IoT网络的典型网络拓扑是什么?


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我看到一些有关IoT网络细节的问题,例如关于端口转发的问题。我认为,询问通用物联网系统的典型基线架构可能会很有用。

我们有几个问题在谈论传感器侧是否合适等。对于这个问题,我对这些问题不那么感兴趣-它们可以概括为短距离无线连接。我也对节点之间的本地网络的细节不是特别感兴趣,除非这些细节直接影响整个网络的拓扑。

我并不是在寻找详尽的描述,只是捕捉当前的规范。当今通常使用哪种通用网络拓扑,并且提供了一个良好的可扩展模型,至少涵盖以下功能:

  • 本地网络控制
  • 远程访问
  • 多个位置的传感器节点
  • 数据聚合(用于机器学习等)
  • 数据共享(受信任的邻居等)
  • 断电恢复能力(通常考虑WAN)

我不是在这里寻找发明,也不是在特定情况下寻找答案。我还想排除安全性,除非拓扑的任何方面对于良好的安全性都是必不可少的(我认为很明显,它不属于上面的功能列表)


任何切线问题本身都可能会带来很好的“参考”问题……
肖恩·霍利哈内

Answers:


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为了简单起见,我将使用典型的智能家居设置作为参考来进行描述,但是应用程序在这里并没有真正解决任何问题。高层拓扑同样适用于覆盖数千公里,数千个传感器的农场监控应用,跟踪城市中的停车位或办公楼中的照明管理。

我将在设备层次结构的各个层中大致解决该问题,这可能对应于安装复杂性的增加,或者涉及特定的用例场景。这是我覆盖整个网络的概括图。

在此处输入图片说明

节点级别图中 的单个节点是带有本地物理优先开关的WiFi连接灯。该节点通常同时具有传感器和控制功能,以及少量的本地计算/存储。理想情况下,节点可以自主行动。该节点可以直接通过局域网(如果具有WiFi /蓝牙)从本地交换机控制,也可以从本地集线器或云控制。节点将经常与集线器或云保持持久的TCP连接。

一个位置通常使用各种连接选项包含多个具有不同功能的节点。智能家居可能会收集室内/室外温度,活动和视频数据。远程传感器可能使用与Internet的不同连接。节点通常使用,通常使用低时钟频率。

集线器级别在智能家居中,可能有多个集线器(每个设备供应商一个),聚合或层次结构。集线器可以组合在路由器中,也可以独立。集线器甚至不需要在网络中处于活动状态(除了转发数据包之外)。但是,集线器可能负责将命令中继到节点-来自其他本地连接节点或远程服务器的命令。集线器可以实现数据的存储转发,数据的压缩或过滤。确实,该中心只是一个促进者。如今,集线器已成为网络中能够提供公共DNS的第一部分,这使得它能够将网络结构信息发布到整个系统。如本问题所述通常需要一个集线器才能在有线/ WiFi TCP-IP与低功耗无线电协议(例如功耗)之间架起桥梁。集线器通常围绕构建,并且功耗比节点少。

漫游终端否则称为智能手机。这些通常是用户交互的重点。一旦该节点可以与特定设备建立直接或中介链接,便可以通过智能手机呈现其整个用户界面。从根本上实现这一点需要建立信任/所有权/配对的机制。终端可以确定自己的集线器是否在本地网络上,是否需要通过外部服务器执行所有通信,或者是否可以查找允许直接路由到其“本地”集线器的IP地址。后一种情况通常要求将路由器配置为进行端口转发。

云服务云服务通常执行堆栈中的大部分工作,尽管这并非总是必要的(并非所有实现都需要任何云功能)。外部(公开寻址)服务器可以提供的最有用的功能是业务流程。网络的每个节点和中间元素通常都可以通过直接通道与该服务器通信,并且服务器可以轻松地将消息从一台设备传递到另一台设备。服务器可以聚合数据并将可视化呈现给用户。基于用户的配置,它还可以将信息转发给其他用户(例如,可以将访问和加热控制权授予访客,洪水/火灾/入侵警告可以使用其他网络选项来生成警报)。云还可以很好地吸收其他数据源,

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