什么是物联网平台?边缘计算?MQTT传输协议?

什么是物联网平台?边缘计算?MQTT传输协议?,第1张

物联网平台为设备提供安全可靠的连接通信能力,向下连接海量设备,支撑设备数据采集上云;向上提供云端API,指令数据通过API调用下发至设备端,实现远程控制。

物联网平台也提供了其他增值能力,如设备管理、规则引擎、数据分析、边缘计算等,为各类IoT场景和行业开发者赋能。

如下是共享单车基于物联网平台的解决方案。
物联网平台提供边缘计算能力,支持在离设备最近的位置构建边缘计算节点处理设备数据。

在断网或弱网情况下,边缘计算可缓存设备数据,网络恢复后,自动将数据同步至云端。

提供多种业务逻辑的开发和运行框架,包括场景联动、函数计算和流式计算,各框架均支持云端开发、动态部署。

边缘计算能力允许在最靠近设备的地方构建边缘计算节点,过滤清洗设备数据,并将处理后的数据上传至云平台。
物联网应用可广泛应用于:智能生活、智能工业、智能楼宇、环境保护、农业水利、能源监控等环境。计算平台主要涉及:

开发者使用设备接入SDK,将非标设备转换成标准物模型,就近接入网关,从而实现设备的管理和控制。

设备连接到网关后,网关可以实现设备数据的采集、流转、存储、分析和上报设备数据至云端,同时网关提供规则引擎、函数计算引擎,方便场景编排和业务扩展。

设备数据上传云端后,可以结合云功能,如大数据、AI学习等,通过标准API接口,实现更多功能和应用。

物联网 (IoT) 设备必须连接互联网。通过连接到互联网,设备就能相互协作,以及与后端服务协同工作。互联网的基础网络协议是 TCP/IP。MQTT(Message Queue Telemetry Transport,消息队列遥测传输) 是基于 TCP/IP 协议栈而构建的,已成为 IoT 通信的标准。

主要有三种:

条码:条形码是将宽度不等的多个黑条和空白,按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息,因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。射频识别:电子标签又称射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合;在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递和数据交换。激光扫描器:激光扫描器是一种光学距离传感器,用于危险区域的灵活防护,通过出入控制,实现访问保护等。它扫描方式有单线扫描、光栅式扫描和全角度扫描三种方式。

物联网 (IoT) 不只是新技术, 还是与旧技术的集成,其关键在于通信。 可用的通信方法各不相同,但是,各种不同的协议在将海量“事物”连接到互联网时发挥着重要的作用。 本文介绍了两种物联网补充协议: 用于短距离设备连接的本地协议 Modbus 以及支持物联网进行全局通信的可扩展互联网协议“消息队列遥测传输 (MQTT)”。
Modbus 是一个串行通信协议,首次出现于 1979 年,是连接行业设备实际使用的标准协议。 MQTT 早在 20 年前便已出现,但是将这两个协议结合在一起使用,能够为深度嵌入式设备提供物联网的规模和连接性。 图 1 展示了这些协议之间的一般关系,同时介绍了连接的支持解决方案:物联网网关。
图 1 物联网 (IoT) 网关作为物联网通信的支持解决方案 我们来看一下 Modbus 和 MQTT,以了解其区别以及如何在物联网中互相补充。
Modbus
自 1979 年首次出现至今,Modbus 已经演变为一套全面的支持多种物理链接的协议集(如 RS-485)。 Modbus 的核心是一个串行通信协议,采用主从模式。 主机向从机发送请求,从机予以回复。 在标准 Modbus 网络中,有一台主机以及最多 247 台从机(但是,如果采用 2 字节寻址,则可显著提高这一界限)。
借助 RS-485,主从机之间的通信发生在指示功能码的帧中。 该功能码可识别要 *** 作的功能,如读取独立输入;读取先进先出队列;或执行诊断函数。 然后,从机根据收到的功能码进行响应,该响应较为简单,由一组字节指示。 因此,从机可以是智能设备,也可以是只有一个传感器的简单设备。
从该描述中,您可以看到 Modbus 协议非常简单,但是其作为协议的开放性使其成为整个行业或 SCADA 系统的实际通信协议。
消息队列遥测传输

物联网( Internet of Things )是指设备到互联网的连接。汽车,厨房电器,甚至心脏监视器都可以通过物联网连接。随着物联网在未来几年的发展,更多的电子设备将加入物联网的阵营。

术语和基本定义

预测、趋势和市场
BI Intelligence 预计到 2020 年地球上将有超过 240 亿的物联网设备,约为人均 4 台,当我们接近这个阶段时, 60 亿美元 将流入物联网解决方案,包括应用程序开发,设备硬件,系统集成,数据存储等。然而这些投资在 2025 年将产生 13 万亿美元的效益。

有三个主要实体将使用物联网生态系统:消费者,政府和企业。

物联网平台
一个物联网设备连接到另一个以使用 Internet 传输协议传输信息。 物联网平台 作为设备传感器和数据网络之间的桥梁。

以下是当今市场上的一些顶级物联网平台:

物联网安全和隐私
随着设备因 物联网 而变得更加智能 ,安全和隐私 已成为消费者和企业的主要关注点。事实上,根据 2016 年 Vormetric 的数据报告,敏感数据的保护被列为企业中最受关注的(占被调查者的 36%)。

网络攻击也是一个越来越大的威胁,因为更多的设备被连接到网络。黑客可以 *** 控连接的汽车,关键基础设施,甚至人的家。因此,一些科技公司正在关注网络安全,以确保所有这些数据的隐私和安全。

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2011年,苹果向美国专利商标局申请了虚拟SIM卡专利。苹果公司声称,这项专利允许用户在不使用SIM卡的情况下直接访问运营商提供的无线网络服务。
2014年9月,苹果发布iPad Air 2时,首次将eSIM卡(又称“Apple SIM”)的概念带到了实际产品中。
eSIM卡实际上将传统的SIM卡直接嵌入到设备芯片中,而不是将其作为独立的可拆卸组件添加到设备中。此外,与物理SIM卡相比,eSIM卡可以减少高达90%的空间,因为它在制造过程中已经嵌入到设备中,用户可以远程激活连接。这种做法将允许用户更灵活地选择运营商套餐,或者在不解锁设备或购买新设备的情况下随时更换运营商。
然而,eSIM卡也给运营商带来了诸多挑战:首先,运营商原有的SIM卡采购体系和供应模式将发生变化。其次,SIM卡全号资源的管理也会有一些相应的变化。第三,附加在SIM卡上的基本增值服务将会丢失。第四,运营商之间的竞争更加激烈,可能要部署很多远程配置管理系统,导致其运维服务成本有一定的增加。
很明显,eSIM卡会给终端厂商带来更好的用户体验和更多的可能性,但是会削弱运营商对用户的控制力,所以eSIM一直没有普及。
三年过去了,苹果的Apple SIM卡已经遭遇了很多挫折。只有少数运营商支持,大部分中国消费者都没听说过。中国用户接触最多的是类似魅族的SoftSIM服务,在国外只能买流量。
然而,随着物联网时代的到来和可穿戴设备的普及,在智能手机终端屡遭挫折的eSIM卡迎来了春天。
eSIM卡在车联网中的应用
其实eSIM服务和车联网有关。杰德(中国)信息技术有限公司客户解决方案销售总监王英洲向(微信官方账号:)介绍,eSIM业务最早是在车联网领域开发并大规模商用的,其技术也在车联网领域进行了测试,但为什么是车联网?
首先,车联网的通信需求其实就是安全性的需求,嵌入式卡在安全性上更有保障。车祸发生时,车主无法 *** 作的情况下,汽车主要是主动与后台沟通,所以eSIM起着非常重要的作用。很明显,传统的插卡无法保证碰撞后这项服务的正常使用,所以一个嵌入式的卡(这种与车机集成的卡)就很重要了。
其次,车辆跨境进出口需要码号管理的服务。从车厂的角度来说,一辆车的成本很高,就像一个补丁的eSIM,它的成本微不足道。但是汽车要出口到世界各地的时候,如果假设是死号的SIM卡,那么他需要提前和各个国家的运营商协商,生产死号卡,然后运到生产基地,生产出来之后再出口到各个地方,所以这一块是非常繁琐的,所以从车厂的角度来说,他有必要降低物料管理和工艺的复杂度。而且如果这个卡上写了死号,出口后一定时间内卖不出去,另一个市场就需要同样的车型,就要开那些车,把里面的卡卸下来,再按本地卡。整个过程的成本很高,可能几百欧元。
这些因素导致许多汽车经销商率先使用eSIM的M2M的这项服务,也就是说,使用芯片卡并进行码号管理服务。
eSIM卡在可穿戴设备中的应用
随着可穿戴设备的普及,通信和联网正在成为这些智能硬件的标准功能。显然,相比汽车和智能手机,可穿戴设备的内部空间要珍贵得多,尤其是在电池技术没有取得突破的前提下,所以eSIM显然是更好的选择。
据了解,去年3月,GSMA协会公布了期待已久的嵌入式SIM卡远程配置(eSIM)规范。这是一个重要的里程碑,因为它代表了可重复编程eSIM标准的第一个GSMA标准化版本,可用于智能手表、健身设备和平板电脑等消费电子设备。
目前三星的Gear S2和S3,华为的HUAWEI Watch 2,都有eSIM卡版本,但是目前国内运营商都不支持,这也是国内用户一直在做的事情。
eSIM卡在物联网领域的前景
虽然手机用户体验eSIM还很遥远,但国内运营商都在积极利用eSIM卡部署自己的物联网平台。因为对于运营商来说,物联网是成本敏感的,对安全性和稳定性要求更高,传统的SIM很难满足物联网设备的要求,而eSIM卡就方便多了。
在生产过程中,物联网设备中直接嵌入一张白色卡片,卡片上包含不同 *** 作人员的身份。通过单一管理平台,以安全长距离空中传输(OTA)方式完成运营商安全认证。用户可以直接选择设备所在的运营商网络,使用本地资费,减少跨境漫游费用,无需插SIM卡。
据中国移动相关人士介绍,中国移动以1000万用户为样本计算,每个eSIM可以节省4元左右的成本,这无疑将加速物联网的发展。
但对于eSIM物联网来说,除了eSIM卡,SM平台(订阅管理器)才是运营的重点,成为管理eSIM和更换运营商的关键。据悉,中国移动和中国电信已完成物联网eSIM卡平台建设。
对于物联网专网,由于eSIM卡可以远程编程管理,运营商可以为自己的物联网专网搭建专网写卡平台,实现物联网所有eSIM卡的空中写卡,甚至跨运营商写卡,并提供面向企业的设备管理解决方案。
面向物联网市场,eSIM卡未来市场前景广阔,包括车联网、可穿戴设备、智能家居、智能家居、远程智能抄表、无线移动POS机、定位跟踪等等。据预测,到2020年,全球将有125亿个eSIM连接,总价值约1740亿美元。
目前国内外很多公司都布局了eSIM卡。在刚刚过去的“第二届eSIM技术与创新峰会”上,我有幸采访了国内的创业公司郭彤和国外的G&D。
据王英洲介绍,世界上第一张SIM卡是G&D制造的,G&D也提供了世界上第一个商用的eSIM平台。未来,我们会一直看好eSIM卡在物联网领域的应用。
当然,除了大公司,创业公司也已经进入市场,位于上海的郭彤科技看到了eSIM卡未来的机会。在刚刚结束的MWC2017上,中国电信联合郭彤、龙尚科技展出了一款窄带物联网模块,采用了郭彤科技的SIM2free技术。此外,郭彤宣布将与中国联通和恩智浦合作,打造eSIM解决方案。
目前,郭彤的主要产品包括ezM2M设备管理平台、SIM2free虚拟SIM技术和ezUICC连接管理平台,主要连接终端制造商和运营商,并提供交钥匙解决方案。
在科技CEO史看来,虽然目前eSIM卡的市场还不够大,运营商对eSIM卡在手机中的应用还比较抵触,但是他们在等待机会。
据国外媒体报道,ARM最近以1170万英镑收购了物联网安全公司Simulity Labs。Simulity Labs致力于SIM/eSIM技术的研究,并提供相应的嵌入式系统和服务,让物联网设备安全接入网络。
软银创始人孙正义在收购ARM后表示,物联网设备的数量将在20年内超过1万亿台。这些设备需要通信互联,但目前基于运营商蜂窝网络的物联网连接只占5%到8%。
未来,各种优势的eSIM卡显然大有可为。


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