2022.32 物联网分层架构

物联网技术的应用一般可划分为四层，分别感知层、网络层、平台层、应用层：

1、感知层

感知层通过传感技术，感知并采集物理世界的数据，建立人与物之间的沟通桥梁，主要由各种传感器以及传感网关构成，包括温湿度传感器、二维码、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。

感知层是物联网识别物体、采集信息的来源，关键在于具备更精确、全面的感知能力和实现低功耗、小型化。感知层的数据来源主要有两种：一种就是主动采集生成信息，比如传感器、多媒体信息采集、GPS等，这种方式都需要主动去记录或跟目标物体进行交互才能拿到数据，存在一个采集数据的过程，且信息实时性高。另一种是接受外部指令被动保存信息，比如射频识别（RFID）、IC卡识别技术、条形码、二维码技术等，这种方式一般都是通过事先将信息保存起来，等待被直接读取，如小区门禁卡。

感知层涉及的主要技术有二维码、RFID、GPS/北斗导航、MEMS等。

2、网络层

网络层作为数据传输的管道，把物与互联网进行连通，实现人、机、物之间互通，包括互联网、广电网、有线和无线通信网络、网络管理系统等，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的数据和信息。

网络层主要功能就是传输信息，将感知层获得的数据传送至指定目的地，主要是选用什么样的通讯网络以及采用什么样的通讯机制来传送信息。

目前主要有两种方式的接入网，一种是有线网络接入，一种是无线网络接入。有线主要包括以太网、串行通信（RS-232、RS485等）和USB等。无线又分为近距离无线、短距离无线和长距离无线通讯。近距离无线通讯主要包括NFC、RFID 、IC等，短距离无线通讯主要包括Wifi、ZigBee、蓝牙等，长距离无线通讯主要包括GSM（2G、3G、4G、5G等）、eMTS、Lora、NB-IoT等。

选好了适用的网络，相当于数据传输的物理承载道路打通了，就需要确定以什么样的机制来传递信息，这就涉及到通讯协议。从本质上来说，通讯协议就是一套数据传输规范，是通过一定规则组成的，易于物与物之间进行交流沟通。物联网设备端资源受限，比如处理能力差、存储能力小、网络传输量小、网络不稳定等，很明显物联网和互联网在设备端提供的资源环境存在很大的差别。所以为了更好地为物联网服务，对互联网的通讯协议进行了优化，发展出了目前被广泛使用的MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)和CoAP（Constrained Application Protocal ）两种物联网通讯协议。

MQTT协议是基于TCP协议的，可以确定接收方一定会受到设备端发出的信息。MQTT协议可以保持长连接，这可以使得设备端和云端进行实时通讯，所以其更适合实时控制交互的场景。由于是基于TCP协议的，其通讯协议比较复杂，设备端要运行复杂机制的话，对性能就需要有一定的要求，比如存储、计算、网络质量等。

CoAP协议是基于UDP协议的，有两种数据传输机制：一种是接收方一定会收到设备端发送的数据，另一种是不管接收方有没有收到，设备只发送1次数据就结束了。设备端在完成数据发送之后就进入休眠状态，所以低功耗是CoAP协议最大的特点，其也更适合数据采集的场合，比如抄送电表、水表的数据。由于是基于UDP协议的，其通讯协议复杂性想对简单一些，自然对设备端的性能要求会低一些。

3、平台层

物联网数据接入到系统平台后，平台可对数据进行解析、分析、处理后，提供丰富的服务与功能；平台层则是以云计算为核心，将传感器在物体上采集到的数据进行汇总和处理。在物联网产业链中，平台层与感知层被视为物联网的核心环节。

4、应用层

应用层是物联网和用户(人、组织或其他系统)的接口，是物联网的智能应用。应用创新是物联网发展的核心，它把物联网与具体行业需求相结合，提供物联网智能化应用的解决方案集。应用层的关键在于行业需求融合、智能化的解决方案、有效的商业模式等。

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