物联网

一、物联网的第一性原理

1. 物联网的本质

物联网不是“设备上网”，而是：

将物理世界的状态与行为，持续、可扩展、低成本地映射到数字世界，并形成可计算、可决策的系统。

由此决定：

2. 物联网的不确定性来源

与传统互联网相比，物联网天然面对更多不可控因素：

这些约束不是实现问题，而是物理现实。

3. 架构上的必然选择

由不确定性倒推出的必然设计原则：

物联网的架构不是“最优设计”，而是“现实妥协”。

二、物联网的统一抽象架构模型

为避免概念与实现混杂，本文采用一套稳定、可复用的抽象模型贯穿全文。

物理世界  ↓感知层（设备 / 传感器）  ↓连接层（通信技术 + 网络协议）  ↓抽象层（物模型 / 设备影子）  ↓计算层（边缘计算 / 云计算）  ↓应用与决策层

所有具体技术，仅作为该模型中的实现实例存在。

三、感知层：设备与物理世界

1. 角色定位

感知层的职责只有一个：

以最低成本、最低功耗、可接受精度采集物理世界状态。

它不追求复杂逻辑，只追求生存能力与稳定采集。

四、连接层：通信技术与网络协议

连接层解决的问题不是“快”，而是：

在不可靠环境中，把数据送到对的地方。

1. 通信技术（物理与链路能力）

技术特性定位
PLC利用既有电力基础设施
Wi-Fi高带宽、高功耗
BLE近距离、低功耗
LTE Cat-1全移动性、中速率
NB-IoT极低功耗、低速率

通信技术的选择，本质是 能耗、成本、覆盖范围 的权衡。

2. 通信模式的抽象选择

在 IoT 中，通信模式比协议名称更重要。

维度请求-响应发布-订阅
网络依赖高低
设备规模小海量
状态同步即时最终一致
典型协议HTTPMQTT

发布订阅不是优化，而是规模与不确定性下的必然选择。

五、抽象层：物模型、设备影子与数字孪生

1. 为什么必须有物模型

如果没有抽象：

物模型（TSL）解决的是“理解问题”，而不是“通信问题”。

2. 物模型的三要素

它们构成了设备的数字接口契约。

3. 设备影子

设备影子解决的问题是：

当设备不在线时，系统依然可以“理解它最后的状态”。

它是 最终一致性架构 下的状态缓存机制。

4. 数字孪生

数字孪生是物模型的时间维扩展：

六、计算层：边缘计算与云计算

1. 计算下沉的原因

2. 分工原则

边缘云
实时处理全局分析
局部决策长期优化
数据过滤数据建模

边缘不是云的替代，而是云的时间前移。

七、网关：连接、抽象与治理的交汇点

网关并非“转发器”，而是：

异构世界的边界管理者。

核心职责

它天然横跨：连接层 + 抽象层 + 计算层。

八、平台层：设备接入与数据流

典型平台职责：

平台的本质是 “规模治理”，而非简单转发。

九、安全与隐私：系统复杂度的代价

1. 分层安全模型

2. 隐私原则

安全不是附加模块，而是每一层设计选择的结果。

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