开篇 架构——IoT物联网顶层结构

关键内容：云边端、物联网平台、架构 作者：小步 全文约3475字 阅读大约6分钟 提示：以下内容仅为个人分享，有兴趣交流的伙伴可在下方讨论区留言。

前言

伴随万物互联的时代趋势，作为互联网下半场接力棒——物联网开始陆续的登录到世界舞台中心，领域规模也在逐渐发展起来，生活中随处可见的扫地机器人、智能快递柜、物流扫描枪等等都伴随着物联网的影子，就连饿了么快递小哥的智能头盔也是物联网化下的产物。

俗话说有需求的地方，就会有产品人出没的地方，物联网产品从业人员也在趋势下开始有了一定规模的增长，经过笔者对行业市场书籍的简单调研，发现技术项和了解物联网的好书倒也不少，但适用于如何做物联网产品经理的书籍和知识库并不丰富。

基于此，笔者结合个人从业领域经验，决定搭建进军物联网领域PM的全栈知识库，欢迎有兴趣的领域内的同学交流学习。

正文

本文作为物联网系列的引入篇，会先做基本概念的介绍，然后主要从俯瞰视角架构维度向大家呈现物联网领域的基本行业结构，毕竟了解一个领域最快的方式是了解它的行业结构。

基本概念

物联网是什么

复杂解释，物联网（The Internet of Things，IoT）是指通过信息传感器、射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）、全球定位系统（Global PositioningSystem，GPS）、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象之间形成互连互通的网络。

简化解释，物联网（The Internet of Things，IoT），指的就是将具备可采集数据模块和通信功能的“物体”，通过互联网与其他所有的物体连接起来的状态。比较容易理解的就是咱们手中的手机、以及通过手机APP可以控制的扫地机器人、家里面的智能灯、智能音响等等

极简解释，物联网（The Internet of Things，IoT），能连接网络实现物体与物体、人之间交流的网络

物联网的关联领域

客观来说，物联网的发展其实是伴随着几个新兴领域的发展而发生的。

如图所示，从广义物联网部分可知，做物联网产品，智能硬件和通信技术是实现的基础，也是不可不知的知识模块，而与这两个领域息息生产制造业、通信半导体产业自然也是制约物联网发展的基础。

不过这只是其中的一部分，紧接着视线进入广义互联网部分，物联网+移动互联网便是我们当下热门的领域应用，它需要结合我们熟知的人工智能、大数据、云计算领域，而整体的交叉融合便是物联网能够走向智能的关键元素

物联网产品的基本组成

物联网产品就是由设备+网络+云的组合产业，它是一个产业链，并不是一个某个独立的产品；从领域跨度来看，它是大于互联网的，或者说互联网是组成它的一个连接媒介。从硬件设备仪器、电子到通信网络，都是嫁接在“硬科技”的技术发展之上的内容，云是互联网基础设施建设完善后的核心应用——云计算。

基础架构

通过上文对物联网的定义、关联领域、基本组成的简要介绍，为了方便对物联网有个更加完整具象的认识，我将从顶层架构，进行分析介绍。

架构，是对宏观世界的抽象，广义架构中，物联网架构常被分为四层架构：感知层、网络层、平台层、应用层

它的核心本质就是物理世界中的硬件数据接入互联网，实现物与物之间的数据通讯，所以整个产业公司分别也是围绕着这样的广义架构进行发展的。

但是随着领域发展的不断细化，架构也开始进行了细化演变，以下是我总结的架构基本演绎变化

基本逻辑，笔者认为：“物联网架构的核心就是如何传输、采集和分析这些来源于物理世界数据，以及如何使用这些数据来达到最终的应用目的”

上述的内容演变，结合到现在的物联网领域，更贴近现状的顶层架构框架其实是：云、管、边、端，这里主要的差异就是边的出现

云——云服务器、SaaS、PaaS等

云，主要指架设在云端的物联网服务平台和业务系统，业界主流的云服务商AWS、阿里云、腾讯云、华为云等，物联网平台阿里云IoT、小米IoT、涂鸦IoT等。在云之上，我们可以根据需求搭建不同的SaaS、App、PaaS、aPaas级别的产品或平台

管——通信网络

管，又叫网络管道，顾名思义主要指基础通讯网络和各类连接协议，其中基本通讯网络一般由各国的通信运营商搭建，如中国移动、中国联通、中国电信等主导，物联网领域的大部分企业更多参与的是管道的使用，此部分可以通讯协议篇里重点了解

边——边缘系统、边缘计算等

边，主要指当端存在需要对业务服务存在大量的实时计算需求，而直接连接云，等待云结果，会因为网络延迟导致无法满足需求，而产生架设在端周边的服务，也可理解为边缘服务，如我们的路由器，本质上就是解决如何快速联网的网关。

端——设备终端、网关等

端，主要指用户直接使用的智能设备中运行的应用端，也就是我们常说的设备固件或软件应用，属于面向用户的硬件产品。同时目前在端的视角，端与端的沟通已经有成熟蓝牙、Zigbee等本地通讯协议来实现本地的联动，并不依赖于互联网

当然除了以上笔者总结的架构逻辑以外，我们还可以参考一下其它的抽象架构，你会发现基本逻辑都是从端&云拓展而来，以下内容可做扩展了解，丰富大家的基本认识

参考架构介绍1：用云网边端

此架构清晰的将物联网设备做了分层归类，通过以上架构，我们可以知道针对设备接入，端上数据采集依赖不同领域的设备，同时为了让采集数据能够高效传递到云平台，需要各种网络层的协议支撑，这里面就需要丰富的通讯知识，也是需要持续积累的内容。

参考架构介绍2：MQTT基本消息流转架构

这个架构逻辑，主要属于技术架构范畴，比如负载均衡解决的是并发问题、消息队列则是最基础的消息服务，之所以介绍这个是让大家对MQTT Broker有个感性认识,因为从这一刻开始,你将感知物联网平台的基础协议：MQTT协议，具体介绍可查看物联网协议：设备的沟通语言内容

参考架构介绍3：oneM2M定义的物联网架构

应用层：oneM2M架构主要关注的是设备与应用之间的连通
服务层：这一层是横跨纵向工业应用的横向框架。在这一层中，横向的模块包含了物联网应用所连接的物理网络、底层的管理协议和硬件。服务层的实例包括通过蜂窝网络建立的回程通信、MPLS网络、VPN等
网络层：这是物联网设备与端点设备之间的通信层

参考架构介绍4：IoTWF发布的物联网参考模型

第1层：物理设备与控制器层物联网参考模型的第1层就是物理设备与控制器层。

这一层就是物联网中的“物”所在的哪一层，这些“物”包括各类端点设备和那些接收与发送信息的传感器。这些“物”的体积从微型传感器到工厂中的巨型设备不等。它们的主要功能就是收集数据，并且通过网络进行查询和/或控制。

第2层：连接层，作为物联网参考模型的第2层关注的是连通性。

这一层最重要的功能是对数据进行可靠和及时的传输。说得再准确一点，这一层包括在第1层设备与网络之间传输数据，以及在网络和发生在第3层（边缘计算层）的信息处理进程之间传输。读者也许已经注意到，连接层中包含了所有物联网中的网络连接元素，它并没有真正地区分“最后一公里”网络（即传感器/端点与物联网网关之间的网络，本章稍后会进行讨论）、网关和回程网。连接层的功能如图2-3所示。

第3层：边缘计算层边缘计算是第3层的功能。

边缘计算往往被称为“雾”层。这一层强调的是减少数据量，并且将数据转换为有利于存储和有利于上层进行处理的格式。这个参考模型的一大基本原则在于，针对信息的处理应该尽可能早，尽可能接近网络的边缘。如图所示展示了由物联网参考模型第3层进行处理的功能。第3层还有另一项重要的功能，那就是对数据进行分析，判断是不是要对其进行过滤，或者在发送给上层之前进行汇总。通过在这一层对数据的格式重新进行设置，同时对数据进行解码，其他系统在处理数据时就会变得更加轻松。因此，第3层的一大核心功能就是对数据进行评估，判断数据是否超出了预定义的门限值，是否需要针对这些数据采取某些行动或者发出某种告警。

第4～7层：负责处理那些由底层生成的物联网数据

速记：最小模型

小结

综上所述，物联网领域是一个产业级别的产品圈，对产品从业者来说，机遇和挑战并存，如何在厮杀的市场中，找到自己的立足之地，选择自己合适的定位，是所有产品从业者都要经历的选择，但有一点可以相信，未来万物互联的世界，人们生活中的衣食住行都将少不了从事于物联网领域的建设者的贡献。好了，本文引入内容就先到这了，更多内容请持续关注。

参考资料

《物联网（IoT）基础：网络技术+协议+用例》
《华为云物联网平台技术与实践》
物联网-2020前后十年.pdf

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