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物联网具体要实现哪些功能需要遵照什么原则进行搭建

2020-02-13 11:51 次阅读

近些年“物联网平台”这个词没少听,可它到底有哪些功能呢?

物联网平台在物联网架构的应用层,是一个PaaS平台,

一、物联网平台功能架构

物联网平台会根据自己的商业目标有不同的侧重,但大体都是在以下架构上进行增减:

这张图北向接应用,南向接设备,以下着重说一下我对设备接入、设备管理和规则引擎的理解。

二、设备接入

设备接入指的是将设备注册至平台并通信,需要设备与云端之间有安全可靠的双向连接。主要考虑几个方面:

1. 设备入网方式

入网方式其实是选择什么通讯技术,WiFi、Lora蓝牙还是Zigbee等等?平台需要根据自身定位(白电行业?智慧工厂?智慧园区?)选择支持的入网方式, 容纳的入网方式越多,可容纳设备类型就越多,平台的实现也越复杂。

举2个例子:

如果平台支持Zigbee(请参考:物联网的数据传输及联网方式)设备,那么平台是否也应该管理网关设备呢,是否应该支持网关与设备的拓扑结构呢?

Wi-Fi设备初始化的时候用平台的APP通过AP(Access Point)模式就可以让设备连网并通信,但Zigbee设备是自组网的方式,即会自动连接至网关,再通过网关和平台通信。

ZigBee设备接入云端

这篇文章详细的介绍了不同通信方式的优点缺点,强烈推荐。如何选择物联网通讯技术?

2. 传输协议(Http、CoAP、MQTT等等)

平台层要兼容不同的协议才能连接尽可能多的设备,而具体支持哪些协议需要从通信安全、平台定位等方面权衡考虑。

MQTT是多个客户端通过一个中央代理传递消息的多对多协议。

CoAP基本上是一个在Client和Server之间传递状态信息的单对单协议。

HTTP是适合使用在性能好一些的终端上,相对以上一些比较重,对设备要求相对高一些。

3. 身份认证

目前市面上的认证方式大都通过将Token或者Secret烧录到硬件设备进行认证,但过程各有特点。

例如阿里云是先将Product Key、ProductSecret烧录到设备中,并通过动态注册的方式获得DeviceSecret后进行数据通信,而有的是通过将Token直接烧录到设备中进行认证和数据传输。

阿里云设备认证过程

三、设备管理

物模型

物模型是个概念,不是实体,有的平台叫产品,是一类设备的总称,物模型和物的关系就像“男人”这个词和“身份证号码是123233198802340123这个男人”的关系一样,物模型的定义包括基本信息和属性的定义。

物模型和物的关系

不同厂商物模型功能不尽相同,开源的Thingsboard都没有这个概念。所以物模型是从用户体验和平台自身业务角度出发提出的概念,为数据统计、用户体验、产品发展做了充足的准备。

实现物模型需要考量很多东西,比如阿里定义物模型基本信息的时候要选择行业、是否是网关、是否接入网关、连网方式等,定义功能时又有了事件、属性、服务的分类(事件、属性、服务这个说起来就更技术了)。

设备影子

设备影子用于缓存设备状态,设备在线时可以直接接收云端指令,离线时主动获取云端指令。设备影子将设备与应用解耦,解决不稳定无线网络下通信不可的靠痛点。

举个例子:

把云端比喻成我,设备比喻成男朋友。

我不帅的男朋友在线,于是我发了一个“变帅”的指令,男朋友收到后马上执行,然后就变帅了。

我不帅的男朋友离线了,联系不到,于是我发了一个“变帅”的指令存储到设备影子中,男朋友上线后主动看设备影子,执行“变帅”指令,然后就变帅啦。

跑错地方的物影子介绍

从实现层面看:

设备影子是一个 JSON 文档

每台设备仅有一个影子

参考:设备影子概览https://help.aliyun.com/document_detail/53930.html

固件升级(OTA)

OTA全称是Over-the-Air,即空中加载的意思,在物联网平台指的是固件升级。

固件是数码设备最基础、最底层工作的软件,是设备内部保存的设备“驱动程序”,通过固件,操作系统才能按照标准的设备驱动实现特定机器的运行动作。

固件升级的前提是固件和平台都支持固件升级功能,平台层需要对设备的固件进行管理,并实现远程批量升级。

这个功能的意义是什么?试想一下投入使用后的一批设备出现了问题,难道要一个个处理,显然远程批量操作节省了大量的人力。

但OTA是一个超级大的功能,涉及到设备分组、固件分布、固件校验等等功能,每一个功能都值得反复讨论,一些厂商的OTA功能甚至是一个体系。

数据的上下行

数据的上下行指的是信息在设备和平台间流转,设备上报信息到平台是数据的上行,平台或者应用层下发命令到设备是数据的下行,是物联网平台的基础功能。

四、规则引擎

规则引擎是物联网平台的一个重要功能模块,是处理复杂逻辑的引擎,主要对感知层搜集的数据进行筛选、变型(物解析)、转发、操作等,实现数据逻辑和上层业务的解耦。一般平台会分为物解析、数据转发和场景联动三个子功能。

规则引擎

物解析

硬件设备受限于存储、空间大小、数据传输等问题,和平台进行交互时使用的是底层语言,为了互相识别语义,平台侧提供底层语言和平台语言的翻译脚本。脚本将底层语言翻译成平台语言和将平台语言翻译成设备底层语言的过程就是物解析。

数据转发

数据转发实现了将感知层的数据进行筛选并转发至其他设备或者存储、大数据等云服务的功能,减少了上层应用的数据处理量,继而提升上层数据处理效率。目前大部分通过SQL语句和转发订阅Topic方式实现数据的筛选和转发。使用Topic的好处在于可以灵活选择物模型或者设备的范围。

参考:阿里云的数据转发https://help.aliyun.com/document_detail/42734.html?spm=a2c4g.11186623.6.605.3ae32d8dkHIHFi

场景联动

联动的意思是多类设备间的相互影响。例如“在办公区域,红外设备感应到有人移动时开启所有灯”这个场景就实现了红外传感器和灯的联动。规则引擎负责影响规则的制定和影响范围的划分,也是通过SQL语句和转发订阅Topic等方式实现。

五、总结

以上是我对物接入、物管理、规则引擎的理解,不同的平台根据自身业务特点在实现时都有所添加或取舍,网上最全的参考文档莫过于各开放平台的操作手册了,感谢!

放两张别人家的产品架构图:

百度智能云物联网产品架构

阿里物联网平台产品架构

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BCM4375 双频802.11ax Wi-Fi /蓝牙5组合芯片

BCM4358 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n设备。 该产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他需要小尺寸和低功耗连接的产品的客户端设备解决方案。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM ® 技术在2.4 GHz中实现了最高...
发表于 07-04 13:16 157次 阅读
BCM4358 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:15 147次 阅读
BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:13 293次 阅读
BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:12 132次 阅读
BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM11211 Persona™媒体处理器

BCM11211是Broadcom Persona®系列的一部分。 IP通信应用处理器。  BCM11211是Broadcom的Persona IP通信处理器系列的一部分。 BCM11211连接Broadcom的蓝牙,Wi-Fi和GPS连接产品,允许原始设备制造商(OEM)添加技术以扩展下一代产品的功能。  功能 运行基于Linux®的Broadcom MediaxChange™软件,这是经过现场验证的PhonexChange&trade的最新语音,视频和多媒体版本;软件 采用Broadcom创新的音频清晰度技术SmartAudio®,可显着提高IP网络的音质。 BCM11181 VideoCore®的无胶接口; III多媒体协处理器 10/100 Base-TX以太网媒体访问控制器(MAC)和物理层(PHY),支持自动关机绿色模式 应用 IP语音(VoIP)...
发表于 07-04 10:13 103次 阅读
BCM11211 Persona™媒体处理器

BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

集成是实现当今PC原始设备制造商系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2040中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2040可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。   BCM2040是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2040是一款真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的Bluetooth SIG规范。该设备完全符合1.1版蓝牙规范,并支持关键的蓝牙1.2版功能,包括自适应跳频和快速连接,这对个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。    功能 具有完全集成的人机接口设备(HID)配置文件和蓝牙1.1版堆栈的单芯片蓝牙设备  On-板8051处理器和RAM / ROM内存  自定义集成蓝牙核心处理器已经过优化,可支持HID配置文件并最大限度地降低功耗 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 智能设备 ...
发表于 07-04 10:08 93次 阅读
BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

单芯片独立基带处理器,集成2.4-GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。   Broadcom BCM2035是一款单芯片独立基带处理器,集成2.4 GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。通过将关键组件集成到设备中,无需外部闪存和有源组件,从而最大限度地减少了实施蓝牙系统的占地面积和系统成本。 BCM2035是通过USB或UART和PCM音频接口需要Bluetooth SIG标准主机控制器接口(HCI)的任何语音和/或数据应用的最佳解决方案。 BCM2035基于BCM2033蓝牙基带核心,外围传输单元和微处理器单元的生产和UnPlugFest验证架构。微处理器单元将低级协议栈存储在只读存储器(ROM)和补丁随机存取存储器(RAM)中,以提供最大的灵活性。 功能 任何单芯片解决方案的最高可用BT无线电性能 小数N频率合成器支持12至40 MHz的任何晶体或TCXO光源 应用 智能设备...
发表于 07-04 10:08 182次 阅读
BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的蓝牙SIG规范。  BCM2042是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2042完全符合2.0版蓝牙规范,包括自适应跳频和快速连接,这些对于个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。集成是实现当今PC制造商的系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2042中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2042可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。  功能 具有完全集成人机界面的单芯片蓝牙设备设备(HID)配置文件和完整蓝牙堆栈 板载8051处理器和RAM / ROM内存 成本优化的鼠标和键盘应用解决方案,通过集成实现最低成本所有外部组件 取代现有鼠标或键盘处理器和内存并添加蓝牙功能 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 笔记本电脑 个人电脑 数字电视 游戏设备 智能设备...
发表于 07-04 10:08 192次 阅读
BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

CableMedea™是一个全面而完整的软件住宅网关包。 CableMedea™是一种全面的软件住宅网关软件包,旨在显着缩短产品上市时间,节省开发成本。它可用于有线调制解调器VoIP网关,有线调制解调器无线网关,电缆调制解调器,有线机顶盒,CableHome网关和PacketCable网关。该产品的完整性使开发人员无需使用额外的第三方软件包,最大限度地减少评估周期和解决接口兼容性问题的软件开发工作。 功能 包括对CableHome™,住宅网关和CableOffice合规性的所有必要支持 为Broadcom的DOCSIS®开发; 1.1和2.0住宅网关产品 管理和配置直观的基于Web的GUI,符合CableHome的CMP实施,SNMPv3,远程功能/服务启用/禁用,远程升级和DOCSIS® 1.1和2.0安全软件下载 LAN连接包括以太网,802.11无线,USB,HomePlug,HPNA,蓝牙,DHCP服务器和UPnP QoS 应用程序 家庭网关 机顶盒 IP语音(VoIP)...
发表于 07-04 10:04 87次 阅读
CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

BCM1104 千兆IP电话芯片

IP电话芯片使制造商能够构建具有硬件安全性和卓越语音质量的IP电话。   芯片也是集成了千兆以太网(10/100/1000 Mb / s)交换机和两个快速以太网(10/100 Mb / s)收发器,可以选择性地开发传统的快速以太网IP电话设计,而无需额外增加外部收发器的成本。通过添加外部千兆以太网收发器,制造商可以轻松升级其设计以创建千兆以太网IP电话型号。 功能 BCM1104是下一代芯片,集成硬件安全性,高级服务质量(QoS)技术和千兆以太网(GbE)交换机 基于具有增强DSP功能的RISC架构,为中端IP电话提供优化的性能水平 的BroadSAFE&安培;贸易;带有用于AES加密和SHA-1身份验证算法的硬件加速的安全模块 灵活的外设接口架构可以连接无线局域网,蓝牙和视频设备而无需胶合逻辑 应用程序 IP电话 VoIP住宅终端适配器 IP PBX系统...
发表于 07-04 09:51 138次 阅读
BCM1104 千兆IP电话芯片

CC3200MOD SimpleLink Wi-Fi CC3200 片上因特网无线 MCU 模块

使用业界首款可编程FCC,IC,CE和Wi-Fi认证无线微控制器(MCU)模块,内置Wi-Fi,开始您的设计连接。 SimpleLink CC3200MOD专为物联网(IoT)而创建,是一个集成了ARM Cortex-M4 MCU的无线MCU模块,允许客户使用单个设备开发整个应用程序。凭借片上Wi-Fi,互联网和强大的安全协议,无需先前的Wi-Fi体验即可加快开发速度。 CC3200MOD将所有必需的系统级硬件组件(包括时钟,SPI闪存,RF开关和无源元件)集成到LGA封装中,以便于组装和低成本PCB设计。 CC3200MOD作为完整的平台解决方案提供,包括软件,样本应用,工具,用户和编程指南,参考设计以及TI E2E支持社区。 应用MCU子系统包含行业标准的ARM Cortex- M4内核以80 MHz运行。 该器件包括各种外设,包括快速并行相机接口,I2S,SD /MMC,UART,SPI,I2C和四通道ADC。 CC3200系列包括用于代码和数据的灵活嵌入式RAM;带外部串行闪存引导程序和外设驱动程序的ROM;用于Wi-Fi网络处理器服务包,Wi-Fi证书和凭证的SPI闪存。 Wi-Fi网络处理器子系统具有Wi-Fi片上网络,并包含一个附加功能专用的ARM...
发表于 08-20 17:53 314次 阅读
CC3200MOD SimpleLink Wi-Fi CC3200 片上因特网无线 MCU 模块