IoT系統(tǒng)架構(gòu)

通常，IoT設(shè)備以三種基本方式與網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備連接：直接與其他設(shè)備連接，經(jīng)IoT網(wǎng)關(guān)再連接到外部網(wǎng)絡(luò)，作為IoT網(wǎng)關(guān)連通IoT設(shè)備和外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

設(shè)備對設(shè)備（D2D）

IoT設(shè)備對設(shè)備（D2D）通信能夠以多種方式執(zhí)行。一些類型的IoT設(shè)備能夠通過無線通信與其他IoT設(shè)備直接通信，例如藍(lán)牙或Zigbeemesh網(wǎng)絡(luò)。另有一些類型的IoT設(shè)備通過局域網(wǎng)與其他設(shè)備通信，因此當(dāng)前所用的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是其實(shí)現(xiàn)通信的基礎(chǔ)。D2D通信的一個(gè)常見示例是智能手機(jī)通過藍(lán)牙向無線耳機(jī)傳輸語音和數(shù)據(jù)，可以是音樂格式的單向鏈接，也可以是雙向語音呼叫，或者使用耳機(jī)控制按鈕狀態(tài)下的雙向鏈接。

有關(guān)當(dāng)前以及未來可預(yù)期的IoTD2D通信，已有諸多實(shí)例可供參考。其中一些在通信時(shí)類似MeshNetworking，使用多個(gè)IoT節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的網(wǎng)狀來傳達(dá)無線通信，或者作為直接高速和窄波束通信，例如針對自動(dòng)駕駛車輛的所謂車對車（V2V）通信。D2D通信的長度、吞吐量、延遲、范圍、功率效率、方向性、安全性、頻率、帶寬以及其他性能因素和規(guī)格在很大程度上取決于通信所使用的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用。

當(dāng)前，有一整套D2D通信用于工業(yè)機(jī)械、環(huán)境傳感器、安全系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)通常針對市政、交通、能源和工業(yè)應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，機(jī)器之間直接進(jìn)行相互通信進(jìn)而實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作，這項(xiàng)技術(shù)即被稱為機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信。因此，D2D通信應(yīng)用的多樣性需求催生了相關(guān)技術(shù)的多樣性發(fā)展，這些技術(shù)各有所長，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域的不同應(yīng)用目的。在某些應(yīng)用場景中，IoT設(shè)備由電池供電，或者由限功率電源供電，例如太陽能、振動(dòng)、能量收集或者其他能量采集方式。在這些場景中，IoT設(shè)備極有可能采用以最低功耗運(yùn)行的設(shè)計(jì)，因此勢必依賴于低功耗無線通信，這類通信僅在需要時(shí)才被激活。

設(shè)備到網(wǎng)關(guān)（D2G）

設(shè)備到網(wǎng)關(guān)（D2G）通信作用于完成從D2D網(wǎng)絡(luò)至外部網(wǎng)絡(luò)的傳輸。網(wǎng)關(guān)即是作為傳輸載體的IoT設(shè)備。通常，IoT網(wǎng)關(guān)包含有：使得網(wǎng)關(guān)能夠與所服務(wù)的IoT設(shè)備在同一網(wǎng)絡(luò)中正常通信的有線或無線硬件設(shè)備；實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)或數(shù)據(jù)中心通信接入的硬件設(shè)備，如使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的以太網(wǎng)。例如，在跨網(wǎng)通信時(shí)，許多MeshNetworking系統(tǒng)使用網(wǎng)關(guān)作為終端節(jié)點(diǎn)以及系統(tǒng)中的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

網(wǎng)關(guān)在大多數(shù)情況下都能進(jìn)行基于IP的通信，而許多D2D通信在對設(shè)備進(jìn)行識(shí)別時(shí)則采用多種不同形式。采用不同形式來實(shí)現(xiàn)D2D及網(wǎng)關(guān)對互聯(lián)網(wǎng)（G2I）通信更為安全，其原因在于通過避免基于IP的通信使得從外部訪問D2D網(wǎng)絡(luò)變得更具挑戰(zhàn)性。

網(wǎng)關(guān)對互聯(lián)網(wǎng)（G2I）或網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施

G2I或網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，指的是從IoT網(wǎng)關(guān)到外部網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)）的通信。通常，服務(wù)商會(huì)使用互聯(lián)網(wǎng)和安全通信方法（如安全TLS隧道）將網(wǎng)關(guān)連接到安全數(shù)據(jù)服務(wù)。在某些情況下，網(wǎng)關(guān)能夠與各種云服務(wù)通信，并在多種基于云的服務(wù)之間實(shí)現(xiàn)互通性。這類操作可包括語音命令平臺(tái)，如谷歌Assistant和亞馬遜Alexa，以及各種控制技術(shù)，如飛利浦HueBridge或三星Smartthings。

盡管IoT網(wǎng)關(guān)就其描述來看更像是通信“中轉(zhuǎn)站”，但實(shí)際上對于整個(gè)IoT系統(tǒng)的可接入性和安全性而言，IoT網(wǎng)關(guān)是極為重要的組成部分。許多IoT網(wǎng)關(guān)都構(gòu)建有增強(qiáng)安全性功能，以保護(hù)IoT設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)免受惡意行為（如窺探和黑客攻擊）的侵害。在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)中的IoT設(shè)備也是網(wǎng)關(guān)，或者能夠執(zhí)行網(wǎng)關(guān)功能，一旦網(wǎng)關(guān)故障，系統(tǒng)內(nèi)部即有回旋余地。此外，許多IoT網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)采用通過“中轉(zhuǎn)站”傳送所有通信的設(shè)計(jì)。如果網(wǎng)關(guān)受到損害，通常整個(gè)IoT網(wǎng)絡(luò)都會(huì)受到損害，因此必須對允許可訪問性和安全性的安全衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入研究。
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