开发者学堂课程【大咖带你聊物联网:物联网开发模式(二)】学习笔记,与课程紧密联系,让用户快速学习知识。
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物联网开发模式(二)
目录
一、根据距离和通信带宽对通信协议进行划分
二、物联网网络结构
一、根据距离和通信带宽对通信协议进行划分
对于物联网通信协议一样,不但要关注通信协议的通信距离,同时还要关心它所承载的数据贷款数据带宽,有了这两个维度,就可以把所有的通信协议,按照距离和通信带宽进行四个维度的分类,早几年应用比较多的就是智能家居。
这是一个物联网最多的一个应用场景,但是现在又看到物联网工业领域或者是更远范围上的应用,这是为什么呢?
因为早先所发掘出来的一些通信协议,包括这个蓝牙,它所能覆盖的距离是非常小的,智能家居它一般是在家庭的范围,通讯的距离一般就几米几十米,最早的几年,虽然号称物联网很火,实际上,主要就是把 ZigBee 或者蓝牙或者 WiFi 应用在智能家居这么一个比较小的应用场景。
但是由于这个闭合蓝牙本身通信协议机制的限制,所以它的通信带宽和通信距离距离都不可能特别的远,实际上在智能家居的应用上,最终很多解决方案都选择了 WiFi ,这里比较典型的就是比如说智能的,空气净化器,家里的扫地机器人等等,这些都是通过 WiFi 警方介入的,包括智能音箱,他们在通信距离上面,WiFi 已经满足了她所有的需求,WiFi 在通信距离成本带宽方面都优于了其他协议所以成本带宽方面都优于了其他协议所以,就是应对了前面说的,如果一个协议他有充分的优势就会挤压这个市场,这里插一句话,WiFi 胜出的一个关键因素,也是由于在家庭里面已经覆盖了 WiFi 信号,这里也节约了物联网网关的一个成本,假设家里用的物联网的设备都是 ZigBee 的,那么在家里也需要配置一个这个必转其他通讯协议,互联网能介绍互联网的通讯协议,比如说有线的 WiFi 的这么一个网关来实现家里所有的,智能家居的一个联网,这就是用 WiFi 的另外一个优势,通过在数据带宽和通信距离两个维度分成四个象限。
有三个维度,比如说底速率,近距离的这个闭合,蓝牙它们已经发展的比较成熟了,WiFi 在大带宽近距离的的发展也是比较好的,智能手机的发展促进了进一步促进运营商无限上网的一个发展,2G 发展到 3G , 3G 发展到 4G , 4G 发展到 5G 的这个速率会越来越宽,LPWA 表示的是远距离的一个窄带通信方式,这种通讯方式,它相对其他三个纬度,其实发展都不够丰富和成熟。
但是他已经成为了这两年互联网热议的一个点,这正是由于物联网的需求是几何式增长的,所以推动了左上角的远距离的带宽的通信协议的发展,物联网众多接入的数量,所以成本成为了他一个很重要的因素,虽然 3G 4G 的发展速度非常快,但是如果只需要传一个传感器的数据,或者一个开关量,或者只传只需要下发一个控制的数据的话,用手机智能手机的这个 LT 的通讯方式就显得非常的不合适,这时候就需要一个低成本,低功耗的解决方案来实现一个远距离传输,但是它的成本和功耗又非常低,劳尔是一个最典型的一个用带宽来换取通信距离的通信方式,它通过品牺牲了通信带宽,换取了更远的通讯距离,以取得在带宽合约距离通信中的优势,这样通信协议的发展改变了原来物联网终端通过网关再接入公网的连接方式。由于这两方面的同时的进步,这样就产生了一个海量的市场,就是所有的需要连入互联网的设备都是直接联网的,这样一个海量的连接点直接接入公网,导致了远距离的带宽的通信方式的进一步发展,这也就是为什么经常说 LoRa NBloT 哪个好,为什么经常讨论这样的话题呢?
因为大家都在争夺这个一个新热点新领域新机会,这里面有海量的点点 Lora 和 NBLoT 也总被提及,那么远距离的带宽的这么一个新的通讯方式的一个领域,也成为了众多巨头,包括云计算服务商,包括运营商,包括通信方案解决上,中国移动中国电信中国联通,包括阿里云,包括一些通信设备的厂家,比如华为爱立信这些厂家,大家都来争夺这么一个新兴的领域。
二、物联网网络结构
这张图的 a 图展现的是早几年智能家居的解决一些解决方案,一些控制器和传感器,通过单片机用这个 ZigBee 或者蓝牙的通行方式与网关进行通信,再通过网关接入 WiFi ,或者然后与因特网和云端的服务器进行对接,最终把信息传送到最终用户下面的 B 图展现的是设备直接接入网络,利用 VLTGPS 的方式直接与基站通信节约了网关,进一步降低了成本,但是这种接入方式的前提自然也是刚刚说的这种的带的带宽远距离通讯方式的一个成熟,因为物联网的范畴特别大,所以在物联网的时候就会觉得特别的宽泛,其实很多东西都可以被称为物联网。
视频的数据视频流是非常需要非常大的带宽的,所以在讨论的时候,往往先要把窄带还是宽带这个概念先区分开来,不然就会混为一谈,也就是说,经常说的 NBLoT 的 N 和 B 表示的就是窄带的意思,所以当说传输大带宽数据的时候,就不能用一些窄带的通讯协议。
随着这种竞争关系的发展,会有很多的淘汰,也有很多的新生,但是最终会趋于一个平稳的发展状态,也就是说竞争优势非常大的这些通讯接口,它会逐步逐步取代其他,最终实现一些大一统的效果,那么在软件层面接口也会逐步标准化,来看一下历史,在早几年所有的通讯方式,包括语音,包括数据,包括视频,它并不是承载在现代一个因特网上的,原来有几个词,一个叫 IP 化,第二个词叫多网融合。
这些词说明什么呢?
就是在早几年,语音通信是一个网视频通信,可能是另外一个网,数据通信是一个网,所以一些公司虽然都是通信的公司,其实区分两大块,一块是做云通信的像华为等,另外一块儿是做数据通信的,比如思科,北电,但是随着多网融合的进程,很多公司他逐步被淘汰,一些做其他领域的公司,比如说华为,它原先做云通信,做匀程控交换机的,逐步渗透到速通这个领域,与思科进行 PK 。
所以从历史上来看,整个进程叫 IP 化,也就是说,把所有的数据最终都存在在这个 IP 的这个网络上。这个IP的这个网络上的 IP 化的进程呢,最典型的就是语音通信,比如说原来打电话通过的是电信局的网络最终这个网络这个语音他会打包成以太网数据包,在以太网上进行传输,呈现出来就是家庭的节目,一个光纤进来,实际上这个光线实现了 IPDAIPTV 。
视频通话在运营商跟互联网是同步进行的,也就是举个例子,3G 网络发展的时候,最早 3G 网络的目标实际上并不是用于上网,而是为了解决视频通话这么一个需求,但视频通话并不是一个非常刚需的需求,导致 3G 网络的发展并没有带来视频通话,这个业务的海量发展,反而带来了手机上网的一个市场的海量发展,那现在就知道,其实视频通话的这个方式并不是用一个专网或者电信的一个视频的网络去实现的,通过 TCP 呃通过 APP 的协议进行传输,这样的话,通过上网的方式只需要付上网的费用,就可以实现一个视频通话。
到现在,也就是说物联网的到来实际上的本质就是传感器的数据和一些开关量控制量,在传输的过程中,需要把它打包进入一个因特网的这个汇总的一个连接,万物互联实现了是所有网络进行连接,并不是一个简简单的远程操控,因为做工控的朋友可能都知道,比如说很多传统的一些无线网络也可以实现远程的操控,那么互联网的进程会推动这种远程的监控,远程的操控,最终都是通过互联网的方式来实现了,也就是说在协议层面它最终会统一,所有的都会存在在 TCPIP 上,并且有一些加密的方式,在消息的订阅分发上都利用类似于 MT 协议,大多数统一到节省格式。