代码收藏家技术教程 2025-01-19

物联网的前世今生

物联网主要包括基础设施建设、平台层和应用层三个层次，基础设施建设主要是硬件部分，包括芯片、模组、传感器和通信网络建设；平台层主要是软件部分，包括平台建设和系统集成及应用服务提供商；应用层是各种应用，面向绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通、环境监测等。2010年中国喊出感知中国，并且首次提出物联网的中文名称，从此奠定了物联网在中国的应用地位。

一个典型的物联网具备以下三个特点：

互联特征：对需要联网的物实现互联互通的互联网络。
识别与通信特征：“物”具备自动识别与物物通信的功能。
智能化特征：网络系统具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

物联网典型系统架构由感知层、网络层和应用层组成，如下图所示：

感知层是物联网的皮肤和五官。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等，主要作用是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官作用相似。物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题。感知层所需要的关键技术包括检测技术、中低速无线或有线短距离传输技术等。如传感器技术、RFID技术、二维码技术、蓝牙等。

网络层主要承担着数据传输的功能。在物联网中，要求网络层能够把感知层感知到的数据无障碍、高可靠性、高安全性低进行传送，它解决的是感知层所获得的数据在一定范围内，尤其是远距离地传输问题。物联网也被认为是Internet的进一步延伸。Internet作为物联网主要的传输网络之一，它将使物联网无所不在，无处不在地深入社会每个角落。移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。无线接入网主要为移动端提供接入网络服务，核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。在移动通信网络中，当前比较热门的接入技术有5G/4G、WiFi 和NB-IOT、Lora等。

其中，Lora是低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa 调制解调器采用专利扩频调制和前向纠错技术。与传统的FSK、OOK调制技术相比，LoRa 扩大了无线通讯链路的覆盖范围（实现了远距离无线传输），提高了链路的可靠性。被广泛应用于农业信息化、环境监测、智能抄表等领域。

应用层的任务是：感知和传输来的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。这一层解决的是信息处理和人机界面的问题。

随着技术和应用相辅相成的发展，物联网的内涵越来越丰富，为此，重新给出“物联网定义”：

物联网（Internet of Things , IoT ）是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通 过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝对接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。

基于此定义，物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。物联网的产业结构结构由旧三层粗狂型演变为四层，既从原“应用层”中分出一个“平台层”，如下图所示：

物联网的应用场景广阔，被越来越多地运用在各行各业，助力行业发展，提高行业效率，如下图所示：

随着技术和应用的进一步发展，云端数据处理能力开始下沉，更加贴近数据源头，使得边缘成为物联网产业的重要关口；未来，将有超过75%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。故物联网产业链从之前的“用——云——管——端”发展为现在的“用——云——边——管——端”，即物联网感知层演变成“端”与“边”：

产业链全局部署如下图所示：

物联网的发展受政策环境、经济环境、社会环境和技术环境的影响。

政策环境——国家层面

以物联网为代表的新一代信息技术成为重建工业基础性行业竞争优势的主要推动力。国家层面高度重视物联网产业的发展，截至2019 年6月底，工信部、国务院等部门已经陆续发布多项政策，旨在探索和推进物联网产业链的生态构建。

经济环境分析——物联网行业与全球经济发展相辅相成

物联网行业与全球经济的发展相辅相成。一方面，物联网促进全球经济发展；根据GSMA数据显示，2018年，物联网对全球经济的影响达1750亿美元，占GDP比重的0.2%；从行业来看，对全球制造业的影响最大，高达920亿美元；从国别来看，物联网对中国的经济影响位居第二，达362亿美元。另一方面，随着全球经济的发展，也会反过来推动物联网行业的进步，预计到2025年，物联网对全球的经济影响达 3710亿美元，占GDP比重将增加至0.34%。

社会环境分析

社会环境的变化对物联网的市场需求起到了重要的作用。一方面，城市化进程加快，交通拥堵、环境污染等问题日益突出。另外，农村人口的减少，对农业产出的要求提高。要解决上述问题，需要采用先进的技术实时掌握信息动态，统筹资源的分配，物联网技术为解决上述问题提供了有效的解决方法；另一方面，物联网发展与应用需要信息技术、移动通讯等方面的支持，而移动电话、互联网、移动互联网的普及为物联网的发展打下了坚实的基础，以NB-loT和LoRa建设进度为例。

技术环境分析——内生动力不断增强

从技术环境来看，物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破，NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速；物联网平台迅速增长，服务支撑能力迅速提升；区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网，为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。