一 常見的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

從開發(fā)的角度闪水，無線接入是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端的核心技術(shù)振湾，身份設(shè)備管理和消息推送技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)云端的核心技術(shù)霎奢。而從場景體驗(yàn)的角度恰起，除了前者状囱，還要包括手機(jī)的前端開發(fā)技術(shù)

如圖可見仁连，核心組成就是物聯(lián)設(shè)備things蓝丙、網(wǎng)關(guān)和云端邪铲。物聯(lián)設(shè)備分為兩類硫豆，一類是其自身天然支持TCP/IP而能直接接入物聯(lián)網(wǎng)龙巨，如wifi、GPRS/3G/4G等設(shè)備熊响；另一類是其未能支持IP協(xié)議而需要網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換）來接入物聯(lián)網(wǎng)旨别，如Zigbee、藍(lán)牙等設(shè)備汗茄。對于藍(lán)牙設(shè)備而言秸弛，手機(jī)其實(shí)是一個網(wǎng)關(guān)。手機(jī)通過自身的藍(lán)牙跟外設(shè)藍(lán)牙設(shè)備通信，并將消息通過手機(jī)的wifi或者3G/4G模塊與云服務(wù)端通信

二 物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

上圖為物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的問題空間递览，其中物聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境有Ethernet叼屠， Wi-Fi， RFID绞铃， NFC（近距離無線通信）镜雨， Zigbee， 6LoWPAN（IPV6低速無線版本）儿捧，Bluetooth荚坞， GSM， GPRS菲盾， GPS颓影， 3G， 4G等網(wǎng)絡(luò)懒鉴，而每一種通信應(yīng)用協(xié)議都有一定適用范圍瞭空。AMQP、JMS疗我、REST/HTTP都是工作在以太網(wǎng)，COAP協(xié)議是專門為資源受限設(shè)備開發(fā)的協(xié)議南捂，而DDS和MQTT的兼容性則強(qiáng)很多吴裤。

互聯(lián)網(wǎng)時代，TCP/IP協(xié)議已經(jīng)一統(tǒng)江湖溺健，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)的通信架構(gòu)也是構(gòu)建在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)之上麦牺。在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議中，HTTP協(xié)議由于開發(fā)成本低鞭缭，開放程度高剖膳，幾乎占據(jù)大半江山，所以很多廠商在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時也基于http協(xié)議進(jìn)行開發(fā)岭辣。包括google主導(dǎo)的physic web項(xiàng)目吱晒，都是期望在傳統(tǒng)web技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

我們將物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議分為兩大類，一類是接入?yún)f(xié)議沦童，一類是通訊協(xié)議仑濒。接入?yún)f(xié)議一般負(fù)責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信；通訊協(xié)議主要是運(yùn)行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議偷遗，負(fù)責(zé)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及通信

1. 通訊協(xié)議

HTTP：這是迄今為止最普遍的協(xié)議墩瞳。它被服務(wù)器廣泛接受，并且被互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)支持的兼容性問題最少氏豌。它也自然地與RESTful API進(jìn)行映射喉酌。然而，HTTP頭和基于文本格式的形式會帶來很大的開銷。盡管是在TCP之上運(yùn)行泪电，但它是無狀態(tài)的般妙。這使得它不適合實(shí)時使用⊥峒埽客戶端必須發(fā)送請求才能從服務(wù)器獲得響應(yīng)（命令）股冗。客戶端必須保持輪詢來自服務(wù)器的更新和蚪。

CoAP：約束應(yīng)用程序協(xié)議可以被認(rèn)為是HTTP的二進(jìn)制版本止状。它改進(jìn)了對HTTP的一些限制。它具有非常簡潔的標(biāo)題和支持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式攒霹，從而減少開銷怯疤。它可以在TCP或其他傳輸以及SMS上使用。CoAP數(shù)據(jù)包可以很容易地轉(zhuǎn)換成HTTP數(shù)據(jù)包催束。但是集峦，由于微不足道的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施支持，它不能很好地與防火墻抠刺，代理和路由器配合使用塔淤。因此，該協(xié)議只適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的專用網(wǎng)絡(luò)速妖。

Web sockets：這是一個新的協(xié)議也支持網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)高蜂。它具有HTTP所使用的相同的尋址和握手機(jī)制。從而使其與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施兼容罕容。握手完成后备恤，切換到TCP上的雙工通信。這使得它適合于實(shí)時锦秒，雙向溝通露泊。它特別適用于在代理之后運(yùn)行的共享主機(jī)環(huán)境和網(wǎng)關(guān)。

MQTT：也是在TCP之上運(yùn)行（可選）的流行協(xié)議旅择。它有一個主題訂戶模型惭笑。盡管更適合將消息廣播到感興趣的網(wǎng)關(guān)，但它也用于網(wǎng)關(guān)到服務(wù)器的通信生真。它具有諸如上次消息持久性的一些功能以及將使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序有用的遺囑消息脖咐。

AMQP：這也許是網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通信最適合的協(xié)議。該協(xié)議充當(dāng)存儲隊(duì)列汇歹，確保數(shù)據(jù)包不會丟失屁擅，即使在暫時中斷的情況下。

XMPP：可擴(kuò)展消息和呈現(xiàn)協(xié)議是聊天客戶端用于實(shí)時通信的流行協(xié)議产弹。它標(biāo)準(zhǔn)化了很多東西派歌，如用戶認(rèn)證和消息ID弯囊。然而，由于其復(fù)雜的規(guī)范和使用冗長的XML格式的數(shù)據(jù)交換使其不適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

2.接入?yún)f(xié)議

Wi-Fi：是一種允許電子設(shè)備連接到一個無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)胶果，WIFI全稱Wireless Fidelity匾嘱，又稱802.11標(biāo)準(zhǔn)，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段早抠。連接到無線局域網(wǎng)通常是有密碼保護(hù)的霎烙；但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內(nèi)的設(shè)備可以連接上蕊连。無線保真是一個無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的品牌悬垃，由Wi-Fi聯(lián)盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性

藍(lán)牙（ Bluetooth? ）：是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)甘苍，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備尝蠕、移動設(shè)備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍(lán)牙技術(shù)最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創(chuàng)制载庭，當(dāng)時是作為RS232數(shù)據(jù)線的替代方案

ZigBee:是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議看彼。ZigBee這一名稱（又稱紫蜂協(xié)議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息囚聚，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)靖榕。

ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段顽铸，采用跳頻技術(shù)茁计。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單跋破、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低瓶蝴。它的基本速率是250kb/s毒返，當(dāng)降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m舷手，并獲得更高的可靠性拧簸。另外，它可與254個節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)男窟，可以比藍(lán)牙更好地支持游戲盆赤、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動化應(yīng)用

近場通信（Near Field Communication歉眷，NFC）:是一種短距高頻的無線電技術(shù)牺六，在13.56MHz頻率運(yùn)行于20厘米距離內(nèi)。其傳輸速度有106 Kbit/秒汗捡、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種淑际。目前近場通信已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標(biāo)準(zhǔn)、ECMA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)。NFC采用主動和被動兩種讀取模式春缕。這個技術(shù)由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來盗胀，由飛利浦半導(dǎo)體（現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體公司）、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)锄贼，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)票灰。

NFC近場通信技術(shù)是由非接觸式射頻識別（RFID）及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器宅荤、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)的功能屑迂，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換

三 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

家庭自動化

智能家居：這些應(yīng)用程序允許用戶遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制安全設(shè)備和家用電器。當(dāng)用戶不在家時膘侮，還可以通過自動關(guān)閉電器來實(shí)現(xiàn)高效的能源使用屈糊。

智能城市

智能路燈：監(jiān)控環(huán)境光線和交通等參數(shù)可以讓我們控制照明的亮度和時間，節(jié)省大量能源琼了。任何故障燈都可以立即報告和糾正逻锐，以避免事故和犯罪事件。

智能計量：無線連接的儀表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表以及差分收費(fèi)和雙向計量等應(yīng)用雕薪。這種儀表還可以檢測和報告電路中的盜竊和其他功率泄漏昧诱。

智能停車：通過接近傳感器啟用，這是另一個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序所袁。如果用戶可以提前獲得空置的停車信息盏档，則可以避免堵塞和瓶頸。用戶也可以根據(jù)停車時間更準(zhǔn)確地收費(fèi)燥爷。

智能農(nóng)業(yè)：準(zhǔn)確的水分和養(yǎng)分監(jiān)測可以指示何時需要澆水或肥料蜈亩。它可以節(jié)約水肥成本，同時也大大提高了生產(chǎn)前翎。加上天氣預(yù)報稚配，這樣的系統(tǒng)可以證明對農(nóng)民真的有幫助。

醫(yī)療保健

這是物聯(lián)網(wǎng)可以為最終用戶帶來革命性變化的即將到來的領(lǐng)域港华。各種可穿戴式傳感器收集患者的重要參數(shù)道川，如溫度和血壓，并通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將其傳輸?shù)交颊叩脑诰€健康檔案立宜。這可以保持參數(shù)的精確歷史記錄冒萄。這些與患者健康史相關(guān)的數(shù)據(jù)是保健專業(yè)人員掌握的有力工具。數(shù)據(jù)可以實(shí)時分析橙数，在緊急情況下尊流，可以迅速采取行動，為病人提供即時護(hù)理灯帮。

工業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)可以在工業(yè)過程的監(jiān)控和優(yōu)化中發(fā)揮重要作用奠旺。低功耗傳感器節(jié)點(diǎn)的可用性為工業(yè)自動化提供了新的途徑蜘澜。在人員危險且有時不可行的地區(qū)也是有用的