IoT 是目前发展前景广阔的技术方向之一。据专家介绍，IoT 它可能是未来十年的突破性技术之一。它将对我们的生活产生巨大的影响，并可能改变我们的生活方式和习惯。

IoT 未来将是一项更受欢迎的技术，其影响将跨越多个领域或行业：

• 智慧城市
• 智慧建筑
• 车联网
• 智慧社区
• 智能家居
• 智慧医疗
• 工业物联网

所有这些领域都将受益 IoT。

在深入了解 IoT 在项目之前，我们有必要了解它 IoT 含义。关于不同层次或不同应用领域 IoT 定义也不一样。但是，无论如何，应该强调的是，IoT 不仅仅是智能手机、平板电脑或个人电脑（Personal Computer，PC）网络相互连接。

我们可以将 IoT 在这个系统中，物体相互连接，被称为生态系统；同时，它们都与互联网相连。IoT 包括每个可能连接到互联网并交换数据和信息的对象。这些对象可以随时随地连接在一起，数据可以随时随地交换。

我们可能不熟悉物体连接的概念，多年来一直在不断发展。 CPU 功耗越来越低，我们可以想象互联网在未来将能够携带数百万对象进行相互通信。

IoT 第一次正式引起关注 2005 年。国际通信联盟（International Communication Union，ITU）首次提出了 IoT 定义(见 ITU 官网文章Internet of Things summary”）。

信息与通信技术（Information and Communication Technologies，ICT）该领域将迎来另一个新成员：我们可以随时随地连接任何东西……这种连接将成倍增加，并创建一个新的动态网络——IoT。 

也就是说，IoT 它是由智能对象(或物体)组成的网络，可以接收和发送数据并远程控制。

未来，车辆可能会到达 5 自主级，在没有人为干预的情况下完全自动驾驶。然而，今天，汽车制造商和汽车初创公司正在努力获得 2、3 和 4 级自动驾驶技术。用于捕、雷达、激光雷达和许多其他车载传感器被用来捕捉道路状况，告知适当的驾驶行为，并可能预防事故。为了实现这一目标，它将在短期内接近 1 TB 数据存储在船上，未来十年可能会激增到 2 TB 以上。

然而，未来的汽车不仅仅是自动驾驶。由于物联网，汽车可以通过车联网或车联网V2X技术相互交流，道路基础设施，甚至有一天行人交流。自动驾驶汽车的团队可以通过这种通信进行管理，使旅行更快、更安全。支持物联网的设备可以改善发动机诊断GPS 数据和信息娱乐系统。

从历史上看，安全系统通常只使用低分辨率摄像头被动捕捉视频。这种趋势存在于私人住宅和商业地产中。目前，智能安全系统专门用于连续视频流的捕获、存储和分析。除高分辨率摄像机捕获外 4K 除了视频，这些系统还可以使用带有机器学习软件的分析层进行模式识别和运动检测。这些实时洞察力强大存储和计算，这些实时洞察力对公共交通提供商和现场经理起着重要作用。

由于大量新的个人设备的涌入，可穿戴设备市场蓬勃发展。事实上，最近的报告预测，到 2022 年，该行业年销售额将超过 270 亿美元和 2.33 亿部。这种全球使用在很大程度上归功于智能手表，预计智能手表将占未来几年全球销售的所有可穿戴设备的一半以上。为了跟踪、管理和保护他们的数据，特别是敏感的健康数据，消费者正在寻找智能手机和智能手表之间的无缝连接和交互。与此同时，行业分析师预测健身追踪器的销量将持平至下降——这可能是由于缺乏功能以及无法与现有智能手机同步。

然而，技术创新不仅会出现在手腕上。一个被称为可听设备的新子类别可能会破坏可穿戴设备行业，它使用声控和连接耳机和耳机。随着越来越多的耳机制造商放弃耳机插孔，这些类型的设备预计将在未来变得普遍。另一个机会是监测血压和心率的便携式医疗设备，并在紧急情况下向救护车调度员发出警报。

今天的工厂正在使用支持物联网的机器来更智能地工作，而不是更努力地工作。工厂经理可以更准确地映射机器的工作负载、输入和输出。它们还可以更密切地跟踪机器的磨损，从而实现预测性而不是被动维护，延长使用寿命。由于工业 4.0 的浪潮，有了这些功能，工厂变得越来越自动化。M2M 该设备采用嵌入式和可移动的闪存解决方案将数据聚合到边缘的单流中。该网关用于监控工厂车间不断变化的条件并做出反应。同时，未使用的数据传输到中央云或数据中心进一步处理。

物联网的另一个用例是供应链，它变得越来越全球化和复杂。随着客户需求的快速发展，我们必须购买产品，协调运输和交付路线-您了解情况。作为回应，公司正在建立连接企业系统，并将数据建模作为更广泛的数据管理战略的关键组成部分。低功耗物联网设备也被用来跟踪整个供应链中的资产，并监控产品质量，如温度、振动和容器开口。通过使用支持物联网的设备和运输路线，可以收集运输中的供应链数据，进一步完善路线规划。

对于电影摄影师和摄影师来说，无人机帮助记录了视觉艺术家以前无法获得的惊人风景。但这些飞行装置不仅仅是为了这个目的。石油钻机工人在不牺牲工人安全或生产停机时间的情况下，使用无人机更快地完成整个钻机检查。电子商务公司正在研究无人机将买家的货物运到他们家门口。甚至非营利组织也在利用无人机监测脆弱社区的森林砍伐。

除了商业用途外，无人机还在搜索和救援任务中服务于公共利益。这些机器正在帮助搜索和救援团队更快地找到受害者，评估受害者的状态，并为救援任务绘制正确的道路。在危险的山区救援中，成功的无人机操作需要高性能和大容量的数据存储。阅读我们最新的白皮书，了解可靠的存储如何在危及生命的紧急情况下工作。

最有前途的物联网用例之一是创造更智能、更高效的城市。可以优化公共能源网以平衡工作负载、预测能源激增并更公平地向客户分配能源。在密集的城市环境中，交通系统也是如此。物联网同步交通信号灯可用于实时适应交通状况。在紧急情况下，第一响应者可以与交通信号灯同步，并直接访问关键位置。另一种可能性是数字跟踪停车位，自动将可用空间作为推送通知发送给寻找停车位的司机。

今天的农民正在利用物联网的力量来简化他们的运营。随着自由放养牲畜的广泛应用，互联网技术可以跟踪动物在开放牧场放牧。智能传感器放置在灌溉系统中，可以减少用水量，为给定作物在土壤中创造适当的水分含量。它甚至被用来监测堆肥中的湿度和温度。此外，农民可以密切关注自己的设备，标出每个项目的位置，跟踪其性能，并进行预测性维护。葡萄酒生产商除传统农场外，还利用物联网了解葡萄藤的健康状况和葡萄中的糖含量。

西部数据为物联网和边缘计算驱动的数据提供了广泛的产品组合，从设备到系统和平台。

基于西部数据 Ultrastar 平台构建的对象存储解决方案包括 Ultrastar Data60 混合存储平台和 Ultrastar Data102 混合存储平台旨在处理物联网产生的大量数据。公司还提供自适应解决方案来处理从智能传感器应用程序堆栈到边缘网关服务器的所有内容，以促进 M2M 连接设备的进步。作为工业物联网值得信赖的合作伙伴，Ultrastar NVMe 系列和 Ultrastar SATA 系列 SSD 提供最小化延迟和最大化响应能力所需的性能。

几个不可忽略的要素推动着 IoT 生态系统的发展，要了解 IoT，就要弄清楚它们在其中扮演的角色。

IoT 由一个个智能对象组成。它们是能够交换数据并且连接到互联网的设备，可以是用于测量压力、温度等环境变量的简单传感器，也可以是更复杂的一套完整系统。烤箱、咖啡机，甚至洗衣机都可以是智能对象连接到互联网的例子。所有这些智能对象都可以当作 IoT 中的成员。

总之，IoT 对象不仅可以是智能化的家用电器，还可以是汽车、建筑物和执行器等。可以在连接时引用这些对象，使用某种唯一标识符与它们交流互动。

在底层，这些设备使用网络层中的相关技术来交换数据。在 IoT 底层，重要且常用的协议包括：

• Wi-Fi；
• Bluetooth；
• ZigBee；
• Cellular network；
• NB-IoTLoRA。

MQTT协议（Message Queue Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是IBM的Andy Stanford-Clark和Arcom的Arlen Nipper于1999年为了一个通过卫星网络连接输油管道的项目开发的。为了满足低电量消耗和低网络带宽的需求，MQTT协议在设计之初就包含了以下几个特点：

实现简单 提供数据传输的QoS 轻量、占用带宽低 可传输任意类型的数据 可保持的会话（Session）

随着多年的发展，MQTT协议的重点不再只是嵌入式系统，而是更广泛的物联网世界。

简单来说，MQTT协议有以下特性：

基于TCP协议的应用层协议 采用C/S架构 使用订阅/发布模式，将消息的发送方和接受方解耦 提供3种消息的QoS（Quality of Service）：至多一次、最少一次、只有一次 收发消息都是异步的，发送方不需要等待接收方应答

MQTT协议的架构由Broker和连接到Broker的多个Client组成，如图所示。

MQTT协议可以为大量的低功率、工作网络环境不可靠的物联网设备提供通信保障。而它在移动互联网领域也大有作为，很多Android App的推送功能都是基于MQTT协议实现的，一些IM的实现也是基于MQTT协议的。

MQTT-SN（MQTT for Sensor Network）协议是MQTT协议的传感器版本。MQTT协议虽然是轻量的应用层协议，但是MQTT协议是运行于TCP协议栈之上的，TCP协议对于某些计算能力和电量非常有限的设备来说，比如传感器，就不太适用了。

MQTT-SN运行在UDP协议上，同时保留了MQTT协议的大部分信令和特性，如订阅和发布等。MQTT-SN协议引入了MQTT-SN网关这一角色，网关负责把MQTT-SN协议转换为MQTT协议，并和远端的MQTT Broker进行通信。MQTT-SN协议支持网关的自动发现。MQTT-SN协议的通信模型如图所示。

CoAP（Constrained Application Protocol）协议是一种运行在资源比较紧张的设备上的协议。CoAP协议通常也是运行在UDP协议上的。

CoAP协议设计得非常小巧，最小的数据包只有4个字节。CoAP协议采用C/S架构，使用类似于HTTP协议的请求-响应的交互模式。设备可以通过类似于coap://192.168.1.150:5683/2ndfloor/temperature的URL来标识一个实体，并使用类似于HTTP的PUT、GET、POST、DELET请求指令来获取或者修改这个实体的状态。

同时，CoAP提供一种观察模式，观察者可以通过OBSERVE指令向CoAP服务器指明观察的实体对象。当实体对象的状态发生变化时，观察者就可以收到实体对象的最新状态，类似于MQTT协议中的订阅功能。CoAP协议的通信模型如图所示。

LwM2M（ Lightweight Machine-To-Machine ）协议是由Open Mobile Alliance（OMA）定义的一套适用于物联网的轻量级协议。它使用RESTful接口，提供设备的接入、管理和通信功能，也适用于资源比较紧张的设备。LwM2M协议的架构如图2-4所示。

LwM2M协议底层使用CoAP协议传输数据和信令。而在LwM2M协议的架构中，CoAP协议可以运行在UDP或者SMS（短信）之上，通过DTLS（数据报传输层安全）来实现数据的安全传输。 LwM2M协议架构主要包含3种实体—LwM2M Bootstrap Server、LwM2M Server和LwM2M Client。

LwM2M Bootstrap Server负责引导LwM2M Client注册并接入LwM2M Server，之后LwM2M Server和LwM2M Client就可以通过协议指定的接口进行交互了。

正如我们之前所讲，物联网也是互联网，HTTP这个在互联网中广泛应用的协议，在合适的环境下也可以应用到物联网中。在一些计算和硬件资源比较充沛的设备上，比如运行安卓操作系统的设备，完全可以使用HTTP协议上传和下载数据，就好像在开发移动应用一样。设备也可以使用运行在HTTP协议上的WebSocket主动接收来自服务器的数据。

LoRaWAN协议是由LoRa联盟提出并推动的一种低功率广域网协议，它和我们之前介绍的几种协议有所不同。MQTT协议、CoAP协议都是运行在应用层，底层使用TCP协议或者UDP协议进行数据传输，整个协议栈运行在IP网络上。而LoRaWAN协议则是物理层/数据链路层协议，它解决的是设备如何接入互联网的问题，并不运行在IP网络上。

LoRa（Long Range）是一种无线通信技术，它具有使用距离远、功耗低的特点。在上面的场景下，用户就可以使用LoRaWAN技术进行组网，在工程设备上安装支持LoRA的模块。通过LoRa的中继设备将数据发往位于隧道外部的、有互联网接入的LoRa网关，LoRa网关再将数据封装成可以在IP网络中通过TCP协议或者UDP协议传输的数据协议包（比如MQTT协议），然后发往云端的数据中心。

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）协议和LoRaWAN协议一样，是将设备接入互联网的物理层/数据链路层的协议。

简而言之，IoT 让你能够使用自己的数据解决业务问题。物联网指的不仅仅是已连接的设备，还指这些设备收集的信息，以及可以从这些信息中获得的强大、即时的见解。这些见解可用于实现业务转型，并通过各种改进来降低成本，例如减少材料浪费，简化操作和机械流程，或扩展到新的业务线，而这些只有借助可靠的实时数据才能实现。使用 IoT 将数据转化为见解并将这些见解付诸实践，从而创造出真正的竞争优势。

几乎可以在任何地方连续或定期监控任何类型的资产，包括重型机械、车辆甚至牲畜。通过跟踪位置、性能、状况或环境因素，你从物联网连接的事物中获得的见解可能会帮助你:

• 降低服务成本并优化业务流程。
• 了解产品表现如何，以便为客户提供更好的体验。
• 通过使用机器学习功能更有效地安排货运或车辆路线，增加每天的预约次数、降低燃料成本并减少磨损。

与远程监视类似，预测性维护合并了机器学习软件。学习软件会分析数据以预测结果并自动执行操作。预测功能允许服务提供商超越传统的反应式计划性维护业务模型，并使用其数据以在问题严重之前先识别问题。这使技术人员有机会在客户意识到有问题之前进行干预。获取此信息后，可以:

• 找出导致故障或减速的机械或操作条件。
• 在出现修复问题之前，更好地预测库存中要保留哪些备件。
• 通过预防性维护预防设备故障，从而超越中断/修复业务模式。

此物联网方案专注于监视建筑物、基础设施和其他空间，以便使用所收集的数据提高能源效率、空间利用率、生产能力和安全性。你获得的见解可帮助你:

• 通过自动化照明或优化加热和冷却周期来节省资金。
• 通过保持设备运行或确保用品已库存，提高员工或占有者的满意度。

物联网在制造业中的用途是什么? 每个企业都不同，但许多制造流程共享从原始材料到成品的通用途径。借助物联网，可以从你自己的系统中学习，找到使用来自设备和传感器的数据管理流程和产品质量的新方法。借助这些数据见解，你能够:

• 找出降低效率的瓶颈，帮助改进流程。
• 减少因计划外维护或设备故障而导致的停机时间。
• 在产品完成之前消除不合格的材料、零件或错误。
• 减少因计划外维护或设备故障而导致的停机时间。