从互联网到物联网,产品入门之架构篇

或许“智慧城市”等概念听起来很大很遥不可及,但它正在悄然的改变着我们的生活:二维码点菜、实时追踪快递、实时掌握心率、每天监测睡眠质量、自助挂号、远程监控猫主子……

从PC互联网到移动互联网都是人与人的连接,物联网(IoT)则是将身边的所有东西、事件都连接在互联网上。智慧医疗、智慧交通、智慧政务等等都是要基于物联网,只有相关物体或事件连接到互联网以后产生了数据才有智慧的可能。

架构?先从控制家里的灯说起……

从tb买了一个智能灯泡,然后:

  1. 【通电】-将灯泡拧到了灯口;
  2. 【应用】-扫描说明书的二维码下载APP;
  3. 【配网】-按照说明通过APP和灯进行交互使设备联网;
  4. 【鉴权】(如果成功,用户无法感知)-设备联网后设备请求接入服务,应用层会根据鉴权规则确认设备是否可以接入,允许接入后设备成功接入服务。
  5. 【使用】-在APP上控制灯的颜色、灯的亮度、灯的开关,充分享受物联网带来的便捷。

看起来很简单是不是,但这么几个简单的操作在这么多平台转了一圈:

物联网产品入门之架构篇

解释2个概念:

  1. 【配网】指的是将设备连接到互联网上,有的设备通过家用wifi入网,比如家里的摄像头;有的通过蓝牙入网,比如手环;有的通过zigbee网关入网,比如智能路灯,具体入网方式和设备所要处理的业务、位置有关,整体从耗电量、通信范围、数据上传下载量等多个维度平衡选择。
  2. 【鉴权】指设备接入应用层的时候需要确认是不是拥有应用层发给你的标识,举个例子:拿着身份证在国内畅行无阻,但你要拿着身份证出国就有问题了,国外不承认【身份证识别合法居民】这个规则,只有护照人家才承认。

以上例子中,灯泡属于【感知层】,如何配网属于【网络层】,用APP控制灯泡是【应用层】在起作用。

下面从下往上说说我对每一层的理解。

感知层

如果把物联网的架构比喻成一个人,【感知层】就像我们的视觉、味觉、嗅觉、听觉等等,他们帮我们度量、定义事和物,比如温度、湿度、雾霾指数、是否移动、光照度、气味等等;主要的技术有传感器技术、射频识别技术、二维码技术。

目前所接触的智能设备有两种:

  1. 简单的单一感知能力的设备,例如烟雾探测器、安装GPS的防丢水杯等等;
  2. 传感器、摄像头等混合并实现联动的复杂设备。

第一种设备的厂商非常多,且技术含量越来越低,而第二种设备其实是第一种的设备的组合创新,不仅考验设备的硬件能力,想要做得好,软件实力也得跟上。

网络层

【网络层】也叫传输层,它就像我们的身体,感官接收到相应的信息后会经过身体传输到大脑,而物联网的网络层也会将感知到的信息传到应用层;网络层包括各种私有网络、互联网、有线和无线通信网等组成。

日常生活中物联网的应用虽然广泛却总觉得缺乏科技含量,一些貌似黑科技的宝贝要么稳定性差,要么功能做假,也许5G可以解决以上问题。关于5G对物联网的影响建议读:吴军老师的《前牙科技之吴军讲5G》,里边既有技术脉络的分析,又有技术成熟后相关应用的设想,既深刻又易懂。

可以参考《物联网的数据传输及联网方式》这篇文章。

应用层

【应用层】就像我们的大脑,我们会对接收到的信息进行归类、判断并作出相应的动作或决定。

目前应用层的实现大致有两种:

  1. 烟囱式的实现,即一套软件解决一类设备,优点是成本低、工期短,缺点是可扩展性差;
  2. 搭建SaaS、PaaS、IaaS架构,优点是可扩展性好,缺点是成本高(但可以通过寻求合作伙伴解决)。

物联网产品入门之架构篇

烟囱式的实现

在所有设备都智能化的当代,不加“智能”两个字就没有市场,所以很多硬件厂商不得已卖硬件送软件,所以这样的系统智能沉淀单一设备的数据,无法大数据化更别提人工智能。

但实际上这样的一个个数据孤岛并不是少数,或许曾鸣《智能商业》中提到的S2B2C模式可以解决这个问题:厂商(B)借助一个互联平台(S)享受数据智能、降低软件成本、精准对C端用户营销,互联平台(S)借助数量庞大的各类型的厂商(B)沉淀数据并衍生其他服务进一步助力厂商(B)。

云计算架构:SaaS、PaaS、IaaS

SaaS、PaaS、IaaS是云计算提出的架构,而云计算是实现物联网的技术之一,再延伸的说:人工智能依赖于大数据,大数据依赖于人联网、物联网,而这些都依赖于云计算。所以从云计算的这个架构去看物联网是这样的:

SaaS(Software as a Service)强调应用即服务,我们用来控制灯、窗帘、音响的软件都是SaaS层。

PaaS(Platform as a Service)强调平台即服务,平台层不关系你是灯还是窗帘,只知道你这类型的【物】有12个不同类型的属性,真正连接了1324个设备,那个类型的【物】有6个不同类型的属性,真正连接了34个设备。什么物模型、物影子、规则引擎、物接入等概念都在这一层实现。

IaaS(Infrastructure as a Service)强调基础设施即服务,灯的色温值是什么,电饭煲的煮饭方式是什么,窗帘是开是关,这些数据都是要存储在数据库中。

平台层在几秒内找到目标设备等动作是需要计算能力的。而承载这些数据库、计算能力的都是真实的硬件资源。IaaS层就是要调度、计算哪些工作需要多少资源,什么弹性伸缩、扩缩容都是这一层做的事情。

从实现的角度来看,每一层到底要实现什么功能没有统一的标准,设备所属的行业、当前的技术水平、具体的业务要求、是2B的还是2C的等等这些因素都决定着每一层要承载的功能。

写在最后

本文只是简单的概述物联网的大概架构,目前随着物联网应用的不断深入,我们已经看到概念已经从IoT变成了AIoT,智慧城市也有了智慧大脑、城市神经中枢等概念,也许这一切只是刚刚开始……

#参考文章#

全面解析国内外物联网体系架构 http://www.sohu.com/a/119274236_465915

SaaS、PaaS、IaaS区别https://www.cnblogs.com/pengjunhao/p/7295818.html

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题图来自Unsplash,基于CC0协议。

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