本章將介紹用于支持物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)，并詳細(xì)討論一些關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線協(xié)議。深入了解物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。從更高層次來看，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，由云計(jì)算層負(fù)責(zé)檢索和處理從其他層獲取的信息。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)位置。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和基于云的系統(tǒng)中的傳感器、網(wǎng)關(guān)和本地設(shè)備可以存儲(chǔ)不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)智能家居智能照明高度依賴云的計(jì)算能力。智能家居有一個(gè)傳感器和家庭連接層，可以從不同的節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，然后將這些信息提供給云服務(wù)器，以便做出決策。

云計(jì)算層在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，可以存儲(chǔ)大量信息，并基于這些數(shù)據(jù)做出決策；它可以有效集成來自解決方案各組件的數(shù)據(jù)。將云添加到物聯(lián)網(wǎng)還可以提高安全性、可用性、可擴(kuò)展性和性能，因?yàn)樵拼鎯?chǔ)/數(shù)據(jù)庫提供商愿意采用這些功能，以幫助他們?cè)谙嚓P(guān)行業(yè)領(lǐng)域取得成功。

審視物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)成熟，隨著十四五和節(jié)能減排智能城市化建設(shè)的發(fā)展促進(jìn)。但未來，物聯(lián)網(wǎng)的潛在應(yīng)用將更加廣泛，規(guī)模也更大。試想一下，除了智慧橋梁燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)和其他基礎(chǔ)設(shè)施中的傳感器會(huì)在需要維修或維護(hù)時(shí)自動(dòng)通知工程師；當(dāng)您非常接近高度傳染性疾病患者或者有害物質(zhì)或環(huán)境時(shí)，定位技術(shù)會(huì)通知您，這會(huì)是怎樣一種體驗(yàn)。這些未來應(yīng)用將需要能夠在后臺(tái)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳輸和處理的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)平臺(tái)。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)智能照明連接層中的各個(gè)組件：

• 傳感器和執(zhí)行器：物聯(lián)網(wǎng)傳感器和執(zhí)行器用于建筑測(cè)量溫度、聲音、濕度和振動(dòng)等。在典型的物聯(lián)網(wǎng)智能家居中，恒溫器等智能設(shè)備都具有嵌入式通信單元，可連接至樓宇或家庭網(wǎng)絡(luò)。恒溫器中的傳感器和執(zhí)行器可將這些物理測(cè)量值轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣值。
• 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)在本地網(wǎng)絡(luò)和英特網(wǎng)之間傳送數(shù)據(jù)。首先，接收傳感器和執(zhí)行器的電子值，然后使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將其上傳至本地網(wǎng)絡(luò)，如藍(lán)牙、藍(lán)牙低功耗 (BLE)、蜂窩、LoRaWAN、Thread、Wi-Fi 或 ZigBee。網(wǎng)關(guān)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)狀骨干網(wǎng)來分發(fā)收集到的數(shù)據(jù)，并向設(shè)備發(fā)送響應(yīng)。
• 云基物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)在云基物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)或公司的數(shù)據(jù)中心，并在那里進(jìn)行處理。然后，可利用這些數(shù)據(jù)執(zhí)行智能操作和制定決策。
• 應(yīng)用：最后，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)可用于各種應(yīng)用，以幫助人們或組織做出更明智的決定或采取具體措施。這些應(yīng)用可將云端信息推送至智能手機(jī)、平板電腦或計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用。應(yīng)用層對(duì)用戶來說最重要，因?yàn)樗怯脩襞c物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的接口，允許用戶控制和監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的許多要素，有時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的簡(jiǎn)要概述：

• LoRa是一種由 LoRa 聯(lián)盟開發(fā)的低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 協(xié)議，適用于遠(yuǎn)程通信。該技術(shù)目前大量應(yīng)用在智能路燈通信（單燈控制）和大規(guī)模農(nóng)業(yè)應(yīng)用傳感器的最佳之選。
• IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是低速率無線個(gè)人局域網(wǎng) (LR-WPAN) 標(biāo)準(zhǔn)的集合。這些標(biāo)準(zhǔn)可為功率受限設(shè)備提供低成本、低速通信。它們構(gòu)成了高級(jí)通信協(xié)議（如 ZigBee）規(guī)范的基礎(chǔ)。ZigBee 是一種專為低功耗運(yùn)行而設(shè)計(jì)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，可用于智能家居和公用設(shè)施的智能能源應(yīng)用。ZigBee 基于 IEEE 802.15.4 物理層 (PHY) 和介質(zhì)訪問控制 (MAC) 標(biāo)準(zhǔn)。
• Wi-Fi是 IEEE 802.11 無線局域網(wǎng) (WLAN) 通信標(biāo)準(zhǔn)的集合。它可為室內(nèi)和室外場(chǎng)所提供較高的傳輸速率，且應(yīng)用非常廣泛。
• 藍(lán)牙是由 Bluetooth Special Interest Group (SIG) 維護(hù)的開放標(biāo)準(zhǔn)。它是一種低成本的無線通信技術(shù)，適用于移動(dòng)設(shè)備之間的短距離（如 8-10米）數(shù)據(jù)傳輸。它可用于音頻流媒體、汽車、揚(yáng)聲器和耳機(jī)等應(yīng)用。
• 藍(lán)牙低功耗(BLE)是藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的組成部分， 專為低功耗運(yùn)行而設(shè)計(jì)。BLE 設(shè)備通常使用紐扣電池工作，可用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如燈泡和照明開關(guān)。
• Thread是一種低功耗、基于互聯(lián)網(wǎng)的安全網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，適用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。2014 年成立了 Thread Group 工作小組，旨在推動(dòng) Thread 的普及。Thread 可實(shí)現(xiàn)安全的低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，支持現(xiàn)有的基于 IPv6 的連接標(biāo)準(zhǔn)。
• 蜂窩標(biāo)準(zhǔn)（如 5G）可為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)主干，同時(shí)支持高數(shù)據(jù)速率和遠(yuǎn)程通信。NB-IoT 是一種常用的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可用于智能停車、公用設(shè)施管理和制造自動(dòng)化。

這些消息傳遞協(xié)議用于設(shè)備之間以及與云端之間的數(shù)據(jù)共享。物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧的關(guān)鍵組成部分，如果沒有它們，硬件根本無法工作。利用物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠以一種受控和有意義的方式交換數(shù)據(jù)。

例如，物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備之所以稱為“智能”，不僅因?yàn)樗鼈兡軌蛳嗷ネㄐ?，還因?yàn)樗鼈冊(cè)谟龅絾栴}時(shí)能夠自動(dòng)緩解問題或通過網(wǎng)絡(luò)尋求幫助。這種交互只能通過協(xié)議通信或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所采用的通用語言實(shí)現(xiàn)。

文章來源：Qorvo半導(dǎo)體