IoT platform architure

 

https://arxiv.org/pdf/2401.15441

 

 

 

这是一篇发表于 Internet of Things 期刊（2022年）的综述论文，标题为 "An overview of IoT architectures, technologies, and existing open-source projects"（物联网架构、技术及现有开源项目概述），作者来自西班牙拉科鲁尼亚大学。

以下是文档的核心内容总结：

---

一、引言

随着物联网（IoT）的爆发式增长，企业和组织面临监控设备分散、异构性强的问题。厂商通常提供封闭的 SaaS 方案，导致设备锁定、数据访问受限。因此，需要一个能统一集成异构设备、协议和技术的通用 IoT 平台，尤其是开源平台，可部署在自有基础设施上。

二、IoT 架构与技术

• IoT 架构：提出了一种详细的参考架构，包含七个核心部分——传感器与执行器、IoT 平台、通信网络、IoT 网关、应用、安全和管理。
• 通信网络：对比了多种 IoT 通信技术，涵盖近场（NFC、蓝牙、ZigBee）、局域网（Wi-Fi）和广域网（NB-IoT、LoRaWAN、LTE-M、Sigfox），从范围、拓扑、速率等维度进行了比较。
• 数据层协议：介绍了三种数据交换模型（发布、发布-订阅、轮询），以及主流协议：Matter、HTTP、CoAP、MQTT、AMQP。
• 数据格式：列举了 JSON、CBOR、CSV、XML、Protocol Buffers、YAML 等常用数据序列化格式。

三、IoT 平台

• 商业平台：分为消费级（Apple HomeKit、SmartThings）和企业级（AWS IoT、Google Cloud IoT、IBM Cloud、Microsoft Azure IoT、ThingWorx）。
• 开源平台：对 8 个主流开源 IoT 平台（Eclipse Kapua、Home Assistant、Mainflux、openEMS、openHAB、openRemote、SiteWhere、ThingsBoard）进行了详细对比，比较维度包括：许可证、应用场景、编程语言、集成支持、数据库支持、自动化能力、数据分析与可视化功能。

四、开源 IoT 相关项目

列举了可作为 IoT 系统构建模块的开源项目，包括：

• OPC UA（open62541、FreeOpcUa）
• oneM2M（Eclipse OM2M、OpenMTC）
• FIWARE（欧盟支持的 IoT 框架，已部署于全球 40+ 城市）
• 网关（EdgeX Foundry、Eclipse Kura）
• 数据采集与集成工具（Apache Kafka、Node-RED、Telegraf、Fluent Bit 等）
• 数据可视化（Grafana、Metabase、Redash）

五、总结表

论文提供了一个综合汇总表，列出了所有开源数据库、IoT 平台及相关项目的开发者、首次发布时间、许可证、商业支持情况、GitHub 星标数和搜索结果数，便于读者快速了解各项目的生态热度。

六、结论

本文系统性地综述了 IoT 架构、协议、数据格式，以及商业和开源 IoT 平台的现状，为部署 IoT 系统提供了全面的参考知识，并特别弥补了开源 IoT 平台对比研究的不足。