物联网基础概述【一】
最近要做一个物联网 IoT 平台，大概了解下物联网相关的知识，大部分知识为总结《图解物联网》的内容；
1.物联网的概念
物联网（Internet of Things，IoT）指的就是物（电器、汽车、手环...）之间通过连接互联网来共享信息并产生有用的信息，且无需人为管理就能运行；
实现物联网技术包括设备、传感器、网络、物联网服务、数据分析；
1.1 设备
设备即上面提到的‘物’，装有传感器，并与网络相连接；
设备主要的作用包括两种：感测和反馈
- 感测：搜集设备本身的状态和周边环境的状态并通知系统，如感知温湿度等；
- 反馈：接收从系统发来的通知，显示信息或执行制定操作，如收到指令开灯；
1.2 传感器
设备就是通过传感器来收集自身和环境的状态的，传感器负责将物理现象用电子信号的形式输出，如温湿度转为电子信号；
1.3 网络
物联网使用的网络主要包括两种：设备与设备连接的网络、设备与物联网服务连接的网络；
1.3.1 设备与设备连接的网络
通过能连接互联网的设备连接不能连接互联网的设备，从而实现不能连接互联网的设备连接互联网，如手机将手环的数据发送到互联网；
实现这种连接的主要有两种网络标准：蓝牙与 ZigBee；
- 蓝牙主要实现设备间一对一、一对多连接，经典蓝牙功耗高、传输速率快，低功耗蓝牙功耗低、传输速率慢，主要应用在音频传输、文件传输、外设连接、智能家居等场景；
- ZigBee主要实现设备间一对多、多对多的连接，具有极低功耗、传输速率极低的特点，适用于智能家居、工业自动化、农业物联网、医疗保健等场景；
| 特性 | 蓝牙 (Bluetooth) | ZigBee |
|---|---|---|
| 标准 | IEEE 802.15.1 | IEEE 802.15.4 |
| 主要用途 | 短距离文件/音频传输、外设连接、个人设备 | 大规模传感器网络、智能家居 |
| 网络拓扑 | 点对点、星形 (BLE 有 Mesh) | Mesh (网状)、星形、树形 |
| 功耗 | 经典蓝牙较高，BLE 极低 | 极低 |
| 传输速率 | 较高 (经典蓝牙)，较低 (BLE) | 极低 (针对小数据包优化) |
| 设备数量 | 相对有限（主设备连接少量从设备），Mesh可多 | 可支持大量设备 (数千个节点) |
| 成本 | 芯片成本较低，普及率高 | 芯片成本低，但生态系统搭建可能需要网关 |
| 生态 | 手机、电脑普遍支持，连接方便 | 需要专用网关（Hub）连接到互联网或手机 |
1.3.2 设备与物联网服务连接的网络
设备连接到物联网IoT服务会用到互联网线路，也就是得能够联网，然后在传输层协议（如TCP）的基础上使用应用层协议来进行具体的数据传输，如MQTT、HTTP、WebSocket等；
1.4 物联网服务
物联网服务主要用来与设备交换数据以及处理和保存数据，也就是把收到的设备数据保存到数据库，并对采集的数据进行分析，还有向设备发送指令和信息；
1.4.1 数据交换
设备与物联网服务之间的数据传输主要分为同步传输和异步传输：
- 同步传输：请求-响应模型，设备发送请求后必须等待服务器的响应才能进行下一步操作，服务器无法主动向设备发送消息，这种方式下物联网服务不需要预先知道设备的IP地址，但效率较低；
- 异步传输：事件驱动或发布/订阅模型，数据发送方发送数据后无需等待接收方响应，服务器可以主动向设备发送消息，物联网服务需要预先知道设备的IP地址（实践中往往通过长连接来规避IP地址的要求，设备会主动与物联网服务建立维持一个基于TCP的MQTT或WebSocket长连接），这种方式效率高、低功耗、支持大规模设备连接，但实现相对复杂；
1.4.2 处理和保存数据
物联网服务将接收到的结构化数据存到数据库，非结构化数据（图像、音频、视频等）处理后存储，然后根据设备状态数据、历史数据等的分析实现对设备的远程控制或自动化联动；
1.5 数据分析
数据分析常用的有两种方法：统计分析、机器学习；
- 统计分析使用数学通过收集的数据来描述其特征、分布规律，并进行推断和建模，从而明确事物间的联系性，对总体进行合理判断；
- 机器学习是让计算机通过算法从数据中自动学习模式和规律，通过构建模型来分析数据之间的联系，并利用这些模型对未知数据进行预测、分类、聚类或做出决策；