物联网（IoT）简介 | Linux 中国

物联网（IoT）简介

物联网（Internet of Things，IoT）是一个统称，指的是越来越多不属于传统计算设备，但却连接到互联网接收或发送数据（或既接收也发送）的电子设备组成的网络。

一、物联网的定义

物联网将互联网、数据处理和分析的能力带给了现实的实物世界。对于消费者来说，这意味着不需要键盘和显示器等设备，就能和这个全球信息网络进行互动；他们的日常用品当中，很多都可以通过该网络接受操作指令，而只需很少的人工干预。

二、物联网的规模

物联网的规模非常庞大。在2020年，已有超过50亿的物联网设备，这些设备可以生成4.4泽字节（1 zettabyte = 10^9 terabyte = 10^12 gigabyte）的数据。相比之下，物联网设备在2013年仅仅产生了1000亿千兆字节的数据。预计到2025年，物联网市场的价值可以达到1.6万亿美元到14.4万亿美元不等。

三、物联网的历史

物联网的概念并非新近提出。一个联网设备和传感器无处不在的世界，是科幻小说中最经典的景象之一。虽然传说中卡耐基·梅隆大学的一台连接到ARPANET的自动贩卖机被称之为世界上第一个物联网设备，但“物联网”这个词是由英国的技术专家Kevin Ashton于1999年提出来的。

起初，技术是滞后于当时对未来的憧憬的。每个与互联网相连的设备都需要一个处理器和一种能和其他东西通信的方式（无线的最好），这些因素都增加了物联网大规模实际应用的成本和性能要求。直到摩尔定律的作用逐渐显现，以及RFID标签的大规模使用、无处不在的Wi-Fi和4G网络、IPv6的出现等，物联网才迎来了快速发展。

四、物联网的工作原理

物联网的基本元素是收集数据的设备。这些设备涵盖了从工厂运输货物的自动驾驶车辆到监控建筑温度的简单传感器，也包括每天统计步数的个人手环等。为了让这些数据变得有意义，就需要对其进行收集、处理、过滤和分析。

采集数据的方式是将数据从设备上传输到采集点，可以通过各种无线或有线网络进行数据的转移。处理数据可以在数据中心或云端进行，但有时对于非常重要的设备（如工业领域的关停设备），由于延迟太大，需要在设备上进行边缘计算。边缘设备可以汇总数据、分析数据，并在需要的时候进行回应，所有这些都在相对较近的物理距离内进行，从而减少延迟。

五、物联网设备的例子

任何可以搜集来自于真实世界数据，并且可以发送回去的设备都可以参与到物联网生态系统中。典型的例子包括智能家居设备、射频识别标签（RFID）和工业传感器等。这些传感器可以监控一系列的因素，包括工业系统中的温度和压力、机器中关键设备的状态、患者身上与生命体征相关的信号、水电的使用情况等。

此外，整个工厂的机器人、在工业环境和仓库中移动产品的自主车辆、可穿戴设备和家庭安防系统等也都是物联网设备的例子。还有一些更基础的设备，如树莓派和Arduino，可以让用户构建自己的物联网终端节点。

六、物联网的设备管理与通信标准

为了让物联网设备一起工作，需要对这些设备进行验证、分配、配置和监控，并在必要时进行修复和更新。整个业界正在向标准化的设备管理模式过渡，以使物联网设备之间可以相互操作并保证设备不会被孤立。

当物联网上的小设备和其他设备通信时，它们可以使用各种通信标准和协议。尽管一些设备使用的是Wi-Fi或蓝牙，但更多的设备使用了专门为物联网世界定制的标准，如ZigBee（一个低功耗、远距离传输的无线通信协议）和MQTT（消息队列遥测传输协议）等。

七、物联网、边缘计算和云

对于许多物联网系统来说，大量的数据会以极快的速度涌来，这催生了一个新的科技领域——边缘计算。它由放置在物联网设备附近的设备组成，处理来自那些设备的数据。这些机器对这些数据进行处理，只将相关的素材数据发送到一个更集中的系统进行分析。

一旦这些数据已经被处理过了，它们可能会被送到数据中心，但更多情况下会进入云。云计算具有弹性，非常适合物联网这种间歇或不同步的数据来往场景。许多云计算巨头，如谷歌、微软和亚马逊等，都有物联网产品。

八、物联网平台

云计算巨头们正在尝试出售的不仅仅是存放传感器搜集的数据的地方，他们还提供了一个可以协调物联网系统中各种元素的完整平台。这些平台作为中间件，将物联网设备和边缘网关与用来处理物联网数据的应用程序连接起来。

九、物联网与数据、大数据分析和AI

物联网设备收集了大量的数据，这些数据通过边缘网关被发送到平台上进行处理。这些数据是企业部署物联网的首要原因，通过从现实世界中的传感器搜集来的数据，企业可以实时地作出灵活的决定。

同时，许多大数据业务都会使用到来自物联网设备收集的信息，然后与其他数据关联，以分析预测人类的行为。此外，物联网供应商还提供机器学习和人工智能的功能，用来理解收集来的数据。

十、物联网的商业应用

物联网的商业用途广泛，包括跟踪客户、库存和重要部件的状态等。它已经改变了多个行业，如石油和天然气、农业、采暖通风和实体零售等。企业正在寻找能够在能源使用、资产跟踪、安全领域和客户体验等方面获得帮助的物联网解决方案。

综上所述，物联网是一个由智能设备连接起来的网络，它提供了丰富的数据并带来了诸多便利和机遇。但同时，也需要关注其安全性和隐私保护等问题。