物联网知识概述

“引擎计划”第二期培训目录02物联网云平台01物联网架构和相关技术03物联网设备端开发物联网架构主流物联网技术和其它热点关系123物联网架构物联网设备边缘计算网络云端应用就近计算数据清洗安全设备接入设备管理数据分析感知:信息采集通信:信息传输智慧城市智慧水电车联网...有线传输无线传输在互联网中是核心，软件就是商业模式，核心竞争力，物联网中需要下层的承载云厂家做的少，明确做物联网云：阿里华为云的集中性越高越好对接客户需求网络不跟需求挂钩设备端复杂多样，类型多,存在芯片硬件差异，质量参差不齐，筛选甄别难度大，标准无法制定，例如消防特殊行业有特殊标准，圈子小特征体系化分层化合作化核心：云平台物联网技术-有线传输RS-485总线：在要求通信距离为几十米到上千米时或者有多设备联网需求时，RS232无法满足，因此诞生了RS-485串行总线标准。USB：通用串行总线，是一个外部总线标准，支持设备的即插即用和热插拔功能，具有传输速度快、使用方便、连接灵活，独立供电等优点。M-Bus(MeterBus)-户用仪表总线,它是一种专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计的。M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。RS232串口：串行通信接口，全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，是电脑与其它设备传送信息的一种标准接口。Modbus是一种串行通信协议，已经成为工业领域通信协议的业界标准。由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。它可应用于各种数据采集和过程监控。物联网技术-有线传输物联网技术-有线对比优点缺点场景无线通讯方式短距离无线蓝牙速度1mbps，距离0.1-10m，增大功率可达100m速率快，低功耗，安全性高网络节点少，不适合多点布控鼠标，无线耳机，手机电脑等WIFI射频频段2.4G,5G，50-100m覆盖广，速度快稳定性差，功耗略高，组网能力差智慧家庭zigbee低速（20-250kbps）短距离(10-100m)，短时延低功耗，高容量，高安全，易组网难兼容，维护难工业，智慧家庭，智慧楼宇zwave基于射频短距离通信,速率9.6kbps或40kbps，室内30m-室外100m低速，低成本，低功耗标准不开放，唯一来源sigmadesigns智能家居，监控和控制蜂窝网络2/3/4GNbiot速率100kbps，1-20km水表，停车，宠物跟踪，垃圾桶，烟感，零售LPWAlora长距离（1-20km），节点数万级，百万级，寿命3-10年，速率0.3-50kbps智慧农业，智能建筑，物流追踪sigfox100bps每天每设备140条消息，每条消息12字节，1-50km低功耗，高容量，可拓展免授权频段智慧家庭，智能电表，移动医疗，远程监控，零售物联网技术-无线传输NBiot特性省电模式NBLoRa对比LoRa需要专用网关才能工作，而NB-IoT不需要。NB-IoT的基础设施是直接连接基站和传感器设立的，LoRa架构需要通过网关来完成。虽然目前可用的LoRa网关很强大，而且通常价格有竞争力，但仍有额外一些硬件需要管理，因此可能是一个潜在的麻烦。而NB-IoT根本不需要这些。LoRa的生态系统比NB-IoT或其他蜂窝物联网通信标准的生态系统要强。LoRa已经在许多地区被采纳为物联网网络标准，包括美国、澳大利亚、新西兰、中国台湾地区，荷兰和印度。NB-IoT相比之下较新，2017年初才在西班牙进行商业首秀（爱尔兰也将使用NB-IoT网络）。但在未来几年内，NB-IoT将有很多机会迎头赶上。LoRa物联网技术在非授权频谱上工作。由LoRaWAN支持的应用程序成本低，而且电池性反而得到提升（以后会越来越多）。与LoRa的异步协议不同，NB-IoT服务是同步的并使用授权频段（LoRa和NB-IoT都使用低于1GHz的频段）。频段授权的成本现在并不低—每MHz的成本大于500美元。电信运营商可以选择在防护频段、4GLTE频谱、或者独立网络中部署NB-IoT。专用网关生态系统所需频谱应用匹配例如，LoRaWAN适合用于需要较低成本、较高电池寿命，不需要频繁通信的应用程序或设备（比如说一天几次）。相比之下，NB-IoT最适合需要较短的下行延迟并且更频繁通信的应用程序。两种物联网协议都有其独特的价值体现——不能互相取代。NB-IoT在这方面更强大，其覆盖范围可延长至18-21公里，高于LoRa提供的12-15公里覆盖范围。然而NB-IOT在城市运作良好，但在郊区或农村地区等没有强大4G覆盖的地方表现一般。由于LoRaWAN不依赖蜂窝数据或WiFi，其覆盖范围在所有地区都保持相对稳定。由于NB-IoT在蜂窝授权频谱上工作，设备必须定时（相对频繁地）进行网络同步，这相应会消耗电量。基于ALOHA的LoRa架构中不需要这样的网络同步。在LoRa的异步频段中，终端应用程序精确决定设备的“休眠”时间，因此电池电量可以轻松保存。NB-IoT的线性发射器需要的“峰值电流”比采用非线性调制的LoRa多几个数量级，对电池施加额外压力。在这方面，NB-IoT或多或少可以将LoRa甩出局。窄带设置中的平均数据速率为200Kbps，大约是LoRa工具运行的数据速率的20倍。NB-IoT的较高数据速率使其成为需要更快速数据吞吐量应用程序的理想选择。LoRa技术做得虽然不错，但NB-IoT仍轻松成为“更快速”应用程序的更高效的物联网协议。LoRaWAN技术市场刚刚成熟，在公共网络中得到广泛接受。LoRaWAN已经在全球各地部署创建“智慧城市”。虽然NB-IoT也在公共领域很受欢迎，但不像LoRa一样能在私有企业的专有网络中使用。大型企业可以轻松使用LoRa创建混合型物联网模型，建设“智能设施”并同时使用公共网络处理设备外信息和活动。而NB-IoT只能用于公共网络模式。NBLoRa对比网络覆盖电池性能数据速率私有网络NB相对优势运维成本：LORA需要自组网，自主维护，运营成本高，NB可以通过基站组网，无需自组网。灵活性：LORA需要专用网关，设备数量少时没有优势。网络覆盖和部署时间表：在中国，lora相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。NB-IoT标准在中国有自主产权，目前已开始应用，在国内更易推广。安全问题：LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，免费频段+公开标准=易受攻击。这虽然有利于LoRa网络的大规模推广，但是却为未来的网络安全埋下隐患。终端：LoRa终端无SIM卡，是弱终端，终端网络认证凭证，没有类似SIM卡的安全存储介质，安全需依赖终端的物理防护，这对于弱终端而言存在极大泄露风险。NB-IoT终端网络认证凭证采用SIM卡存储，提供安全可信存储。厂商：在当前政治环境下，LoRa由美国公司独家私有技术垄断，这无论从国家和IoT产业链，还是公司利益而言，都存在芯片被禁售、支付高昂专利费、数据被窃取、网络被控制等潜在巨大的技术和国家安全风险。NB-IoT属于3GPP开放标准体系，技术专利由多家公司提供，且芯片供应厂家众多（有14家），技术可天然演进到5G，因此技术和国家安全风险很低。边缘计算接入：各种协议数据格式形成标准统一模型计算：处理，计算，暂存清洗：原始数据加工，提炼有效信息上传在靠近终端的网络边缘节点上,提供连接、计算、存储、控制与应用功能,满足用户实时、智能、安全和数据聚合等需求。商业价值：借助成熟的通信技术,在位于网络边缘的节点上分布式部署计算、存储、安全等能力,把中心节点的计算、存储、通信压力分散到计算能力稍弱的边缘节点,同时实现了服务的低时延、高可靠、低成本,有效地保护了用户的边缘隐私,支持网络从成本中心向商业价值中心的转移。核心价值：支持实时性业务:可以做到ms级的数据实时分析、事件实时响应,支持动态调整路径。支持边缘智能分析处理:业务边缘部署灵活调整,网络自动运维。数据聚合:消除数据碎片化、屏蔽无效噪声、数据按需上传。私有的安全域:包括数据安全、节点安全、网络安全。价值方式边缘计算场景未来酒店特点：设备联动：入楼闸机、房间门、空调、照明、水电等智能联动。边缘计算：人脸信息、房间号、保洁日历、时间段等全部由边缘网关计算处理。通过边缘网关快速集成本地设备后，边缘网关作为本地节点快速响应本地事件，实现本地M2M的智能联动，实现室内室外一体化的语音智能。边缘计算场景风力发电在风力发电机组本地网络中，部署边缘计算网关，实时采集机组数据。在本地处理采集的数据后，先将数据上传至阿里云MaxCompute，再使用大数据训练模型后，对发电参数，如风向灵敏度、启动延时参数等做优化。将模型转化为算法或者规则导入本地边缘节点，自动调整风电机组参数，提高机组发电性能。特点：数据实时采集：多机组多数据点同时采集。大数据处理：数据上传至阿里云后，使用大数据训练模型。即时反馈：算法或规则导入本地边缘节点后，实时自动调整机组参数，实现最优化生产。物联网与其他热点技术的关系嵌入式物联网物联网设备端开发属于典型嵌入式开发物联网得益于嵌入式技术的大发展物联网是目前及未来嵌入式开发的主战场物联网将为大数据系统提供数据来源，设备终端将成为大数据的主要反馈应用节点物联网将成为大数据的主要应用场景大数据的数据挖掘会拓展物联网的商业价值大数据技术会成为物联网云端和应用端的一部分物联网云平台开发属于典型云计算开发范畴物联网将是云计算技术的主要应用领域物联网将驱动云计算技术的进步和更快发展云计算大数据人工智能人工智能让物联网实现AIOT,从感知到认知物联网帮助人工智能收集大量学习样本物联网将成为人工智能技术的主要应用场景，案例：人脸识别过站闸机、无人售货等感知层平台层应用层目录02物联网云平台01物联网架构和相关技术03物联网设备端开发1协议23华为oc平台阿里物联网平台MQTT协议MessageQueuingTelemetryTransportProtocol,消息队列遥测传输协议一种基于轻量级代理的发布/订阅模式的消息传输协议,能够提供有序、可靠的双向网络连接以极少的代码和有限的带宽,为远程设备提供实时可靠的消息服务作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,在物联网中应用广泛订阅者:某些设备对特定的信息感兴趣,并希望订阅它,这些设备就叫订阅者发布者:负责为其他设备生成数据的就叫发布者代理:负责将来自发布者的消息进行存储处理,并将这些消息发送到正确的订阅者中去发布者订阅者发布消息推送消息订阅消息代理CoAP协议领域,构建的轻量级物联网操作系统,遵循BSD-3开源许可协议,大幅降低设备布置及维护成本,有效降低开发门槛、缩短开发周期。LiteoS开源项目目前支持ARMCortex-Mo,Cortex-M3,Cortex-M4,Cortex-M7等芯片架构。应用场景：智能家居个人穿戴车联网城市公共服务制造业等领域华为云LiteOs和HTTP协议自行开发vscode安装在扩展中搜索alios-studio安装CC++插件python2.7.14安装完成后可以cmd查询python-Vpip-V版本pipinstall--usersetuptools下载安装工具pipinstall--userwheelwheel是编译后的文件可以直接安装相对于sourcepipinstall--useraos-cube安装alios包含gnu虚拟接入vscode:查看控制台终端建立进入文件夹npminstall--savealiyun