來的eMTC;非授權頻段廣域網技術包括Sigfox、LoRa、PRMA 等。目前運營商正在積極推動NB-IoT和eMTC的商用。

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NB-IoT與eMTC應用場景互為補充,NB-IoT具有低速率、深度覆蓋、無連接態切換的特點,適合於智能表計、智能停車、市政物聯(路燈、井蓋等)、環境監測等;eMTC具有中低速率、移動性和具有語音功能的特點,適合於物流追蹤、制動支付、行車衛士、智能穿戴等。

2)平台層

設備管理平台(DMP)對物聯網終端進行遠程監控、設置調整、軟體升級、系統升級、故障排查、生命周期管理等功能。 連接管理平台(CMP)一般應用於運營商網路上,實現對物聯網連接配置和故障管理、保證終端聯網通道穩定、網路資源用量管理、連接資費管理、賬單管理、套餐變更、號碼/IP地址/Mac資源管理,更好地幫助移動運營商做好物聯網SIM的管理,運營商客戶還可以自主進行SIM卡管控,自主查看賬單。思科的 Jasper是典型的CMP。

應用使能平台(AEP)提供應用開發和統一數據存儲兩大功能的PaaS平台,架構在CMP平台之上。具體來看AEP平台具體功能有提供成套應用開發工具(大部分能提供圖形化開發工具,甚至不需要開發者編寫代碼)、中間件、數據存儲功能、業務邏輯引擎、對接第三方系統API等。

AEP和運營商沒有必然的聯繫,運營商、互聯網公司、物聯網平台企業都在運營AEP。例如中移動的OneNET,宜通世紀的Quark IOE等。

3)應用層

應用層的功能是實現物聯網信息技術與終端行業專業技術的深度接觸,完成物體信息的協同、共享、分析、決策等功能,從而形成智能化應用的解決方案。

在應用層,根據特定的行業需要進行系統的開發,簡單的應用可以在AEP中搭建。

隨著物聯網的發展,這一過程變得越來越複雜,在日常生活中,從車輛到商店展示,到智能家居自動化技術,如恆溫器和水位顯示器,都能產生大量的數據。物聯網帶來了各種新的分析挑戰,而更快適應這一新現實的企業將獲得明顯的優勢。

為物聯網領域與大眾生活相關度最大的智能家電、智能家居類產品,其中的核心通訊晶元-嵌入式Wi-Fi SoC已被業內廣泛使用。早期智能家電或家居產品主要採用高通、博通等國外大廠的Wi-Fi晶元。在行業市場的火熱需求下,中國物聯網Wi-Fi晶元廠商,如樂鑫、瑞昱、聯盛德、南方矽谷、瀾起等,也紛紛研發出自己的核心產品,來應對多變的市場需求。其中上海樂鑫的ESP8266、ESP32,瑞昱的8711,以及聯盛德微電子的W500等晶元已被業內廣泛應用。隨著物聯網產業的大規模發展,安全需求也越來越被重視起來。近期,聯盛德微電子在業內率先推出支持國密標準的安全物聯網Wi-Fi晶元,支持物理防護機制,支持國密1、2、3、4及多種加解密演算法,並已開始投入商用。

據MIT Technology Review預測,截至2020年,世界上的互聯網設備在數量上將會接近280億部,同時分析機構MarketsandMarkets也預計2016-2022年全球物聯網晶元市場複合成長率為11.5%,2022年市場規模將超100億美元。這必定會為互聯網行業市場提供更多的機會和更好的環境。

在2017世界物聯網博覽會無錫主峰會上,工信部副部長羅文曾表示:「中國已經形成了包括晶元和元器件、設備、軟體、系統集成、電信運營、物聯網服務等較為完善的物聯網產業鏈。」就連Wi-Fi聯盟也對於Wi-Fi未來15年提出發展願景:隨時隨地,連通一切,連通大家。這些都是在不斷為晶元行業釋放出更多的利好消息。

通用電氣的物聯網系統

通用電氣飛行效率服務通過使用物聯網及其預測能力幫助航空公司每年節省了2%燃料費用。通用電氣和義大利航空公司在過去的15年中一直致力於開發基於物聯網提高燃油效率的系統。

IFEC

IFEC(In-Flight Entertainment and Connectivity,機上娛樂及通訊)是另一個由於物聯網革命而可能實現的奇迹,現在幾乎所有的客機都配備了高速連網設備。

物聯網對航空航天業的影響才剛剛起步,根據通用電氣報告顯示,全球幾乎有37%的航空公司為物聯網配置了資金和資源,未來幾年,在物聯網上花費資金的客機總數將增加到58%。

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