物聯網(IoT)作為連接物理世界與數字世界的橋梁,其技術生態復雜多樣,涉及眾多標準、協議與術語。本指南旨在為物聯網技術研發人員、學生及愛好者提供一份簡明、實用的快速參考,涵蓋23個核心概念,助您快速理解物聯網技術棧的關鍵組成部分。
1. 物聯網 (IoT)
指通過信息傳感設備(如RFID、傳感器等),按約定的協議,將任何物品與互聯網連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
2. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
一種輕量級的發布/訂閱消息傳輸協議,專為低帶寬、高延遲或不可靠的網絡設計,廣泛應用于設備間通信。
3. CoAP (Constrained Application Protocol)
專為受限設備(如低功耗、低內存的傳感器節點)設計的Web傳輸協議,采用UDP,支持RESTful架構。
4. HTTP/HTTPS
超文本傳輸協議及其安全版本,是互聯網數據通信的基礎,部分高性能物聯網設備也直接使用。
5. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)
一種低功耗廣域網協議,專為遠距離、低功耗的物聯網設備通信設計,適用于電池供電的傳感器網絡。
6. NB-IoT (Narrowband IoT)
基于蜂窩網絡的低功耗廣域網標準,具備深度覆蓋、海量連接、超低功耗和低成本的特點。
7. Zigbee
一種基于IEEE 802.15.4標準的低功耗、低數據速率的無線網狀網絡協議,常用于智能家居和工業傳感。
8. Bluetooth Low Energy (BLE)
藍牙低功耗技術,適用于短距離、間歇性數據傳輸的設備,如可穿戴設備和信標。
9. Wi-Fi
基于IEEE 802.11系列標準的高數據速率無線局域網技術,是許多高帶寬物聯網應用(如視頻監控)的首選。
10. RFID (Radio Frequency Identification)
利用無線電波進行非接觸式自動識別的技術,常用于資產跟蹤和供應鏈管理。
11. 傳感器 (Sensor)
能感知并響應物理環境(如溫度、濕度、運動)變化,并將其轉換為電信號或數字數據的設備。
12. 執行器 (Actuator)
接收控制信號并對物理環境產生作用(如開關電機、調節閥門)的設備,是物聯網“行動”的終端。
13. 嵌入式系統 (Embedded System)
專為特定功能設計的計算機系統,通常作為更大系統的一部分,是大多數物聯網設備的“大腦”。
14. 邊緣計算 (Edge Computing)
在數據源附近(網絡邊緣)進行數據處理和分析,以減少延遲、節省帶寬并提升隱私安全。
15. 云計算 (Cloud Computing)
通過互聯網提供集中式計算資源(服務器、存儲、數據庫等),用于物聯網數據的存儲、處理與分析。
16. 網關 (Gateway)
連接不同網絡協議的設備,實現物聯網設備與云平臺或本地網絡之間的協議轉換與數據匯聚。
17. 設備管理 (Device Management)
對物聯網設備進行配置、監控、軟件更新、故障診斷和安全管理的過程與平臺。
18. 數據協議 (Data Protocol)
定義數據格式和交換規則的協議,如JSON、XML、Protocol Buffers,用于設備與平臺間的結構化數據通信。
19. 安全協議 (Security Protocol)
保障物聯網通信與數據安全的協議,如TLS/SSL、DTLS,用于加密、認證與完整性保護。
20. OTA (Over-The-Air)
通過無線網絡遠程更新設備固件或軟件的技術,對維護設備功能與安全至關重要。
21. 數字孿生 (Digital Twin)
物理實體或過程的虛擬復制,通過實時數據同步進行模擬、監控和優化,是工業物聯網的核心概念。
22. 互操作性 (Interoperability)
不同系統、設備或應用程序之間交換信息并協同工作的能力,是物聯網大規模部署的關鍵挑戰。
23. 低功耗廣域網 (LPWAN)
一類專為物聯網設計的無線網絡技術,以低功耗、遠距離、低成本為核心特征,如LoRaWAN和NB-IoT。
掌握這些基本概念是深入物聯網技術研發的基石。在實際項目中,技術選型需綜合考慮設備資源、通信距離、數據速率、功耗、成本及生態系統支持等因素。隨著技術演進,新的標準和協議不斷涌現,保持持續學習是應對物聯網快速發展的不二法門。