1.3　物联网的三项关键技术

物联网不是对现有模式的颠覆性革命，而是通过对现有模式的综合应用实现通信的转型升级。物联网之所以能够突破现有模式，主要依赖三项关键技术：传感器、M2M系统、边缘计算。这三项关键技术与物联网息息相关，我们必须有所了解。

1.3.1　传感器：获取和处理信息

物联网系统中有很多信息，这些信息来源于终端，终端的信息来源则要归根于传感器。传感器是将物理、化学、生物等信息变化按照某些规律转换为电参量变化的一种装置，通常由敏感元件、转换元件、基本电路组成。

其中，敏感元件是感知物体的元件，可以将被感知物体的变化转换为该物体的特性参数变化；如果出现无法直接输出电压或电流的敏感元件，转换元件就需要将其转换成电压或电流；基本电路可以放大转换元件输出的电压或电流，将其以整形或编码的方式输出。

传感器让物体具备“感官”功能，就像人类可以依靠视觉、听觉、嗅觉、触觉对环境进行感知一样，物体也可以通过传感器感知环境。与人类相比，传感器的感知更准确、范围更广。例如，人类无法通过触觉感知上千度的高温和细微的温度变化，但传感器可以。

传感器有很多种类，包括温度传感器、湿度传感器、位移传感器、加速度传感器、应变传感器、压力传感器、微震动传感器、流量传感器、物理性传感器、化学性传感器、生物性传感器等。不同的传感器有不同的应用领域，例如，温度传感器主要应用于隧道消防、电力电缆、石油石化等领域；微震动传感器主要应用于周界安全、地震检波、地质物探等领域。

传感器作为物联网的“神经末梢”，是物联网系统获取和处理信息的基础与核心。此外，万物互联的实现也要依靠各类传感器的功能性融合和创新。未来，公司应该研发更小型、功耗更低、成本更低的传感器，以满足物联网系统的需求。

1.3.2　M2M系统：以智能交互为核心

M2M系统是一种以智能交互为核心的网络化系统，包括Machine to Machine（机器到机器）、Machine to Man（机器到人类）、Man to Machine（人类到机器）三种形式。M2M系统的作用是将无线通信等作为接入手段，为用户提供信息化解决方案，满足信息化需求。

之前，M2M系统没有标准，但近几年出现了几个关键的M2M系统标准，其中一些也应用于物联网，如OMA DM（一种设备管理协议）、OMA Lightweight M2M（一种设备管理协议）、MQTT（一种信息传递协议）、TR-069（一种应用层协议）、OneM2M（一种通信协议）、Google Threads（一种无线网状协议）、AllJoyn（一个开源软件框架）等。

M2M系统可以在设备发生故障前主动监控和维护设备以优化服务和降低成本，这样的优势使其在远程监控方面得到了应用。例如，自动售货机可以在缺货时自动向分销商的网络或机器发送信息，实现及时补货。

M2M系统虽然有优势，但也面临一定的安全问题，如访问未经授权导致设备被黑客攻击、应用程序暴露等。对于M2M系统来说，比较典型的安全措施包括设备防篡改，即把安全性嵌入设备中，通过加密技术确保通信安全。此外，将M2M系统划分到网络上并管理设备也可以抵抗安全风险，确保数据机密性和设备可用性。

物联网离不开M2M系统，而M2M系统则可以在脱离物联网的情况下运行。二者都与设备的通信有关，但M2M系统通常对应独立的设备。M2M系统将物联网提升到了一个新的水平，将设备整合到大型的互联生态系统中，实现设备的智能交互。

1.3.3　边缘计算：助力数据传输

从架构上看，边缘计算可以分为传感控制层、网络层、敏捷控制器、应用层，每一层都有不同的特点和职责。在此基础上，数据不需要全部上传至云计算平台便可以交换和共享，所以，相对于云计算，边缘计算具有以下三个优势。

（1）数据的聚合性。物联网的终端设备可以收集大量数据，这些数据可以先通过边缘计算进行初步处理，然后再上传至云计算平台进行汇总与加工。例如，部门负责人在作报告时可以先将重点问题列举出来，这样不仅十分直观而且有聚合性。边缘计算用这样的方式收集数据，可以提高效率、降低成本。

（2）智能性。网络中有许多功能可以直接通过边缘计算的服务器进行处理，这就好像部门负责人对一些小事件有处理的权力，不需要事无巨细地向上级汇报。在传统架构中，所有功能与操作都需要将数据回传至中央服务器，但边缘计算就能够直接处理并获取最终结果，它的出现在很大程度上提升了物联网的工作效率。

（3）实时性。相对于其他技术，边缘计算能够使联网设备及时处理数据。数据通常需要经过中央服务器进行远距离传输，但远距离传输的速度比较慢。边缘计算能够及时获得数据，然后用最快的速度、最高的效率将这些数据处理好并完成回传，这样就充分避免了数据的往复传输，加快了远距离传输的速度。

在上述优势的助力下，边缘计算的服务器可以和物联网的感知层近距离接触，充分防止操作延迟、网络拥堵等现象的出现，从而大幅降低中心计算的成本。