物联网( IoT ,Internet of things )即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通[2] 。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,IT行业又叫:泛互联,意指物物相连,万物万联。由此,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的基本特征从通信对象和过程来看,物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理[5] 。
整体感知—可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。
可靠传输—通过对互联网、无线网络的融合,将物体的信息实时、准确地传送,以便信息交流、分享。
智能处理—使用各种智能技术,对感知和传送到的数据、信息进行分析处理,实现监测与控制的智能化。根据物联网的以上特征,结合信息科学的观点,围绕信息的流动过程,可以归纳出物联网处理信息的功能:
(1)获取信息的功能。主要是信息的感知、识别,信息的感知是指对事物属性状态及其变化方式的知觉和敏感;信息的识别指能把所感受到的事物状态用一定方式表示出来。(2)传送信息的功能。主要是信息发送、传输、接收等环节,最后把获取的事物状态信息及其变化的方式从时间(或空间)上的一点传送到另一点的任务,这就是常说的通信过程。(3)处理信息的功能。是指信息的加工过程,利用已有的信息或感知的信息产生新的信息,实际是制定决策的过程。(4)施效信息的功能。指信息最终发挥效用的过程,有很多的表现形式,比较重要的是通过调节对象事物的状态及其变换方式,始终使对象处于预先设计的状态
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正确的是:必须适应强电磁干扰环境,采用自适应跳频、确定性通信资源调度,无线路由,采用低开销高精度时间同步,网络分层数据加密,异常监视与报警以及设备入网鉴权。
就国内目前的主要市场环境来看,其主要用的是wifi mesh(例如strix的mesh设备)和cofdm mesh(例如winet无线智能宽带网络),前者利用的是wifi技术速率可达几百兆,频率主要用24G和58G,使用全向天线距离大概3-5公里。
物联网
是新一代信息技术的重要组成部分,IT行业又叫:泛互联,意指物物相连,万物万联。由此,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
近两年来,在云服务提供商、电信运营商、系统服务商等多方的推动下,众多物联网 *** 作系统相继诞生,既说明了物联网发展势头的火热,也展现出物联网发展技术路线的差异化,仍然处于一个集体 探索 时期。物联网虽然被普遍看好,但一直以来发展速度低于前些年的发展预期。一些厂商把目光投向了边缘侧,边缘计算成为行业热词。当边缘计算遇上物联网,能否成为撬动物联网发展的“钥匙”?
边缘计算为物联网破局带来新可能
麦肯锡在2021年11月发布的《物联网:抓住加速机遇》报告中预测,到2030年,物联网将在全球创造55万亿至126万亿美元的经济价值,中国将占全球物联网经济价值的26%左右。但是物联网发展仍然面临着众多“逆风因素”,包括“互 *** 作性差”、“安全性不高”、“成本居高不下”和“用户的数据和隐私面临威胁”等。
边缘计算的出现似乎为解决这些发展阻碍带来了生机。当把计算能力下沉到边缘侧,可以就近分析处理数据,这样做会带来多重好处:
1、边缘计算拥有更快的响应时间,数据存储和计算能力被分散布置在本地,数据无需往返于本地和云端,因此可以减少延迟并加快响应速度。
2、边缘计算可以降低企业的成本。与云中心设备相比,由本地设备进行数据存储与处理的成本更低,一方面,边缘计算减少了对带宽资源和云中心计算资源的占用,另一方面,边缘计算可以提高应用程序的运行效率,降低能耗。
3、边缘计算设备可以自主收集、存储并使用数据,有效地避免用户个人隐私等敏感数据被上传到云中心而引发的数据安全问题。
4、边缘计算对云端的依赖性低,可以有效降低单点故障率。万一断网,也可以正常工作。
5、更关键的是,边缘设备可以使现有设备和新兴IoT设备互联互通,对现有设备的通信协议进行转换,就能与新兴IoT设备进行高效交互。在这种方式下,企业无需对现有设备进行更新设计,也能接入IoT平台,以较低的成本实现生产力的大幅提升。
一些厂商已经看到了边缘计算的巨大趋势,通过开发边缘计算 *** 作系统,创建开放的平台生态,提供完善的应用开发工具给予开发者,逐渐推动物联网往边缘计算靠拢,促使边缘计算推动物联网应用长尾时代的到来。
物联网算力从云、端走向边缘
在物联网 *** 作系统研发中,大部分厂商从“端-边-管-云”各层次构建物联网基础设施。物联网被认为是互联网时代向万物互联的一个延展,会充分继承互联网时代的计算存储和通信能力,从人人互联转向人与万物互联,正因如此,人工智能技术将得以在物联时代快速发展。因此IoT的定义越来越多被AIoT这个概念所取代。
在现实世界中,物联网端设备存储和计算能力往往十分有限。那么随着物联网发展,到底是应该让端设备更加智能,具备必要的算力和通信能力,并将所产生的信息和数据通过5G或NBIoT等途径直接回传到云数据中心,还是物联网端设备不需要太多的算力存储,窄带通信能力即可满足绝大多数场景,应该由边缘为这些端设备提供算力存储和宽带通信能力?
以翼辉信息为代表的一些 *** 作系统厂商认为未来应向“强边弱端”发展。互联网的边缘计算节点就是各类端设备的上游节点,应由边缘为这些端设备提供算力存储和宽带通信能力,其与端设备之间通过近距通信协议,来保持端设备的高并发、低延时、低功耗的工作特点,简单说就是让互联网做互联网擅长的工作,物联网做物联网擅长的工作,二者通过边缘计算节点来接驳,让两个网发挥各自优势,连通协作。
翼辉今年推出智能边缘计算 *** 作系统——爱智 *** 作系统EdgerOS,把边缘侧的算力动态共享、分配、实时计算,主要交由部署在边缘侧的智能边缘计算机来处理,可以更好的满足物联网实时、安全、降低成本等需求。智能边缘计算机就相当于一个小服务器,不仅实现了周边设备和异构网络互通互联,还承担着大量的算力工作,当算力主要在边缘处理,端设备不再需要具备很强的算力,也为用户减轻了相应的负担。
很多物联网节点如灯泡等本身没什么算力,爱智通过智能边缘计算设备能保持跟节点的长时间连接,并把较强的算力包括AI的算力分享给这些较弱的节点,那么有了算力和资源,这些节点就会充满想象力,同时极大地降低智能设备的开发成本,实现基于真实场景的智能应用。
翼辉拥有十多年的嵌入式系统设计经验,企业在嵌入式领域的成功,对端设备应用场景的理解,促使其更加坚定的相信边缘计算的重要性,边缘为端设备应提供算力存储和宽带通信能力,端和边应形成一个有机体,各司其职,不转嫁冗余成本到用户层面。
开发者们把目光投向了边缘计算
基于边缘计算 *** 作系统开发物联网应用正在吸引国内开发者的目光 。在正在开展的“2021爱智先行者”征文活动中,技术社区内的开发者们纷纷利用搭载着 EdgerOS 的智能边缘计算机精灵一号(Spirit 1),进行了各种智能家居的DIY研发,例如人脸识别门禁、智能光照传感器、智能红外温度传感器、手势控制智能灯、智能监控设备、智能甲醛检测器、智能变频电热毯等,利用几天时间使用低代码即可开发一款物联网应用。
爱智打造了一个高性能的 JavaScript 运行时引擎,可以使用简单高效、易学易用的 JavaScript 和 TypeScript 等互联网技术栈来开发物联网应用。此外,爱智提供了功能非常丰富的开发框架,包括APP框架、流媒体框架、AI框架、设备管理框架等。
由于爱智是一个开放的智能边缘计算 *** 作系统,开发者可以在物联网应用开发中使用各种品牌、各种型号的硬件设备。例如,当前市场上有很多品牌的智能灯泡,但是通常需要搭配厂家的网关设备才能使用。因为爱智 *** 作系统的开放性,可以支持不同品牌的智能设备。开发者使用Spirit 1和自主选择的智能灯泡,不到 30 分钟即可在寒冷的冬季来临之前为自己研发一个“关灯神器”。 开发者们可以利用Spirit 1或者其它智能边缘机,搭载EdgerOS,实现各种想象丰富场景下、大量长尾应用的研发。物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。 2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟(ITU)正式提出了物联网的概念,指出无所不在的物联网通信时代即将来临。如果说原来我们所说的信息化主要指的是人类行为的话,那么物联网时代的信息化则将人和物都包括进去了,地球上的人与人、人与物、物与物的沟通与管理,全部将纳入新的信息化的世界。在物联网的世界里,物物相联,天罗地网。物联网的产生,是互联网高度发展后产生的必然需求。物联网的用途极为广泛,遍及智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、个人健康等多个领域,将极大地改变我们目前的生活方式,其前景非常广阔。今天,一些较大规模的物联网应用已经开始出现,例如食品溯源、安全防范、环保监测、城市管理等。在即将到来的上海世博会期间,物联网技术将全面运用于公共交通系统,以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。尽管现在的物联网应用仍与理论中的功能相距较远,但是它已经开始显现出巨大的发展潜力。有研究机构预计,10年内物联网就可能大规模普及,发展成为一个上万亿元规模的高科技市场,其产业要比互联网大30倍,是一个富含金矿的产业。物联网 (Internet of Things): 物联网顾名思义就是物物相连的互联网, 是基于互联网之上,使不可交流的物体与物体之间进行交流,而产生的过程,称之为物联网。
起初这一慨念是由美国提出来的。把任何物品通过物联网域名相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网从表面看来就是物物相连,其实背后却蕴藏着很多新兴技术和概念。物联网的理念最早起源于咖啡壶事件。在1991年,剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们在工作时,需要下楼看咖啡是否煮好,常常都是空手而归。因此他们编写了一套程序,并且在咖啡壶旁边安装了一个便携式摄像机,利用计算机图像捕捉技术,传递到实验室的计算机上,工作人员可以很方便的看到咖啡是否煮好,这就是著名的“特洛伊咖啡壶”。
那么物联网是怎样让不可以交流的物体与物体之间通信呢?
这里就涉及到通讯设备了,就像我们人与人之间的通话是通过手机,而物与物之间就要通过下面这个设备进行通信。它的名字叫做“无线数传终端”,简称DTU 英文全名 (Data Transfer unit),
DTU就是通过串口,然后把原本不可以通讯的设备进行通讯,比如我们平时都知道的电表、水表等,它们本身是无法通讯的,通过DTU的串口电表链接起来,就可以把电表的数据上传的到监控中心,这样电力局就可以通过监控中心来查看每家每户的电表每个月的使用情况。
再比如我们都知道的共享单车,就是通过物联网技术--nb-iot模块(nb-iot为物联网专用网络),又叫nb-iot通信模块。原理是当用户手机扫描共享单车二维码时,该模块会发送信号到共享单车的平台,然后平台收到请求后再将数据下发到共享单车通信模块,告诉模块开锁,最终完成我们平时所看到的共享单车解锁。
将来万物互联是什么景象呢?大到 汽车 ,小到纽扣,都可能会被植入智能芯片。在互联网时代,我们会传照片、写评论、打分,到了物联网时代,这个过程的很大一部分都能自动完成。 1、 未来是万物互联&万物智能黄金十年,市场空间可观。物联网市场规模超万亿,未来仍存广阔市场空间。 目前中国物联网市场规模已超过 2 万亿元人民币,同比增速持续维持在 20%以上,同时 IDC 预计 2025 年全球物联网市场规模达到 11 万亿美元。物联网市场规模的快速增长主要来源于: (1) AIoT 科技 大方向,未来规模高速增长。预计 2022 年 AIoT 市场达到 7509 亿元, 2018 年-2022 年复合增长率达到 305%。 (2)5G 为基, 物联网连接数持续快速增长。 物联网连接数预计在 2019-2025 年将以 21%CAGR 增长,同时产业物联网领域连接量将成为主要增长贡献。 (3) 物体数据开始产生交互属性, 物联流量释放数据商业价值。 物联网时代实现万物互联,提供物体的流量,创造新的数据价值。 2、 十年沉淀,多核驱动物联网产业加速发展 核心驱动一:技术/产品/产业链日趋成熟。 网络由局域到广域、由窄带到宽带、由低速到高速。 另外, 物联网产业链各层不断发展完善: 1芯片/模组性能指标逐渐优化,应用场景不断扩展; 2网络覆盖不断完善, 4G/5G 与 NB-IoT 基站数量快速增长;3平台建设赋能物联网; 4应用场景不断拓宽。 核心驱动二:降本增效助力物联网普及。 1 摩尔定律推动芯片硬件价格快速下降;2规模效应推动模组等产品价格下降; 3 流量资费快速下降; 4物联网助力企业经营/生产效率提升。 核心驱动三:场景丰富+数据闭环+巨头加速入局,释放物联网显著商业价值。 1物联网应用场景经历由单一到丰富,由简单自动化到智能化演进; 2数据也从单一采集到产生数据交互,提高产品/应用粘性,数据链条从底层芯片、 MCU、通信模组、网络覆盖到中上层 *** 作系统、应用平台全打通,生态构建和商业闭环加速释放物联网商业价值;3以华为/小米/高通/谷歌/腾讯等为代表的 科技 巨头纷纷入局 IOT,引领产业加速发展; 核心驱动四:传统产业数字化转型/升级, IOT 应用边界不断拓展。 传统产业发展至今也将面临数字化转型,应用物联网,拓宽物联网产业边界。 3、 科技 巨头积极布局 AIoT,引领行业加速发展 以互联网企业、设备商、 芯片以及硬件终端为代表的 科技 巨头积极布局 IOT。 (1)阿里巴巴以阿里经济体为核心,向天猫精灵与阿里云 IoT 提供业务支持,打造AIoT 生态。(2)京东构建小京鱼智能平台,提供 AIoT 解决方案;(3)华为开启 AIoT新篇章,覆盖包括电力、交通、 汽车 等多个领域;(4)苹果围绕 iOS 布局,储备丰厚 AI 能力;(5) 高通作为万物互联践行者, AIoT 布局多场景应用;(6) 小米核心技术为 AIoT 发展提供支撑,打造包括家庭、个人与智能生活三大应用场景;(7)美的打造智慧家居 AIoT 应用场景。 4、产业链(端、管、云) 及相关标的: 端: 1)传感器:步入智能化阶段,车联网是主要发展阵地——海康威视、大华股份、 韦尔股份、必创 科技 、汉威 科技 等; 2) MCU:芯片级的计算机,智能控制的核心——拓邦股份、和而泰、兆易创新、中颖电子、瑞芯微、全志 科技 等; 3)通信芯片: 基带射频两大阵营,蜂窝、 WiFi、 LoRa 各放异彩——乐鑫 科技 、翱捷 科技 、中兴通讯、华为/高通/MTK/展锐等; 4)通信模组:联网基础枢纽,承上启下重要一环——广和通、移远通信、美格智能、 有方 科技 、 日海智能等; 5) 终端: M2M空间广阔——鸿泉物联、威胜信息、移为通信等。 管: 无线传输为主,短距和长距各擅胜场——中兴通讯、三大运营商等 云: 物联平台,应用层进行管理和分析的天地——涂鸦智能、 思科等
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