IoT技术选型及模型设计的思考

1.5 总结和整理

  对前面介绍的无线通讯技术做个总结,方便大家找到其中的差别,选到适合自己的方案。

  

 

  展望未来 Bluetooth5和NB-IoT都是需要密切关注的无线通讯技术,Bluetooth50相比蓝牙4.2,在组网和传输距离上有了很大提升,连接范围扩大了4呗,速度提高了2倍,无连接数据广播能力提高了8倍。和Ti,nordic工程师有聊到过,设备厂商的蓝牙5芯片都已经开发完成,等待生产。蓝牙5.0的mesh规格书下半年公版,如果mesh能力出众很可能会对ZigBee有很大的冲击。而NB-IoT目前的提出就是针对IoT的使用场景,其中最大的特色是覆盖面广,价格便宜。NB-IoT现在联盟的力量很强大,大部分芯片商,通讯商,电信运营商都参与其中,都在积极的推进NB-IoT的公共网络建设,预计就在这一年两内NB-IoT的网络会覆盖国内很多地区,未来潜力非常值得关注。

  二:IoT物联模型

  应用侧的架构,根据接入设备的种类和数量,复杂度会相差很大。其中物联平台的架构最为复杂,例如 阿里智能,微信物联,米家,百度物联这类平台级的系统。不过能做平台级的物联系统的公司还很少,而大部分还是针对特定设备类型或共同特征的智能设备的载体,它们的结构相对简单些,也是本文重点会去介绍的部分。

  它们通常的场景就是智能手机,智能设备,智能云三者交互。手机可以直接操作的无线技术主要是WIFI ,WWAN,Bluetooth,WIFI和WWAN的场景几乎一致,Bluetooth架构多一次媒介层,本文主要介绍这三种场景。

  WWAN/WIFI和Bluetooth在应用架构设计上最重要的的区别是WWAN的智能设备可以直接和云端交互,而Bluetooth智能设备都需要一个中转媒介,大部分的时候,这个媒介指的是智能手机,偶尔也可以是其他的形态,就我见过的来说,它还有可能是个蓝牙网关,或是一台装有操作系统的智能冰箱。

  WWAN和WIFI物联模型的主要区别在于WWAN设备只要插上手机卡,就可以上网,而WIFI设备需要多一步配网的过程。

  WIFI在设备初次使用的时候,首先需要配网操作,通过手机和WIFIsmart device通过WIFI建立点对点连接,通过手机把WIFI连接的SSID和密码传递到WIFI smart device,然后在断开手机与WIFI smart devices的直连,把WIFI smart devices连接的WIFI网络切换用于连接的WIFI设备(在家的场景,通常指的是家中的路由器)。WIFI smart device在联网成功后,会向云端发送设备激活的消息,此后设备端和云端就建立了一个稳定,长期的连接,保证了数据上行和命令下发。剩下的产品形态的功能定义和实现了。

  蓝牙设备一般都作为外设,和smartphone建立一对一的连接,通过smartphone作为媒介,间距与云端进行数据同步。通常情况,ble smart device和smartphone的通讯非常重要(通道1),设备操控和数据同步都是通过这层连接完成,相比之下云端通道(通道2)经常只是smartphone的普通api请求,用做Bluetooth smart devices的数据持久层使用。

  三:IoT模型优化

  上一节介绍了WWAN和蓝牙的物联模型,IoT模型在设计的时候,有很多需要考虑的地方,常见的有:通道的安全、物联协议、动态化等等

  3.1 通道的安全

  通道安全往往是通过对连接通道认证和数据对称/非对称加密这两件事情解决的。 对于安全性较高的设备,一定要在建立连接通道时,确保通道的安全性,在数据和命令上下行时,尽可能不要使用明文传输。安全通道的建立可以使用一些成熟的方案或者和成熟的加密算法去实现,选择算法时主要要考虑到设备端的计算能力,设备端因为成本和体积,计算能力较弱,如果算法过于复杂会严重影响到设备端的处理能力和稳定性。

  3.2 物联协议

  物联协议是大型IoT平台必须考虑的问题,因为接入的设备类型多,很多场景需要多个设备互联互动,良好的物联协议设计会减低设备接入的成本,提高稳定性和处理能力。现在每个物联平台都有自己的物联协议。

  物联协议在细分可以分为通用协议和领域定制协议。通用协议可以做物联通道的兜底方案,对设备有一个统一的收口,而具体领域定制协议可以根据品类和业务深入定制出行业解决方案,可以优化领域和领域设备的接入速度,优化业务流程和场景质量。一个优秀的领域协议需要综合平台,方案商,设备制造商多方经验才能制定,忌讳由平台制定后强推。