20、物联网：技术、应用与挑战的全面剖析

物联网：技术、应用与挑战的全面剖析

一、物联网概述

（一）物联网定义与特点

物联网（IoT）是一个全球性的基础设施，它利用前沿服务连接各种事物，主要依赖于现有的或新的可互操作基础设施以及通信技术。无需人工干预，物联网就能将电子设备连接到分布式服务器，实现信息交换。它就像一个由相互连接的智能设备组成的网络，这些设备包括传感器、软件和嵌入式电子设备，能够收集、分发信息，并常常自行做出适当响应，且通常具有自配置能力，可与附近节点进行智能通信。

（二）物联网架构层次

典型的物联网架构由三个不同层次组成：
1. 应用层 ：通过基于网络和移动的软件为用户服务。在当今高科技社会，物联网有着广泛的应用，使住宅、教育、交通、农业、医疗和商业等领域变得智能化。
2. 网络层 ：在物联网系统中更为重要，它作为信息传输和重定向的中间层，使用多种连接协议（如 GSM、IPv6、5G 等）连接提供智能服务的设备。网络层的本地服务器和云存储并处理数据，充当网络层与后续层之间的中间人。
3. 感知层 ：由物理层（PHY）和介质访问控制层（MAC）组成，是物联网架构的初始层。PHY 层主要涉及硬件，如利用蓝牙、Zigbee、RFID 等各种通信协议进行数据收发的智能设备和传感器；MAC 层则负责建立物理设备与网络之间的连接，使用包括蜂窝网络（EC - GSM/LTE - M）等多种协议连接到网络层。大多数物联网层设备是即插即用设备，会产生大量数据。

下面用 mermaid 格式的流程图展示物联网架构层次：