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文 | 付强
01 什么是物联网?
物联网（Internet of Things）这个看法读者应该不会生疏。{物联网的看法}最早于1999年被提出来，曾被称为继盘算机、【互联网之后】，{天下信息产}业生长的第三次浪潮，到现在已经生长了20余年。
现在，在一样平常生涯中，我们已经可以接触到异常多的物联网产物，例如种种智能家电、智能门锁等，这些都是物联网手艺对照成熟的应用。
物联网最早的界说是：把所有物品通过射频识别等信息传感装备与互联网毗邻起来，实现智能化识别和治理。固然，物联网生长到今天，【它的界说】和局限已经有了扩展与转变，下面是现代物联网具有的特点。
1. 物联网也是互联网
物联网，即物的互联网，属于互联网的一部门。物联网将互联网的基础设施作为信息转达的载体，即现代的物联网产物一定是“物”通过某种方式接入了互联网，而“物”通过互联网上传/下载数据，以及与人举行交互。
举个通过手机App远程启动汽车的例子，当用户通过App完成启动操作时，指令从已接入互联网的手机发送到云端平台，云端平台找到已接入互联网的车端电脑，然后下发指令，车端电脑执行启动下令，并将执行的效果反馈到云端平台；同时，用户的这次操作被纪录在云端，用户可以随时从App上查询远程开锁纪录历史。
这就是一个典型的物联网场景，它是属于互联网应用的一种。“物”接入互联网，数据和信息通过互联网交互，同时数据和其他互联网应用一样汇聚到了云端。
2. 物联网的主体是“物”
前面说现代物联网应用是一种互联网应用，然则物联网应用和传统互联网应用又有一个很大的差异，那就是传统互联网生产和消费数据的主体是人，而现代物联网生产和消费数据的主体是物。
在现代物联网的应用场「景下」，数据的生产方是“物”，好比智能装备或者传感器，数据的消费者往往也是“物”。
在智慧农业的应用中，孵化室中的温度传感器将孵化室中的温度周期性地上传到控制中央。 当温[度低于一定阈值时，中央根据预设的规则远程打开加温装备。‘在’这一场景中，数据的生产者是温度传感器，数据的消费者是加温装备，二者都是“物”，人并没有直接介入其中。
物联网和传统互联网最大的差异：数据的生产者和消费者主要是物，数据内容也是和“物”息息相关的。
3. 【物联网和人工智能】
‘人工智能可’谓近年来IT领域最火的词语之一。《纵观人工智能的生长路》线，我们可以看到，人工智能的生长之以是能够突飞猛进，主要有以下两个缘故原由。
硬件的生长使得深度学习神经网络的学习时间迅速缩短。在大数据的时代，获取大量数据的成本变低。事实上，第二个缘故原由尤为主要，神经网络由于其特征，需要海量的数据举行学习，可供学习的有用数据量往往决议了最后训练出的神经网络的效果，甚至算法的主要性都可以排在数据量之后。
而物联网装备，好比智能家电、（可穿着装备等），天天都在发生海量的数据，这些数据经由处置和洗濯后，都可以作为不错的【训练】数据反哺神经网络。同时，训练出来的神经网络又可以重新应用到物联网装备中，进而形成一个良性循环。
图1-1〖所示〗为物联网应用人工智能方式举行数据采集-迭代的循环。通过物联网装备采集并【训练】数据，在数据中央完成训练后，将模子应用到物联网装备，并评估效果举行下一次迭代。
物联网是人工智能落地的一个异常好的应用场景。随着人工智能的迅速生长，物联网这个同样在许多年前就提出的理论和手艺，也会迎来新的春天。
现在，互联网数据入口逐渐朝几大巨头（例如阿里、腾讯）汇聚，规模较小的公司获取数据的价值越来越高，物联网这块还未完全开发的数据领域就显得尤为主要。
前端装备最终会趋于相同，泛起同质化竞争，而若何采集和使用好装备发生的海量数据， 才是你是否[具有竞争优势的决议性因素。
4. 物联网的现状与远景
随着5G时代的来临，物联网的生长将会异常迅速。同时，物联网偏向的新增融资也一直处于上升趋势。下面再从应用场景角度《来谈一下物联网》行业的生长远景。
物联网的应用场景异常普遍，包罗：
智慧都会智慧修建车联网智慧社区智能家居智慧医疗工业物联网在差其余场「景下」，物联网应用的差异异常大，终端和网络架构的异构性强，这意味着在物联网行业存在足够多的细分市场，『这就很难泛起一家』在市场份额上具有统治力的公司，“同时由于市场够”大，以是能够让足够多的公司存活。这种情形在互联网行业是不常见的，互联网行业的头部效应异常显著，市场绝大部门份额往往被头部的两三家公司占有。
物联网模式相对于互联网模式来说更“重”一些。物联网的应用总是随同着前端装备，【『这也就』意味着用户的】切换成真相对较高，事实拆除装备、重新安装装备比动着手指重新下载一个应用要庞大不少。
『这也就』意味着，资源的推动力在物联网『行业』中相对更弱。若是你取得了先发优势，那么厥后者想光靠资源的气力遇上或者将你挤「出市场」，那他支出的价值要比在互联网行业中大得多。
以是说，物联网行业现在仍然是一片蓝海，小规模公司在这个行业中也完全有能力和大规模公司同台竞争。在AI和区块链的热度冷却后，物联网很有可能会成为下一个风口。作为程序员，在风口来临之前，提前举行一些知识贮备是异常有需要的。
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02 常见的物联网
1. MQTT
MQTT （Message Queue Telemetry Transport，新闻行列遥测传输 ）是IBM的Andy Stanford-Clark和Arcom的Arlen Nipper于1999年为了一个通过卫星网络毗邻输油管道的项目开发的。为了知足低电量消耗和低网络带宽的需求，MQTT 在设计之初就包罗了以下几个特点：
实现简朴提供数据传输的QoS轻量、占用带宽低可传输随便类型的数据可保持的会话（Session）随着多年的生长，MQTT 的重点不再只是嵌入式系统，而是更普遍的物联网天下。
简朴来说，MQTT 有以下特征：
基于TCP 的应用层 接纳C/S架构使用订阅/《宣布模式》，将新闻的发送方和接受方解耦提供3种新闻的QoS（Quality of Service）：至多一次、‘最少一次’、只有一次收发新闻都是异步的，发送方不需要守候吸收方应答MQTT 的架构由Broker和毗邻到Broker的多个Client组成，如图2-1〖所示〗。
MQTT{ 可以为}大量的低功率、事情网络环境不能靠的物联网装备提供通讯保障。而它在移动互联网领域也大有作为，许多Android App的推送功效都是基于MQTT 实现的，一些IM的实现也是基于MQTT 的。
2. MQTT-SN
MQTT-SN（MQTT for Sensor Network） 是MQTT 的传感器版本。MQTT 虽然是轻量的应用层 ，然则MQTT 是运行于TCP 栈之上的，TCP 对于某些盘算能力和电量异常有限的装备来说，好比传感器，（就不太适用）了。
MQTT-SN运行在UDP 上，同时保留了MQTT{ 的大部}分信令和特征，如订阅和宣布等。MQTT-SN 引入了MQTT-SN网关这一角色，网关认真把MQTT-SN 转换为MQTT ，并和远端的MQTT Broker举行通讯。MQTT-SN 支持网关的自动发现。MQTT-SN 的通讯模子如图2-2〖所示〗。
3. CoAP
CoAP（Constrained Application Protocol） 是一种运行在资源对照主要的装备上的 。CoAP 通常也是运行在UDP 上的。
CoAP 设计得异常小巧，最小的数据包只有4个字节。CoAP 接纳C/S架构，使用类似于请求指令来获取或者修改这个实体的状态。
同时，CoAP提供一种考察模式，考察者可以通过OBSERVE指令向CoAP服务器指明考察的实体工具。当实体工具的状态发生转变时，考察者就可以收到实体工具的最新状态，类似于MQTT 中的订阅功效。CoAP 的通讯模子如图2-3〖所示〗。
4. LwM2M
LwM2M（ Lightweight Machine-To-Machine ） 是由Open Mobile Alliance（OMA）界说的一套适用于物联网的轻量级 。它使用RESTful接口，提供装备的接入、治理和通讯功效，也适用于资源对照主要的装备。LwM2M 的架构如图2-4〖所示〗。
LwM2M 底层使用CoAP 传输数据和信令。而在LwM2M 的架构中，CoAP 可以运行在UDP或者SMS（短信）之上，通过DTLS（数据报传输层平安）来实现数据的平安传输。
LwM2M 架构主要包罗3种实体——LwM2M Bootstrap Server、LwM2M Server和LwM2M Client。
LwM2M Bootstrap Server认真指导LwM2M Client注册并接入LwM2M Server，之后LwM2M Server和LwM2M Client就可以通过 指定的接口举行交互了。
5. HTTP
正如我们之前所讲，物联网也是互联网，HTTP这个在互联网中普遍应用的 ，在合适的环境下也可以应用到物联网中。
在一些盘算和硬件资源对照充沛的装备上，好比运行安卓操作系统的装备，完全可以使用自动吸收来自服务器的数据。
6. LoRaWAN
LoRaWAN 是由LoRa同盟提出并推动的一种低功率广域网 ，它和我们之前先容的几种 有所差异。MQTT 、CoAP 都是运行在应用层，底层使用TCP 或者UDP 举行数据传输，整个 栈运行在IP网络上。而LoRaWAN 则是物理层/数据链路层 ，它解决的是装备若何接入互联网的问题，并不运行在IP网络上。
LoRa（Long Range）是一种无线通讯手艺，它具有使用距离远、功耗低的特点。在上面的场「景下」，用户就可以使用LoRaWAN手艺举行组网，在工程装备上安装支持LoRa的模块。
通过LoRa的中继装备将数据发往位于隧道外部的、有互联网接入的LoRa网关，LoRa网关再将数据封装成可以在IP网络中通过TCP 或者UDP 传输的数据 包（好比MQTT ），然后发往云端的数据中央。
7. NB-IoT
NB-IoT（Narrow Band Internet of Things） 和LoRaWAN 一样，是将装备接入互联网的物理层/数据链路层的 。
与LoRA差其余是，NB-IoT 构建和运行在蜂窝网络上，消耗的带宽较低，可以直接部署到现有的GSM网络或者LTE网络。装备安装支持NB-IoT的芯片和响应的物联网卡，然后毗邻到NB-IoT基站就可以接入互联网。“而”且NB-IoT 不像LoRaWAN 那样需要网关举行 转换，接入的装备可以直接使用IP网络举行数据传输。
NB-IoT 相比传统的基站，增益提高了约20dB，可以笼罩到地下车库、管道、地下室等之前信号难以笼罩的地方。
更多关于从0到1搭建物联网平台的方式，推荐阅读《物联网系统开发：从0到1构建物联网IoT平台》。
泉源：IoT物联网手艺
