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DAY 17
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從python入門到物聯網系列 第 17

Day17 - 物聯網分層架構與技術

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物聯網架構

三大層面分別為:

  1. 感知層:裝置透過感應技術,偵測環境的改變,接收各種數據和裝置的各種狀態,並將收集到的資料並傳送到網路層。家裡的電器或者工業、農業、醫療應用等,都能與連上物聯網並將收集到的資訊做處理分析。

  2. 網路層:透過有線或者無線網路,將資料傳送到雲端的主機上,將感測資訊傳遞至應用層的應用系統。網路就像人體的神經系統用來傳輸訊息。

  3. 應用層:位在雲端的主機會接收到大量的使用訊息,經過大數據的分析後,做出反應並給予各裝置相對的指令,如同人類的大腦中樞。

物聯網分層技術

感知層

感測器(Sensor)將資料透過 TCP/IP、USB、RFID、ZigBee、藍芽等傳輸協定送給網路層。
感測層主流技術:RFID、ZigBee、藍芽4.0與Wi-Fi

RFID:

無線射頻辨識技術(Radio Frequency Identification)。
無線通信技術,透過收發無線訊號,為非接觸式。由標籤(Tag)和寫讀器(Reader/Writer)構成的系統,裝置上有RFID標籤,讀寫器透過無線電的訊號,可以偵測到物體目前的位置。
非接觸式IC卡自動收費系統就屬於RFID。
RFID優點: 低成本、低耗能、安全性高、可重複使用。
最常見的就是:悠遊卡、圖書館借書證以及高速公路電子收費裝置等等。應用在商品管理上,方便商家追蹤貨物動向,適用於物流倉儲。
RFID 也隨著時間演變產生(Near Field Communication, NFC),現在很多智慧型手機配有的付款功能。

無線感測網路:

路(Wireless Sensor Network, WSN)
傳感器透過Zigbee連接成無線網絡。普遍用在傳輸距離較短、會移動的物體,以及低頻寬與低功耗的環境,應用的範圍例如:遙感探測、物流、運輸、雷達、通訊與金融交易。主要的無線感測網路標準有:RFID、ZigBee、藍芽與Wi-Fi等等。

網路層

將感測資訊傳到應用層,各種網路特質不一樣,所以跨異質網路需要閘道器。
網路層主流技術:Wi-Fi、3G、TCP/IP網路

無線電信網路:

手機通訊是無線電信網路,隨著隨著科技的進步和時代的發展從1G、2G、3G,來帶了現在行動通訊的4G、5G,擁有了更高的傳輸速率、更低的延遲。除了語音通訊還有音樂、視訊、網絡的多媒體功能。

無線數據網路:

廣域網路(Wide Area Network, WAN)
無線區域網路(Wireless Local Area Network, WLAN) -> Wi-Fi
行動裝置網路: 行動網路或wifi便能擁有通信與網路服務。使手機成為網際網路的終端裝置。

應用層

透過感測器識別與控制,蒐集資料並透過網路傳送到最接近裝置端的使用者。
應用層主流技術:雲端運算、大量資料分析、資料探勘

雲端運算技術:

能在短時間內處理大量的資料,將資料集中上傳至雲端主機,大型的雲端運算服務能安全的在資料中心網路上執行,會定期更新設備至有效率的運算硬體。好處是能降低應用程式的網路延遲也能達成更好的經濟規模。

巨量資料分析:

雲端運算的技術能夠讓物聯網擴大規模與應用的範圍,其中相對重要的是用於巨量資料分析的分散式運算。當資料透過感測器上傳單筆的數值,內容看似單純,但經過每分甚至是每秒不斷的累積,資料的容量越來越大,之後在進行資料分析時,會需要大量的運算技術。

明天會詳細介紹物聯網的實務應用~~~

參考資料

https://contest.cpmah.org.tw/award/2015/web/C2015b011/p2-0.html


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