16、物联网、边缘与云架构及通信协议解析

物联网、边缘与云架构及通信协议解析

1. IoT架构概述

当前移动网络架构在管理生成数据的规模和速率方面面临挑战。在许多基于云的应用实现中，数据被发送到云数据中心，但这存在一些缺点。

由于带宽限制，在很多情况下将数据从物联网源传输到云可能效率低下甚至不可行。此外，对时间敏感或位置感知的应用，要求超低延迟，而远程云处理无法满足这一需求。同时，互联网边缘生成的用户数据传输到云服务的隐私问题也是一大挑战。

为解决高带宽、地理感知、超低延迟和隐私敏感应用的问题，一种更靠近数据生成源和用户的现代计算范式被提出。雾计算和边缘计算通过在物联网设备附近实现计算、存储、网络和数据管理，解决了部分问题。其他新兴计算范式如雾计算、云片计算等也有助于应对这些挑战。

边缘计算系统区分“一次性数据”和“关键数据”。物联网设备通过传感器产生大量数据，边缘平台作为网络物理系统和数据中心之间的高响应中介层，可实时对数据传输进行优先级排序，减少网络负载。雾平台是一种系统级边缘计算架构模式，具有专门的网关和其他雾节点。边缘计算模型直接在终端设备上处理数据，像树莓派或Arduino这样的小型设备可以处理各种“智能”物联网端点的数据处理，但性能可扩展性和可用性较差。

2. 去中心化架构范式

2.1 雾计算

雾计算基于放置在终端设备和中央系统之间的雾计算节点（FCN）实现去中心化计算基础设施。FCN具有异构性，基于不同类型的硬件，包括路由器、交换机和接入点。

2.2 移动计算

移动计算通过移动或便携式设备进行，影响着雾计算和云计算的发展。它可用于创建上下文感知应用，如基于位置的提醒。移动计算适