簡単にするために、これを参考として典型的なスマートホームのセットアップを使用して説明しますが、アプリケーションによって実際に修正されるものはありません。高レベルのトポロジは、数キロメートルまたは数千のセンサーを備えたファーム監視アプリケーション、都市の駐車スペースの追跡、またはオフィスビルの照明管理にも同様に適しています。
この問題は、デバイス階層のレイヤーでおおよそ扱います。これは、インストールの複雑化、または特定のユースケースシナリオの導入に対応している可能性があります。これは、ネットワーク全体をカバーする私の一般的な図です。
ノードレベル
図の個々のノードは、ローカルの物理オーバーライドスイッチを備えたWiFi接続ランプです。多くの場合、ノードにはセンサー機能と制御機能の両方、および少量のローカルコンピューティング/ストレージがあります。理想的には、ノードは自律的に動作できます。ノードは、ローカルスイッチから、LAN（WiFi / Bluetoothを備えている場合）を介して直接、またはローカルハブまたはクラウドから制御を取得できます。ノードは、ハブまたはクラウドとの永続的なTCP接続を頻繁に維持します。
1つの場所には通常、さまざまな接続オプションを使用して、機能が異なる複数のノードが含まれています。スマートホームは、屋内/屋外の温度、アクティビティ、およびビデオデータを収集する場合があります。リモートセンサーは、インターネットへの異種接続を使用する場合があります。ノードは通常、マイクロコントローラーを使用し、多くの場合、低いクロック周波数で使用します。
ハブレベルスマートホームには、複数のハブ（デバイスベンダーごとに1つ）、集約、または階層がある場合があります。ハブはルーターに統合することも、スタンドアロンにすることもできます。ハブはネットワークでアクティブである必要さえありません（パケットを転送するため以外に）。ただし、ハブは、コマンドをノードに中継する責任があります-ローカルに接続された他のノードまたはリモートサーバーから発信されたコマンド。ハブは、データのストアフォワード、データの圧縮またはフィルタリングを実装する場合があります。本当に、ハブは単なるファシリテーターです。今日、ハブはネットワークの最初の部分であり、パブリックDNSを提供する機能を備えているため、ネットワーク構造情報を完全なシステムに公開できます。この質問で説明したようにハブは、Wired / WiFi TCP-IPをzigbeeやbluetooth-low-energyなどの低電力無線プロトコルにブリッジするために必要になることがよくあります。ハブは通常、マイクロプロセッサを中心に構築されており、ノードよりも電力の制約が少ないです。
ローミングターミナルスマートフォンとも呼ばれます。これらは多くの場合、ユーザーインタラクションの主要ポイントです。単純なノードは、特定のデバイスとの直接リンクまたは仲介リンクのいずれかを確立できるようになると、スマートフォンを通じてユーザーインターフェース全体を提示できます。これを根本的に達成するには、信頼/所有/ペアリングを確立するためのメカニズムが必要です。端末は、自身のハブがローカルネットワーク上にあるかどうか、外部サーバーを介してすべての通信を実行する必要があるかどうか、または「ホーム」ハブへの直接ルーティングを可能にするIPアドレスを検索できるかどうかを確立できます。後者のシナリオでは、通常、ルーターがポート転送用に構成されている必要があります。
クラウドサービスクラウドサービスがスタックで作業の大部分を実行することは一般的ですが、これは必ずしも必要ではありません（すべての実装でクラウド機能が必要になるわけではありません）。外部（公開アドレス指定）サーバーが提供できる最も便利な機能はオーケストレーションです。ネットワークのすべてのノードと中間要素は、通常、直接チャネルを介してこのサーバーと通信でき、サーバーは1つのデバイスから他のデバイスにメッセージを簡単に渡すことができます。サーバーはデータを集約し、視覚化をユーザーに提示できます。ユーザーの設定に基づいて、情報を他のユーザーに転送することもできます（たとえば、ゲストにアクセスと暖房の制御を許可できます。洪水/火災/侵入警告は、他のネットワークオプションを使用してアラートを生成できます）。クラウドは、他のデータソースを取り込むのにも適しています。