IOT物聯(lián)網(wǎng)方案分析

1、精選文檔IoT需求&方案分析1、 需求分析Iot平臺系統(tǒng)設計關鍵要點： 設備接入網(wǎng)絡方案 設備間通信 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的用途 如何搭建起一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框架？它的技術架構(gòu)又是怎么樣？ 物聯(lián)網(wǎng)終端軟件系統(tǒng)架構(gòu)？ 物聯(lián)網(wǎng)云平臺系統(tǒng)架構(gòu)？2、 方案分析系統(tǒng)架構(gòu)：1）設備接入方式：只有設備接入到網(wǎng)絡里面，才能算是物聯(lián)網(wǎng)設備。這里涉及接入方式以及網(wǎng)絡通信方式。設備接入方式目前有2種：直接接入：物聯(lián)網(wǎng)終端設備本身具備聯(lián)網(wǎng)能力直接接入網(wǎng)絡，比如 在設備端加入NB-IOT通信模組，2G通信模組。網(wǎng)關接入：物聯(lián)網(wǎng)終端設備本身不具備入網(wǎng)能力，需要在本地組網(wǎng)后，需要統(tǒng)一通過網(wǎng)關再接入到網(wǎng)絡。 比如終端設備通過zigbee無

2、線組網(wǎng)，然后各設備數(shù)據(jù)通過Zigbee網(wǎng)關統(tǒng)一接入到網(wǎng)絡里面。常用到本地無線組網(wǎng)技術有Zigbee，Lora,BLE MESH, sub-1GHZ等。在物聯(lián)網(wǎng)設備里面，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關是一個非常重要的角色。一個處在本地局域網(wǎng)與外部接入網(wǎng)絡之間的智能設備。主要的功能是網(wǎng)絡隔離，協(xié)議轉(zhuǎn)化/適配以及數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)外傳輸。一個典型的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關架構(gòu)如下：常用的通信網(wǎng)絡主要存在2種方式：移動網(wǎng)絡(主要戶外設備用)：移動網(wǎng)絡2G/3G/4G/5G/NB-IOT等寬帶(主要戶內(nèi)設備用)：WIFI，Ethernet等2）設備接入云端的協(xié)議：物聯(lián)網(wǎng)設備終端接入網(wǎng)絡后，只是物聯(lián)網(wǎng)應用的開始。 設備接入網(wǎng)絡后，設備與設備之間需要

3、互相通信， 設備與云端需要互相通信。 只有互通，物聯(lián)網(wǎng)的價值才展現(xiàn)出來。 既然要互通，則需要一套物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議。只有遵循該套協(xié)議的設備相互間能夠通信，能夠交換數(shù)據(jù)。常用的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議主要有如下協(xié)議：CCP、MQTT、COAP、HTTP等，他們有個共同點都是基于消息模型來實現(xiàn)的。設備與設備之間，設備與云端之間通過交換消息來實現(xiàn)通信，消息里面攜帶了通信數(shù)據(jù)?；贑CP接入（MQTT協(xié)議的精簡版）協(xié)議本身具備安全算法，不依賴TLS算法；協(xié)議大小更精簡，包頭，payload占用字節(jié)更少。例如header只有1個字節(jié)；協(xié)議支持多種通信模式，相對于MQTT，不僅支持Pub/Sub，還支持RPC/RRPC

4、基于MQTT接入被廣泛用在嵌入式設備的消息傳輸上COAPCoAP是一種軟件協(xié)議旨在用于非常簡單的電子設備,讓他們通過互聯(lián)網(wǎng)交互通信。HTTP協(xié)議用RESTAPI的方式連接IoT。設備可以通過POST方式實現(xiàn)Pub消息到某個Topic。3）平臺功能： 設備接入：安全接入，確保設備在云端的安全及合法性；快速接入。 設備授權(quán) 數(shù)據(jù)收集 監(jiān)控：通過物聯(lián)網(wǎng)收集到設備數(shù)據(jù)后，如果設備數(shù)據(jù)狀態(tài)超過預設的狀態(tài)則自動第一時間報警，管理員第一時間開展處理，可以通過遠程操作，下達命令，把問題解決在萌芽狀態(tài)。 報表統(tǒng)計：通過統(tǒng)計方法， 對設備的歷史運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析?？梢园床煌S度分析出不同報告。然后以圖表或者大屏

5、方式展現(xiàn)在管理員面前。 管理員可以快速直觀的了解到整個物聯(lián)網(wǎng)設備運行狀況。 數(shù)據(jù)挖掘/機器學習（故障預測）：從數(shù)據(jù)里面挖掘出有價值的東西出來。比如通過設備數(shù)據(jù)的連續(xù)跟蹤分析并結(jié)合人類過往的設備運維經(jīng)驗，通過機器學習方式預測設備發(fā)生故障概率，以及發(fā)生故障后可能的引起原因，并給出維修方案。4）參考架構(gòu)百度搜到的物聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)：突出展示了物聯(lián)網(wǎng)設備， 物聯(lián)網(wǎng)云平臺， 云計算平臺是如何協(xié)同工作的，有較大的參考價值。規(guī)則引擎物聯(lián)網(wǎng)云平臺通常是基于現(xiàn)有云計算平臺搭建的。 一個物聯(lián)網(wǎng)成熟業(yè)務除了用到物聯(lián)網(wǎng)云平臺提供功能外，一般還需要用到云計算平臺提供功能，比如云主機，云數(shù)據(jù)庫等。用戶可以在云主機上搭建web

6、 行業(yè)應用服務。規(guī)則引擎主要作用是把物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)通過過濾轉(zhuǎn)發(fā)到其他云計算產(chǎn)品上。 比如可以把設備上報的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到table store數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品里。規(guī)則引擎一般使用方式：類SQL語言，通過編寫SQL語言，用戶可以過濾數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)發(fā)到其他云計算產(chǎn)品，或者其他云計算服務。KafkaKafka是最初由Linkedin公司開發(fā)，是一個分布式、支持分區(qū)的（partition）、多副本的（replica），基于zookeeper協(xié)調(diào)的分布式消息系統(tǒng)，它的最大的特性就是可以實時的處理大量數(shù)據(jù)以滿足各種需求場景：比如基于hadoop的批處理系統(tǒng)、低延遲的實時系統(tǒng)、storm/Spark流式處理引

7、擎，web/nginx日志、訪問日志，消息服務等等，用scala語言編寫，Linkedin于2010年貢獻給了Apache基金會并成為頂級開源項目。zookeeperZooKeeper是一個分布式的，開放源碼的分布式應用程序協(xié)調(diào)服務，是Google的Chubby一個開源的實現(xiàn)，是Hadoop和Hbase的重要組件。它是一個為分布式應用提供一致性服務的軟件，提供的功能包括：配置維護、域名服務、分布式同步、組服務等。5）參考架構(gòu)：百度接入IoT Hub6）參考架構(gòu)：阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件數(shù)據(jù)通道為設備和物聯(lián)網(wǎng)應用程序提供發(fā)布和接收消息的安全通道。數(shù)據(jù)通道目前支持CCP協(xié)議和MQTT協(xié)議。用戶可以基于CC

8、P協(xié)議實現(xiàn)Pub/Sub異步通信，也可以使用遠程調(diào)用（RPC）的通信模式實現(xiàn)設備端與云端的通信。用戶也可以基于開源協(xié)議MQTT協(xié)議連接阿里云IoT，實現(xiàn)Pub/Sub異步通信。安全認證&權(quán)限策略為每個設備頒發(fā)阿里云IoT的憑證，依賴憑證才能連接阿里云IoT。提供設備級的授權(quán)粒度，任何設備必須經(jīng)過授權(quán)才能對某個Topic發(fā)布訂閱消息服務端也需要經(jīng)過授權(quán)才能操作其他賬號下的Topic設備共享平臺提供Topic跨賬號的授權(quán)，幫助用戶實現(xiàn)跨廠商的數(shù)據(jù)共享，進而實現(xiàn)更加豐富智能的場景。規(guī)則引擎為用戶提供類SQL語言的規(guī)則引擎，幫助用戶過濾數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，并能夠發(fā)送數(shù)據(jù)到阿里云其他服務，例如RDS,OTS，ONS等等，也能夠發(fā)送到數(shù)據(jù)到其他Topic。設備快照（待上線）保存設備的最新狀態(tài)