從技術(shù)角度描繪物聯(lián)網(wǎng)三大應(yīng)用架構(gòu)

1、從技術(shù)角度描繪物聯(lián)網(wǎng)三大應(yīng)用架構(gòu)     作者：admin     來源： 瀏覽次數(shù)：21      網(wǎng)友評(píng)論 0 條 2010-04-01 10:22:24物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球理念能夠得以實(shí)現(xiàn)的原因，是因?yàn)槭澜缭缫呀?jīng)邁入了3I時(shí)代（IBM提法），即Instrumented（工具植入化，40億手機(jī)用戶，300億RFID，龐大的傳感網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)信息化系統(tǒng)等）, Interconnected（互聯(lián)化），和Intelligent（智能化），我們只需要“百尺竿頭，更上一步”就可以實(shí)現(xiàn)5A化

2、（anywhere-任何地點(diǎn), anything-任何事物, anytime-任何時(shí)間, anyway-任何方式, anyhow-任何原因）的物聯(lián)網(wǎng)世界。圖1中描述的這個(gè)宏觀的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)三大類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都適用，但從更深層的技術(shù)架構(gòu)來說，三大類應(yīng)用存在業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)上的差別，下面分別細(xì)述。 “1”代表客戶端，可以是PC，PDA等，坐落在美洲；“2”代表運(yùn)行在“云”服務(wù)器上 的SaaS或非SaaS信息系統(tǒng)，坐落在非洲；“3”代表末端，可以是任何智能物件，坐落在亞洲?；赗FID的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)電子標(biāo)簽可能是三類技術(shù)體系中最靈活的能夠把“物”改變成為智能物件的，它的主要應(yīng)用是把移動(dòng)和非移動(dòng)資產(chǎn)貼上標(biāo)簽，實(shí)

3、現(xiàn)各種跟蹤和管理。按瑞士ETH Fleisch教授的劃分，RFID是穿孔卡、鍵盤和條碼等應(yīng)用技術(shù)的延伸，它比條碼等技術(shù)自動(dòng)化程度高，但它們都屬于提高“輸入”效率的技術(shù)，也都應(yīng)該屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)范疇。Auto-ID中心的EPCGlobal體系就是針對(duì)所有可電子化的編碼方式的，而不只是針對(duì)RFID。RFID只是編碼的一種載體，此外還有其他基于物理、化學(xué)過程的載體，例如同方試金石公司的防偽技術(shù)。EPCglobal提出了Auto-ID系統(tǒng)的五大技術(shù)組成，分別是EPC（電子產(chǎn)品碼）標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽閱讀器、ALE中間件實(shí)現(xiàn)信息的過濾和采集、EPCIS信息服務(wù)系統(tǒng)，以及信息發(fā)現(xiàn)服務(wù)（包括ONS和PML）

4、。由于從一開始就讓世界各大洲的從業(yè)人員充分參與，EPCGlobal標(biāo)準(zhǔn)（架構(gòu)圖如下）得到了較廣泛認(rèn)同，這里不再對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)贅述。ONS（即對(duì)象命名服務(wù)Object Name Service）主要處理電子產(chǎn)品碼與對(duì)應(yīng)的EPCIS信息服務(wù)器地址的查詢和映射管理（如圖3），類似于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)很成熟的域名解析服務(wù)（DNS）。在設(shè)計(jì)ONS規(guī)范時(shí)，EPCGlobal組織要求必須結(jié)合現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，這顯然是一個(gè)正確的決定。于是ONS基本上按DNS的原理實(shí)現(xiàn)，甚至采用了DNS的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)今全球ONS服務(wù)也是EPCglobal委由世界最大的DNS營運(yùn)商VeriSign營運(yùn)。EPC產(chǎn)

5、品電子碼識(shí)別只是“標(biāo)簽”，所有關(guān)于產(chǎn)品有用的信息都用一種新型的標(biāo)準(zhǔn)的XML語言實(shí)體標(biāo)識(shí)語言(Physical Markup Language 來描述，PML的作用就像互聯(lián)網(wǎng)的基本語言HTML一樣。有了ONS和PML，以RFID為主的EPC系統(tǒng)才真正從Network of Things走向了Internet of Things(物聯(lián)網(wǎng)?；贠NS和PML，企業(yè)對(duì)RFID技術(shù)的應(yīng)用將由企業(yè)內(nèi)部的閉環(huán)應(yīng)用過渡到供應(yīng)鏈的開環(huán)應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)真正的“物聯(lián)網(wǎng)”。ONS和PML作為物聯(lián)網(wǎng)框架下的關(guān)鍵技術(shù)，有著廣泛的應(yīng)用前景。相比之下，傳感網(wǎng)和M2M從業(yè)群體的技術(shù)架構(gòu)還沒有完全上升到ONS/PML這樣同等的“物聯(lián)

6、網(wǎng)”技術(shù)體系高度，這大概也就是Auto-ID人群認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)概念是他們首創(chuàng)的主要原因吧。筆者認(rèn)為，在走向物聯(lián)網(wǎng)的道路上，傳感網(wǎng)和M2M群體應(yīng)該借鑒和直接采用ONS/PML技術(shù)體系?；趥鞲芯W(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)當(dāng)人們談?wù)搨鞲芯W(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，一般主要是指無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN, Wireless Sensor Networks），此外還有視覺傳感網(wǎng)（VSN, Visual Sensor Networks）以及人體傳感網(wǎng)（BSN， Body Sensor Networks）等其他傳感網(wǎng)，這里我們也主要討論WSN。WSN由分布在自由空間里的一組“自治的”無線傳感器組成，共同協(xié)作完成對(duì)特定周邊環(huán)境狀況，包括溫度

7、、濕度、化學(xué)成分、壓力、聲音、位移、振動(dòng)、污染顆粒等的監(jiān)控。WSN中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)（或叫Mote）一般由一個(gè)無線收發(fā)器、一個(gè)微控制器和一個(gè)電源組成。WSN一般是自治重構(gòu)（Ad-Hoc或Self-Configuring）網(wǎng)絡(luò)，包括無線網(wǎng)狀網(wǎng)（Mesh Networks）和移動(dòng)自重構(gòu)網(wǎng)（MANET）等。無線傳感網(wǎng)目前還是計(jì)算機(jī)和通信專業(yè)的學(xué)者們一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。10多年前IBM（蘇黎世研究中心）、微軟等大企業(yè)就開始投入巨資研究傳感網(wǎng)，但商業(yè)收效甚微，所以大企業(yè)已經(jīng)基本不再投入做純WSN研究（哈佛大學(xué)Welsh教授語），目前WSN的研究主要還是在大學(xué)和國立研究機(jī)構(gòu)。筆者聽過Welsh教授最近關(guān)于W

8、SN的主題發(fā)言，他認(rèn)為目前企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)WSN的關(guān)注點(diǎn)完全不一樣，企業(yè)能賺錢的WSN技術(shù)對(duì)研究人員來說太簡(jiǎn)單，算不上成果，而研究機(jī)構(gòu)做的東西離實(shí)用差距又太遠(yuǎn)，波士頓市的基于哈佛WSN先進(jìn)技術(shù)的CitySense計(jì)劃（“感知波士頓”）的失敗就是例子，而美國Oklahoma市采用了更簡(jiǎn)單成熟技術(shù)的MicroCAST計(jì)劃卻獲得了成功。到目前為止，WSN研究最成功的成果可能要數(shù)加州大學(xué)伯克利分校Culler教授研究小組提出的Mote的概念和他們研制成功的Mote節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品，相關(guān)成員2003年在硅谷成立了一個(gè)名為MoteIV的公司，銷售Mote產(chǎn)品和推廣WSN應(yīng)用，但后來因經(jīng)營狀況不好而改名為Senti

9、lla，不再以WSN業(yè)務(wù)為主。筆者對(duì)WSN沒有深入的研究，但15年前筆者在美國做并行計(jì)算時(shí)，年輕的Culler教授也在做并行計(jì)算系統(tǒng)的研究，而且也算是當(dāng)時(shí)頂級(jí)的并行計(jì)算專家，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)他老先生又成了領(lǐng)導(dǎo)潮流的WSN專家，而且已經(jīng)桃李滿天下，Welsh教授就是Culler教授的學(xué)生。難怪筆者覺得“曾似相識(shí)”，現(xiàn)在WSN的研究就好象15年前學(xué)術(shù)圈里對(duì)并行計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)的研究一樣，提出了很多種技術(shù)架構(gòu)，到頭來超級(jí)并行計(jì)算機(jī)還是“返樸歸真”，采用了最簡(jiǎn)單通用的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)。WSN的研究大多還專注于網(wǎng)絡(luò)底層（包括非IP協(xié)議的ZigBee、TinyOS和基于IP的6LoWPAN等），以及電源的持久性等問題，按

10、照其目前的發(fā)展，筆者認(rèn)為WSN離真正的“物聯(lián)網(wǎng)”還很有一定距離，對(duì)像EPCGlobal中ONS和PML等物聯(lián)網(wǎng)層面的問題研究還不夠。另外，筆者認(rèn)為，WSN的研究者們太熱衷于無線技術(shù)，忽略了感知層用有線現(xiàn)場(chǎng)總線和傳輸層用長距離無線通信的組合。從實(shí)用和商業(yè)推廣的角度，這個(gè)組合早已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定和大規(guī)模應(yīng)用的水平?；贛2M的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)業(yè)界認(rèn)同的M2M理念和技術(shù)架構(gòu)覆蓋的范圍應(yīng)該是最廣泛的，包含了EPCGlobal和WSN的部分內(nèi)容，也覆蓋了有線和無線兩種通信方式，一個(gè)典型的M2M系統(tǒng)由圖4所示的幾個(gè)部分組成。M2M也覆蓋和拓展了工業(yè)信息化（兩化融合）中傳統(tǒng)的SCADA(Supervisory Co

11、ntrol And Data Acquisition系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)在工業(yè)，建筑，能源，設(shè)施管理等領(lǐng)域和現(xiàn)在的M2M系統(tǒng)一樣，行使設(shè)備數(shù)據(jù)收集和遠(yuǎn)程監(jiān)控監(jiān)測(cè)的工作。乍一看，M2M和SCADA似乎是一樣的，但由于M2M基于互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，有很多標(biāo)準(zhǔn)化的東西（如XML,WebServices/SOA等）做基礎(chǔ)，它和傳統(tǒng)的SCADA是有區(qū)別的，好多SCADA系統(tǒng)基本上還基于陳舊的C/S架構(gòu)。 M2M有如下圖所示的兩種業(yè)務(wù)模式。MVNO（移動(dòng)虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商）業(yè)務(wù)模式在中國還未形成（或政策不允許），但在美國早已經(jīng)存在，JasperWireless、Aeris等公司一直在做基于SaaS營運(yùn)的M2M業(yè)務(wù)MVNO，也就是MMO（M2M Mobile Operator）。 由于M2M/智慧地球最近的發(fā)展催生了許多新的機(jī)遇，美國各大營運(yùn)商如Verizon、ATT等以前都不直接做M2M業(yè)務(wù)，最近都紛紛成立了M2M業(yè)務(wù)部門，直接開展M2M業(yè)務(wù)，例如AT&T和Amazon合作直接支撐其Kindle電子閱讀器無線接入服務(wù)。結(jié)果迫使一些原來的MVNO成了MVNE，JasperWireless就是例子，ATT&T正好采用了JasperWireless平臺(tái)。在中國，三大營運(yùn)商從一開始就直