物聯(lián)網(wǎng)是與云計算相伴而生的，事實上，正是物聯(lián)網(wǎng)的概念幫我弄清了對云計算的工作定義。物聯(lián)網(wǎng)是一個由三個不同的子系統(tǒng)組成的系統(tǒng):

云

聚合器

?智能傳感器

上述每一個子系統(tǒng)對于整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能優(yōu)化都是必需的。云是終極的計算單元和通用通信網(wǎng)絡。智能傳感器是通向現(xiàn)實世界的界面。最后，這些聚合者是中間人。對云來說，聚合器看起來像智能傳感器，而對智能傳感器而言，它看起來像云。

系統(tǒng)的特點

系統(tǒng)的概念一直很有趣，這個術語引出了一些問題。例如,"一個系統(tǒng)存在的最小一組功能是什么?"或者,"一個系統(tǒng)可以由許多其他系統(tǒng)組成嗎?"物聯(lián)網(wǎng)是一個系統(tǒng)的系統(tǒng)。它的三個組件(云、聚合器和智能傳感器)都有自己的系統(tǒng)。此外，任何兩個組件也可以形成一個完整的IoT系統(tǒng)。例如，與聚合器進行通信的一系列智能傳感器可以成為許多應用的一個最佳系統(tǒng)。同時，智能傳感器直接對云進行通信也可以是一個最佳的系統(tǒng)。

然后，三者的區(qū)別是它們的具體性能，成本，功耗和規(guī)模的考量。特別是:

云系統(tǒng)專注于性能。因此，成本、功耗和規(guī)模是次要的問題。

聚合系統(tǒng)較少關注性能和功耗，更多地關注靈活性。

智能傳感器系統(tǒng)集中在電池壽命、大小和成本上，性能處于第三優(yōu)先級。

也許一個示例應用可以幫助把這些系統(tǒng)放到一個維度上:

“智能咖啡杯”可以用來展示智能傳感器如何直接與云進行通信。在最喜歡的咖啡館，要上一杯"無限續(xù)杯"的咖啡。我會在咖啡店工作幾個小時，不想每30分鐘起來去續(xù)杯咖啡。有了無限的杯子，我可以坐在自己的桌子上工作，而我的咖啡杯正在和咖啡店的"云"通信，那就是 WiFi。當云感覺到我的杯子溫度越來越低，或者變冷了，咖啡師會給我另外一個杯子，如果需要的話自動完成付費。這最終成為咖啡館現(xiàn)有云計算的一個新用途。它可以很容易地擴展到餐廳和飲品店。

當認為物聯(lián)網(wǎng)是一個系統(tǒng)系統(tǒng)時，有很多的方式。正如星球大戰(zhàn)三部曲是從中間開始的，然后進入過去和未來，討論IoT的三個系統(tǒng)也可以從中間開始，然后再到另外兩個。乍一看，聚合器看起來既像是智能傳感器上的云，又看起來像一個云上的智能傳感器，似乎是物聯(lián)網(wǎng)中不必要的組成部分。

IoT中的聚合子系統(tǒng)

看待物聯(lián)網(wǎng)的簡單方法是假設云直接連接到智能電子設備上。從這個意義上說，也許智能傳感器和聚合器的概念是同一裝置的變體。但是這個概念在每個IoT機會中都不起作用。

聚合器是一個處理元素，它:

使用標準通信方法與云進行通信

與具有專有通信功能的智能傳感器進行通信，在這些傳感器中，對長壽命和成本的需求超過了對標準的需求

有足夠的處理性能來服務多個智能傳感器。在這樣做的過程中，它管理了來自大量智能傳感器的原始數(shù)據(jù)，消化它們的數(shù)據(jù)，準備一組需要傳送到云端的信息，然后將數(shù)據(jù)傳送到云端。

在某些情況下，聚合器有足夠的自主權，可以作為該系統(tǒng)的云。

聚合器與其他兩個元素之間的差異如下：

聚合器是大量智能傳感器和云之間的通信鏈接，最好的例子就是智能手機。它具有合理的電池壽命、成本和性能。可以看到許多設備可以與智能手機進行物理連接，也可以通過無線網(wǎng)絡連接到智能手機上。它通常執(zhí)行所有必要的功能，使其有用。但它總是無縫地涉及到云的性能，依賴于電池的壽命。為了充分發(fā)揮其潛力，需要有電源，或者將其可用性限制在相對較短的活動期間。這導致了聚合器的一個更廣泛方面。它需要成為許多智能傳感器之間的可連續(xù)供電接口，那些傳感器不是外部供電的，而云是具有無限性能的。

可以在工業(yè)控制和醫(yī)療嵌入式設備中找到其他聚合器的例子。在這些例子中，都有一些共同的特點: 微型計算機或微處理器，許多標準的接口實現(xiàn)和各種通信選項。它們的性能足以滿足系統(tǒng)的需求，而且它們的電力需求很低，足以使電池使用壽命合理，或者使用USB連接的電源供電。

對聚合器最簡單的描述就是它是一個獨立的計算機系統(tǒng)，它有

計算系統(tǒng)

電力管理系統(tǒng)

存儲系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)

聚合器是一個獨立的系統(tǒng)，但它也可以是一個較大系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。

聚合器可以使用帶有離散組件的印刷電路板(PCB)來設計聚合器，或者在模塊(SOM)上的系統(tǒng)，或者一個包中的系統(tǒng)(SiP) ，或芯片上的系統(tǒng)(SoC)。一般而言，采取的這些形式中哪一種形式更多地取決于規(guī)模和靈活性的限制，而不是成本和性能限制。

技術已經(jīng)允許減少聚合器的尺寸，它也將減少其組件的大小。令人驚訝的是，它并不依賴于提高原始性能或驅(qū)動集成。創(chuàng)造小型設備如智能塵埃的意圖要求計算機的功耗低到足以更好的散熱。聚合器將需要一個超低功耗的通信鏈接與許多智能傳感器(也許是數(shù)千個)來通信并聚合它收到的數(shù)據(jù)信息。它將把這些信息發(fā)送到云端進行最后的處理。與云計算的通信將采用行業(yè)標準方法進行。與智能傳感器的通信很可能是專有的，而不是標準的，以在其所需的通信速率中保證最小的功率耗散。

IoT中的云

云的作用是兩個基本的功能: 與用戶交流，并給出額外的表現(xiàn)，甚至用戶可能不知道那些需求。云計算的概念可能是用一個愚蠢的方式來描述了互聯(lián)網(wǎng)的復雜性和它所做的一切。

物聯(lián)網(wǎng)的概念不僅僅是描述云，還包括云是其中一部分的更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)。這個概念使得云計算成為一個更大系統(tǒng)的組成部分。微控制器和微處理器的多樣性能夠融入這個生態(tài)系統(tǒng)。

當云從概念演變?yōu)楝F(xiàn)實的時候，它似乎提供了無限的通信帶寬、無限的性能和完全的安全性——但是，所有這些假設都可能是謊言。圖1描述了物聯(lián)網(wǎng)的各個組成部分的性能、帶寬和安全性。

圖1 IoT的性能、帶寬和安全性