16、物联网技术挑战、解决方案及未来趋势

物联网技术挑战、解决方案及未来趋势

1. 物联网系统中的权衡与挑战

在物联网系统中，计算、通信和存储在网络中的权衡至关重要。我们需要考虑多个关键问题，例如：
- 本地能处理多少数据以减少通信需求？
- 如何将计算限制在本地，以减少电池功耗并延长设备寿命？
- 数据可以缓冲多长时间，以便批量安排计算和通信，从而降低整体能耗？

在架构方面，存在集中式和分布式计算架构的权衡。集中式基于云的架构中，传感器节点直接与云通信，便于网络管理，但会给通信网络带来压力。分布式计算架构允许网络内计算，每个中间节点可进行数据缩减，降低总体通信成本，但管理和更新分布式计算元素较为复杂。这就导致了集中式与分层架构、边缘计算与云计算之间的架构权衡。

此外，物联网系统和应用中还存在一些常见的权衡：
|权衡类型|描述|
| ---- | ---- |
|硬传感与软传感|硬传感使用合适的硬传感器监测现象或特征，软传感通过分析和推理减少硬传感器数量。软传感可降低传感器成本，但可能增加软件复杂度和成本。需在两者间找到平衡。|
|专用设备与通用设备平台|专用设备性能出色，但成本高且需大规模部署才能盈利；通用设备用户基数大，开发解决方案更快速、廉价，但可能无法提供最佳性能和用户体验。|
|安全与用户体验|安全是物联网系统的首要关注点，但复杂的安全方案可能影响用户体验，隐私问题同样如此。|
|电池寿命与性能|高性能和高质量通常需要更多硬件和软件资源，能耗是物联网设备的重要资源，需平衡能源相关系统设计参数，实现能源优化。|
|通信范围、功率和带宽|数据传输有多种通信标准和架构可选。多跳短程通信灵活性和冗余性好，但可能增加延迟并