下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
业界普遍按照三层架构来定义物联网，这三层架构分别是最底层的感知层、中间的网络层以及最上层的应用层。其中感知层由电子标签、传感器、读卡器、摄像头、红外感应器、卫星定位技术等多种感知技术构成，感知层负责对环境及设备自身的状态进行感知，收集关联数据。网络层则负责数据的传输，网络层使用的技术从大的类别上分主要包括有线网络技术和无线网络技术，其中有线网络有我们常见的网线连接，无线网络则包括 WiFi、蓝牙、ZigBee等多元化的连接方式。应用层是具体的场景应用，前面介绍过的智能制造、智能家居、智慧交通都是典型的应用场景。图 2.1展示了物联网的三层架构。
我们可以按照人体的运作方式来理解物流网的三层分工。人有视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉五种感觉，眼镜能看，耳朵能听，鼻子能嗅，嘴巴能尝，四肢能感触，正是因为这五种感觉，人才能融入世界。这五种感觉便如同物联网的感知层，没有物联网的世界里汽车不知道车内是否有乘客；自行车不知道锁有没有被打开、不知道自己身在何方；屋里的灯泡不知道房间里有没有人；冰箱不知道食物是否吃完了；空调不知道房间的温度……物联网赋予了万物感知的能力，感知能力是智慧诞生的开始。
图2.1 物联网的三层架构
仅仅有感知能力并不够，信息如果仅停留在感知器官那里和没有感知能力并没有区别。眼睛看到了世界但不把视觉信号传递给大脑，人就无法真正看到世界；耳朵听到了声音但不把声音信号传递给大脑，人就如同没有听到声音；嘴巴尝到了味道但味蕾不把味觉信号传递给大脑，就和喝白开水没有区别。所以感知信息需要传递给某个能够处理这些信息的地方才能够发挥它的作用。对于人来说大脑就是这样的中央司令部，而中枢神经系统就是传递信息的通信网络，中枢神经系统外周部分包含 12对脑神经和 31对脊神经，外周神经分布于全身，把脑和脊髓与全身其他器官联系起来。中枢神经系统不仅负责把感觉器官感知到的信息传递给大脑，还负责把大脑的指令传递给人体的执行器官，眼睛看到愉悦的内容嘴巴会会心地笑起来，大脑有所思考会传递指令给手和脚来执行。
网络层在物联网的三层架构中扮演着与人体中枢神经系统类似的作用，单个传感器收集到数据后需要将数据传输给能处理数据的地方。以使用摩拜单车为例，当用户扫码时需要将地理位置信息、用户标识信息通过 2G 网络传送到云端后台控制系统，后台系统确认后再同样通过 2G 网络，将开锁指令下达到智能锁的中心控制单元；电冰箱感知到冰箱内部食物吃完时，需要将信息传递到可以接受自动下单的电商网站；Nest恒温控制器需要借助 WiFi或者蓝牙将控制指令发送给空调……当然中央控制单元并不一定是位于云端，后面会介绍到的 MEMS微机电系统就是集成了传感器、中央处理器和执行器等的微系统。车辆行驶中汽车内的副驾驶座感知到有人落座后，会发出警示声提醒系好安全带这些场景都不需要将数据通过网络同步到云端。此外，随着物联网设备数量呈几何级数的上升，所有数据上传到云服务器既加重了云端服务器的压力，也未必是最有效的处理方式，于是将计算移到更靠近传感器端的处理方法开始流行，出现了将计算处理功能放在物联网网关设备的雾计算；和可以直接将计算处理能力和传感器集成起来的边缘计算。雾与云相比离地面更近，所以对应云计算有了雾计算的概念；边缘计算则相当于是在计算的最边缘了，再往外直接就是采集数据端的传感器了。
应用层则是一个个具体的应用物联网技术的场景。如同有了五种感觉、中枢神经系统和大脑的人类能够在大千世界里演绎出属于自己的精彩人生一样，将物联网的各种技术综合运用在一起就有了我们的智能家居、共享单车、智能手环等。当万物有了“智慧”，科技才真正让人类的生活变得更美好。