物联网的现在和未来

据 Statista 称，物联网 (IoT) 即将一跃成为价值万亿美元的行业。物联网备受瞩目，其生态环境孕育了各种超乎我们想象的新技术、产品和应用。

物联网 (IoT) 作为一项并不新鲜的技术，早已融入了我们日常生活的方方面面，如城市基础设施管理、智能照明、智能家居、杂货店消费者分析等。除了能够提供诸多便利外，物联网生态还创造了一些积极用例，如通过智能家庭监控系统提升房主的安全感。举个例子，我们的物联网无线摄像头为家庭和企业提供了按需监控，另外还让我们可以操作自动喷淋消防系统、泳池设备、家居照明等等。

图1 物联网的各层

1   什么是物联网？

物联网就是将许多不同类型的对象连接到互联网，包括：

●   传感器；

●   感应式控制器；

●   远程监控设备。

物联网大致分为3 层。第1 层为感知和连接层，用于将物联网硬件连接到执行数据处理和存储的网络应用。第2 层为平台层，用于保护、处理、分析和存储数据。第3层为最终用户层，最终用户在此使用应用监控并解读数据。此外，最终用户还可以使用应用发送指令。

物联网生态系统可协助我们管理生活、城市基础设施和公司事务，帮助我们快速有效地作出更好的决策，从而为我们的社会带来巨大的进步。

图2 物联网的早期阶段，是一个高度分散的标准生态系统

2   实现物联网的诸多无线标准

将设备连接到物联网涉及到很多无线技术标准。有一些是我们所熟悉的，例如Wi-Fi 和ZigBee。还有一些则不然，甚至有时还涉及个别物联网设备制造商的专有技术。通常，制造商会采用通用标准，但偶尔也会根据开发的产品类型或希望获取的参数采用专有技术。

如图2 所示，物联网早期阶段是一个高度分散的标准生态系统。虽然制造商有很多选择，但对最终用户来说却未必简单。因为这些标准之间有时并不能互相有效可靠地通信，有时还可能要求用户下载单独的应用进行操作。这样一来，用户就需要在智能手机上下载许多应用来管理各个物联网设备网络或设备。

物联网设备制造商将其视为一种挑战，致力于解决这一问题。于是，Matter应运而生！

Matter致力于帮助提升互操作性，并降低消费类产品的复杂性。Amazon、Apple、Google 和Google等行业领导企业通力合作，推出了一项新的标准，也就是Matter。如图3 所示，Matter 减少了标准和协议数量，从而简化了复杂的局面。Matter 是行业朝着正确方向迈出的一大步。

图3 市场中的开放式物联网标准

Matter有助于消费类物联网互联生态系统轻松实现即插即用，从而简化智能家居和智能办公环境。它在互联网协议之上提供一个层，其中包括一组适用于所有Matter连接设备的预定义方案。这使得 Matter 设备能够了解它们正在与什么类型的对象进行通信，以及这些对象有什么样的功能。Matter 使物联网终端设备或节点能够与各种 Wi-Fi 网络 pod 轻松通信。

图4 网状网络基础设施中的智能家居设备

3   智能家居的现状和未来

智能家居概念已经全面展开。许多智能家居产品走进市场，消费者在家中使用这类设备的数量开始日趋增加。这类设备可帮助房主远程控制家中的各个方面，例如车库门、安保摄像头、自动喷淋消防系统、恒温器和各种家电，从而提升住房安全，有效利用能源，让生活更加便利。

当今的许多智能家居都是由在不同网络上运行的设备和集线器临时组合而成。例如，一部分设备可能在Zigbee上运行，另一部分则可能依托 Bluetooth^® 技术。在这种情况下，各个设备连接至其中一个集线器。然后，集线器连接至网关，网关可与两个集线器通信。虽然这也不失为一种办法，但这样非常分散，不够可靠，设置也较为复杂。

为了打造更加可靠的互联智能家居，消费者逐渐将眼光投向了网状网络拓扑。网状网络是Wi-Fi发展的一个重要步骤。Wi-Fi 网状网络或“每个房间1 个pod”系统包括连接到互联网的路由器，以及多个类似卫星路由器的设备或节点。这些路由器/ 节点放置在家中各处，通过家中的 Wi-Fi 网络技术实现物联网覆盖。如图 4 所示，这种网状网格系统可以提供完全冗余，从而实现可靠、高效、快速且智能的家居互联环境。

为了提升智能家居的可靠性并实现实时通信，需要在网络中部署更多节点，这样可以扩展网络连接并扩展信号的范围。

（本文来源于《电子产品世界》杂志2023年2月期）