物联网开发入门之架构篇

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：

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）。

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……

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