第6章SOA在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用課件

第6章SOA在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1SOA概述及相關(guān)技術(shù)6.2Web服務(wù)的介紹6.3基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用6.4第6章SOA在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1.1物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)分類

隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入研究和應(yīng)用的普及，物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)也呈現(xiàn)出種類多樣。

目前可以納入物聯(lián)網(wǎng)范圍的應(yīng)用很多，分類方式也很多，按照技術(shù)特征可以把物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)大致分為4類：身份

相關(guān)業(yè)務(wù)、信息匯聚型業(yè)務(wù)、協(xié)同感知類業(yè)務(wù)及泛在服務(wù)業(yè)務(wù)。6.1物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1.1物聯(lián)網(wǎng)的業(yè) ①身份相關(guān)業(yè)務(wù)主要是利用射頻標(biāo)志（RFID）、二維碼、條碼等可以標(biāo)志身

份的技術(shù)，并基于身份所提供的各類

服務(wù)。 ①身份相關(guān)業(yè)務(wù)主要是利用射頻標(biāo)志

②信息匯聚型業(yè)務(wù)主要是由物聯(lián)網(wǎng)終端采集、處理、經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)上報(bào)數(shù)據(jù)，由物聯(lián)網(wǎng)平臺處理，提交給具體的應(yīng)用和服務(wù)，由物聯(lián)網(wǎng)平臺統(tǒng)一對物聯(lián)網(wǎng)終端、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)，以及第三方進(jìn)行統(tǒng)一管理。 ②信息匯聚型業(yè)務(wù)主要是由物聯(lián)網(wǎng)終端采集、處理、經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)

③協(xié)同感知類業(yè)務(wù)是隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用應(yīng)該能夠擔(dān)負(fù)起更為重要的任務(wù)和更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)和服務(wù)。 ③協(xié)同感知類業(yè)務(wù)是隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用應(yīng)該能夠擔(dān)

④泛在服務(wù)業(yè)務(wù)以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物都能順暢地通信為目標(biāo)，這是人類通信服務(wù)的極致。 ④泛在服務(wù)業(yè)務(wù)以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，6.1.2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

人與物之間的交流最好的方式是即時(shí)通信系統(tǒng)，它包含了服務(wù)器和客戶端并遵循點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)架構(gòu)。

服務(wù)器的主要作用是傳遞消息，客戶端的主要作用是存儲消息。6.1.2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 人與物之間的交流最

消息格式遵循可擴(kuò)展通信和表示協(xié)議。

一個(gè)即時(shí)通信客戶端能直接與人或物進(jìn)行交流，我們可以稱它為一個(gè)即時(shí)通信代理。

圖6-1所示為給出了即時(shí)通信系統(tǒng)的架構(gòu)。 消息格式遵循可擴(kuò)展通信和表示協(xié)議。圖6-1即時(shí)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖6-1即時(shí)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在局域網(wǎng)中，人們用一個(gè)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的即時(shí)通信代理，它們通過即時(shí)通信服務(wù)器連接設(shè)備，服務(wù)和物體。

當(dāng)人們在室外的時(shí)候，他們用一個(gè)運(yùn)行在移動手機(jī)或是PDA上的移動即時(shí)通信客戶端與其他設(shè)備、服務(wù)、物體進(jìn)行通信。 在局域網(wǎng)中，人們用一個(gè)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的即時(shí)通信代理，圖6-2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景1的通信時(shí)序圖圖6-2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景1的通信時(shí)序圖圖6-3物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景2的通信時(shí)序圖圖6-3物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景2的通信時(shí)序圖圖6-4物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景3的通信時(shí)序圖圖6-4物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景3的通信時(shí)序圖6.2SOA概述及相關(guān)技術(shù)6.2.1SOA概念

面向服務(wù)的體系架構(gòu)（Service-OrientedArchitecture，SOA）也叫面向服務(wù)架構(gòu)，是指為了解決在Internet環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，通過連接能完成特定任務(wù)的獨(dú)立功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)，是面向服務(wù)方法的成功架構(gòu)。6.2SOA概述及相關(guān)技術(shù)6.2.1SOA概念 SOA的概念最初由Gartner公司提出，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和市場環(huán)境尚不具備真正實(shí)施SOA的條件，因此當(dāng)時(shí)SOA并未引起人們的廣泛關(guān)注，SOA在當(dāng)時(shí)沉寂了一段時(shí)間。 SOA的概念最初由Gartner公司提出，由于當(dāng)時(shí)

伴隨著Internet的浪潮，越來越多的企業(yè)將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到Internet領(lǐng)域，帶動了電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展。

為了能夠?qū)⒐镜臉I(yè)務(wù)打包成獨(dú)立的、具有很強(qiáng)伸縮性的基于Internet的服務(wù)，人們提出了Web服務(wù)的概念，這可以說是SOA的開始。 伴隨著Internet的浪潮，越來越多的企業(yè)將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn) Web服務(wù)開始流行以后，Internet迅速出現(xiàn)了大量的基于不同平臺和語言開發(fā)的Web服務(wù)組件。

為了能夠有效地對這些數(shù)目眾多的組件進(jìn)行管理，人們迫切需要找到一種新的面向服務(wù)的分布式Web計(jì)算架構(gòu)。 Web服務(wù)開始流行以后，Internet迅速出現(xiàn)了大

該架構(gòu)要能夠使這些由不同組織開發(fā)的Web服務(wù)能夠相互學(xué)習(xí)和交互，保障安全以及兼顧復(fù)用性和可管理性。

由此，人們重新找回面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），并賦予其時(shí)代的特征。 該架構(gòu)要能夠使這些由不同組織開發(fā)的Web服務(wù)能夠相互

需求推動技術(shù)進(jìn)步，正是這種強(qiáng)烈的市場需求，使得SOA再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

回顧SOA發(fā)展歷程，可以將其大致分為3個(gè)階段。

下面將分別介紹每個(gè)階段的重要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 需求推動技術(shù)進(jìn)步，正是這種強(qiáng)烈的市場需求，使得SOA1．孕育階段

這一階段以XML技術(shù)為標(biāo)志，擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）系W3C所創(chuàng)建，源自流行的標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言（SGML），它在20世紀(jì)60年代后期就已存在。

這是廣泛使用的元語言，允許組織增加原始文檔數(shù)據(jù)。1．孕育階段 這一階段以XML技術(shù)為標(biāo)志，擴(kuò)展標(biāo)記語言2．發(fā)展之初

在2000年，W3C接受了一項(xiàng)關(guān)于簡單對象訪問協(xié)議（SOAP）規(guī)范的提案。

這個(gè)規(guī)范本來設(shè)計(jì)用于專有RPC通信。

想法是對于在構(gòu)件間傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)可以序列化成XML，之后傳送，然后序列化成其原生格式。2．發(fā)展之初 在2000年，W3C接受了一項(xiàng)關(guān)于簡單對3．成長階段

典型的SOA中共有以下3種常用的角色。①服務(wù)提供者②服務(wù)注冊中心③服務(wù)請求者3．成長階段 典型的SOA中共有以下3種常用的角色。 SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，共同支持業(yè)務(wù)。 SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱6.2.2SOA的標(biāo)準(zhǔn)1．XML標(biāo)準(zhǔn)集2．Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)集3．SOA參考模型6.2.2SOA的標(biāo)準(zhǔn)1．XML標(biāo)準(zhǔn)集圖6-5SOA參考模型與其他應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)圖6-5SOA參考模型與其他應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)6.2.3SOA的貢獻(xiàn)及發(fā)展趨勢1．結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織2．開放SOA協(xié)作組織3．萬維網(wǎng)聯(lián)盟4．Web服務(wù)互操作組織5．Internet工程任務(wù)組織6.2.3SOA的貢獻(xiàn)及發(fā)展趨勢1．結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組6.3Web服務(wù)的介紹6.3.1Web服務(wù)的相關(guān)技術(shù)1．XML2．SOAP3．WSDL4．UDDI6.3Web服務(wù)的介紹6.3.1Web服務(wù)的相關(guān)技術(shù) SOA是一種企業(yè)架構(gòu)，因此，它是從企業(yè)的需求開始的。

但是，SOA和其他企業(yè)架構(gòu)方法的不同之處在于SOA提供的業(yè)務(wù)敏捷性。 SOA是一種企業(yè)架構(gòu)，因此，它是從企業(yè)的需求開始的。

業(yè)務(wù)敏捷性是指企業(yè)對變更，快速和有效地進(jìn)行響應(yīng)、并且利用變更來得到競爭優(yōu)勢的能力。

對架構(gòu)設(shè)計(jì)師來說，創(chuàng)建一個(gè)業(yè)務(wù)敏捷的架構(gòu)意味著創(chuàng)建這樣一個(gè)IT架構(gòu)，它可以滿足當(dāng)前還未知的業(yè)務(wù)需求。 業(yè)務(wù)敏捷性是指企業(yè)對變更，快速和有效地進(jìn)行響應(yīng)、并且

要滿足這種業(yè)務(wù)敏捷性，SOA的實(shí)踐必須遵循以下原則。（1）業(yè)務(wù)驅(qū)動服務(wù)，服務(wù)驅(qū)動技術(shù)（2）業(yè)務(wù)敏捷是基本的業(yè)務(wù)需求 要滿足這種業(yè)務(wù)敏捷性，SOA的實(shí)踐必須遵循以下原圖6-6SOA的體系結(jié)構(gòu)元素圖6-6SOA的體系結(jié)構(gòu)元素 SOA堆棧分成兩半，左邊的一半集中于體系結(jié)構(gòu)的功能性方面，而右邊的一半集中于體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量方面。

現(xiàn)將這兩方面詳細(xì)介紹如下。（1）功能性方面（2）服務(wù)質(zhì)量方面 SOA堆棧分成兩半，左邊的一半集中于體系結(jié)構(gòu)的功能性 SOA的優(yōu)點(diǎn)可概括以下6點(diǎn)：

①編碼靈活性，可基于模塊化的低層服務(wù)、采用不同組合方式創(chuàng)建高層服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)重用，這些都體現(xiàn)了編碼的靈活性。此外，由于服務(wù)使用者不直接訪問服務(wù)提供者，這種服務(wù)實(shí)現(xiàn)方式本身也可以靈活使用。 SOA的優(yōu)點(diǎn)可概括以下6點(diǎn)：

②明確開發(fā)人員角色，例如，熟悉BES的開發(fā)人員可以集中精力在重用訪問層，協(xié)調(diào)層開發(fā)人員則無須特別了解BES的實(shí)現(xiàn)，而將精力放在解決高價(jià)值的業(yè)務(wù)問題上。 ②明確開發(fā)人員角色，例如，熟悉BES的開發(fā)人員可以集中精力

③支持多種客戶類型，借助精確定義的服務(wù)接口和對XML、Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的支持，可以支持多種客戶類型，包括PDA、手機(jī)等新型訪問渠道。 ③支持多種客戶類型，借助精確定義的服務(wù)接口和對XML、We

④更易維護(hù)，服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系及對開放標(biāo)準(zhǔn)的采用確保了該特性的實(shí)現(xiàn)。 ④更易維護(hù)，服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系及對開放標(biāo)

⑤更好的伸縮性，依靠服務(wù)設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署所采用的架構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)伸縮性。服務(wù)提供者可以彼此獨(dú)立調(diào)整，以滿足服務(wù)需求。 ⑤更好的伸縮性，依靠服務(wù)設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署所采用的架構(gòu)模型實(shí)

⑥更高的可用性，該特性在服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系上得以體現(xiàn)。使用者無須了解提供者的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這樣服務(wù)提供者就可以在Web邏輯集群環(huán)境中靈活部署，使用者可以被轉(zhuǎn)接到可用的例程上。 ⑥更高的可用性，該特性在服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān) SOA強(qiáng)調(diào)松散耦合，強(qiáng)調(diào)跨平臺集成，這與模型驅(qū)動的架構(gòu)和開發(fā)不謀而合。

模型驅(qū)動的架構(gòu)和開發(fā)（ModelDrivenArchitecture，MDA以及ModelDrivenDevelopment，MDD）并沒有把業(yè)務(wù)模型和平臺無關(guān)模型分開來，而是把平臺無關(guān)模型作為起點(diǎn)。 SOA強(qiáng)調(diào)松散耦合，強(qiáng)調(diào)跨平臺集成，這與模型驅(qū)動的 MDA由提出CORBA的模型提出。 MDA認(rèn)為架構(gòu)設(shè)計(jì)者首先要對待創(chuàng)建的系統(tǒng)有一個(gè)形式化的UML的模型。 MDA由提出CORBA的模型提出。 MDA認(rèn)為 MDA首先給出一個(gè)平臺無關(guān)的模型來表示系統(tǒng)的功能需求和用例，根據(jù)系統(tǒng)搭建的平臺，架構(gòu)設(shè)計(jì)者可以由這個(gè)平臺無關(guān)的模型得到平臺相關(guān)的模型，這些平臺相關(guān)模型足夠詳細(xì)，以至于可以用來直接生成需要的代碼。 MDA首先給出一個(gè)平臺無關(guān)的模型來表示系統(tǒng)的功能需

基于MDA的思想，利用MDD方式，可以對SOA進(jìn)行建模，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各種形式的模型轉(zhuǎn)換或擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)SOA。

物聯(lián)網(wǎng)是在Internet的基礎(chǔ)上，利用無線射頻識別（Radio，RFID）、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。 基于MDA的思想，利用MDD方式，可以對SOA進(jìn)行6.3.2基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)基本框架

實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中通常包含不同硬件和軟件類型，數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議通常也存在多種標(biāo)準(zhǔn)兼容性的問題，物聯(lián)網(wǎng)為這些基礎(chǔ)設(shè)備提供了信息標(biāo)識，這些帶有RFID的嵌入式設(shè)備可以作為生產(chǎn)者同時(shí)也可以作為消費(fèi)者出現(xiàn)。6.3.2基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)基本框架 實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐

但對于服務(wù)的整合、兼容各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需要借助面向服務(wù)架構(gòu)。

因此，本小節(jié)提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架，如圖6-7所示。 但對于服務(wù)的整合、兼容各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需要借助面向服圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架

圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA3層架構(gòu)細(xì)分為6層體系。

服務(wù)提供者（即生產(chǎn)者）可以是利用了RFID技術(shù)的各類設(shè)備，可以是產(chǎn)品、計(jì)劃以及生產(chǎn)設(shè)備，具備了RFID功能的設(shè)備或者產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將在企業(yè)規(guī)定的產(chǎn)品生命周期內(nèi)被全程跟蹤。 圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架

需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種感知設(shè)備皆可應(yīng)用此處。

數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第1層，這層將負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)信息的安全驗(yàn)證，對受“污染”的數(shù)據(jù)進(jìn)行排除和過濾，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。 需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種感知設(shè)備皆可應(yīng)

為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性和標(biāo)準(zhǔn)化處理，為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一利用提供可能。 為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)

圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA3層架構(gòu)細(xì)分為6層體系。

服務(wù)提供者（即生產(chǎn)者）可以是利用了RFID技術(shù)的各類設(shè)備，可以是產(chǎn)品、計(jì)劃以及生產(chǎn)設(shè)備，具備了RFID功能的設(shè)備或者產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將在企業(yè)規(guī)定的產(chǎn)品生命周期內(nèi)被全程跟蹤。 圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA

需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種

感知設(shè)備皆可應(yīng)用此處。

數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第1層，這層

將負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)信息的安全驗(yàn)證，對受“污染”的數(shù)據(jù)進(jìn)行排除和過濾，保證數(shù)據(jù)的完整性和

安全性。 需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種

為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性和標(biāo)準(zhǔn)化處理，為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一利用提供可能。 為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)圖6-8開發(fā)平臺框架圖6-8開發(fā)平臺框架6.3.3物理層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

傳感器作為信息采集系統(tǒng)中的一種前置部件，也是物理層的主要組成部分。

每種傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的傳感器數(shù)目和類型都不相同。6.3.3物理層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 傳感器作為信息采集

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用的普及，世界上傳感器種類不斷增加，品種繁多。

所以，針對每一類型的具體傳感器進(jìn)行服務(wù)定義是不實(shí)際的。

只能給傳感器服務(wù)一個(gè)抽象的定義，從而更好地做到業(yè)務(wù)需求與技術(shù)能力的相互配合。 隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用的普及，世界上傳感器種類

但同時(shí)，又不能脫離傳感器檢測物理參數(shù)提供環(huán)境信息的這一應(yīng)用特性，詳見本書第3章。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點(diǎn)一般由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊4部分組成。 但同時(shí)，又不能脫離傳感器檢測物理參數(shù)提供環(huán)境信息的這

傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)視區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集的信息可以包含溫度、濕度、光強(qiáng)度、加速度、大氣壓力等；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務(wù)管理等；數(shù)據(jù)通信模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源管理模塊選通所用到的傳感器，節(jié)點(diǎn)電源由兩節(jié)1.5V堿性電池組成，今后對電池體積的減少顯然是一個(gè)重要的指標(biāo)。 傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)視區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集

隨著IEEE/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，世界各大無線芯片廠商陸續(xù)推出了支持該標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片。

這些芯片大都集成了該標(biāo)準(zhǔn)的物理層功能，可作為傳感器節(jié)點(diǎn)的通信模塊。

采用微控制器作為處理模塊實(shí)現(xiàn)MAC層功能。 隨著IEEE/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，世界各大無線

無線收發(fā)芯片的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素。①頻段②調(diào)制方式 無線收發(fā)芯片的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素。6.3.4傳感層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

傳感層包括了傳感器操作系統(tǒng)和一些傳感器的應(yīng)用。6.3.4傳感層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 傳感層包括了傳感器1．傳感器操作系統(tǒng)

開放式的傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（OSWA）具有異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)的處理能力，可以采取完全不同的通信協(xié)議，包括無線電、藍(lán)牙、ZigBee/IEEE802.11.4這些協(xié)議。1．傳感器操作系統(tǒng) 開放式的傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（OSWA

傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在很大程度上消除了開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序和分析各種協(xié)議棧的工作，是為了集中發(fā)展更高層次的中間件。 傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在很大程度上消除了開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序

對于處理大量的傳感器觀測和傳感器信息相關(guān)的數(shù)據(jù)的目的來說，持久性問題是一個(gè)重要方面。

因?yàn)樵诜?wù)之間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式是XML數(shù)據(jù)，它符合O&M和SenserML模式，轉(zhuǎn)換包括XML、JAVA對象和相關(guān)的數(shù)據(jù)庫之間不同的數(shù)據(jù)形式。 對于處理大量的傳感器觀測和傳感器信息相關(guān)的數(shù)據(jù)的目的6.3.5服務(wù)層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

在服務(wù)層中有許多重要的服務(wù)，如SensorCollectionService（SCS）、SensorPlanningService（SPS）、WebNotificationService

（WNS）。6.3.5服務(wù)層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 在服務(wù)層中有許多

傳感器采集服務(wù)（SCS）用來從傳感器中獲取監(jiān)測值或是傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

傳感器策劃服務(wù)（SPS）用來提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口來處理資產(chǎn)管理（AM），可以標(biāo)識、使用和管理可用的信息資源（傳感器，傳感器平臺）以達(dá)到信息收集（客戶的收集請求）的目的。 傳感器采集服務(wù)（SCS）用來從傳感器中獲取監(jiān)測值或圖6-9傳感器采集服務(wù)框架圖6-9傳感器采集服務(wù)框架圖6-10傳感器策劃服務(wù)架構(gòu)圖6-10傳感器策劃服務(wù)架構(gòu)圖6-11Web通知服務(wù)框架圖6-11Web通知服務(wù)框架6.3.6應(yīng)用層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

應(yīng)用層主要依靠傳感器開發(fā)工具或是第三方工具開發(fā)更高級別的應(yīng)用即服務(wù)，這些都是與我們息息相關(guān)的服務(wù)，例如，天氣預(yù)報(bào)、海嘯監(jiān)測、污染監(jiān)測、智能家居、智能交通、智能醫(yī)療等，關(guān)于這些應(yīng)用我們將會在第8章有詳細(xì)的描述。6.3.6應(yīng)用層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 應(yīng)用層主要依靠傳感 OA的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以服務(wù)為基礎(chǔ)，

通過服務(wù)的交互來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)、松耦合集成，極大地降低了復(fù)雜性與成本。

服務(wù)提供者將可用的商務(wù)過程或信息封裝成服務(wù)，用獨(dú)立于平臺和語言的方式定義對內(nèi)和對外的接口，再把接口的描述信息發(fā)布到服務(wù)注冊中心，并動態(tài)地響應(yīng)對自己服務(wù)的請求和調(diào)用。 OA的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以服務(wù)為基礎(chǔ)，

服務(wù)注冊中心接受服務(wù)提供者注冊所發(fā)布的服務(wù)，并對已經(jīng)注冊的服務(wù)進(jìn)行分類，同時(shí)為服務(wù)請求者提供對信息的查詢；服務(wù)請求者利用服務(wù)注冊中心查找服務(wù)，找到后動態(tài)綁定到相關(guān)服務(wù)，并調(diào)用該服務(wù)。由此可知，SOA的核心就是重用和互操作。 服務(wù)注冊中心接受服務(wù)提供者注冊所發(fā)布的服務(wù)，并對已經(jīng)圖6-12服務(wù)構(gòu)造圖圖6-12服務(wù)構(gòu)造圖6.3.7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢 SOA是近年來IT業(yè)界的熱點(diǎn)，其受關(guān)注度甚至超過云計(jì)算。 SOA與物聯(lián)網(wǎng)的焦點(diǎn)都是信息集成，目標(biāo)是消除信息孤島（信息孤島是指相互之間的功能上不關(guān)聯(lián)互助，信息不共享互換以及信息與業(yè)務(wù)流程和應(yīng)用相互脫節(jié)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)泛在的互連互通。6.3.7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢 SOA是近年

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的要點(diǎn)是要消除“物—物相連的信息孤島”，而SOA的目標(biāo)是要消除IT信息孤島。 SOA作為重要的應(yīng)用集成中間件技術(shù)，必然是物聯(lián)網(wǎng)所依賴的重要技術(shù)之一。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的要點(diǎn)是要消除“物—物相連的信息孤島”，而 SOA將各種應(yīng)用或子系統(tǒng)看成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的、自包含并良好定義的服務(wù)或組件，通過把這些服務(wù)進(jìn)行組裝，統(tǒng)一注冊，并在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)布，讓（泛在）網(wǎng)絡(luò)上的別的應(yīng)用能夠查詢、發(fā)現(xiàn)和調(diào)用這些服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用集成或構(gòu)成新的應(yīng)用。 SOA將各種應(yīng)用或子系統(tǒng)看成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的、 SOA（包括相關(guān)的WebService、SOAP、SCA等理念）的出現(xiàn)，一統(tǒng)了CORBA、.NET、JavaEE乃至LAMP（Linux、Apache、MySQL、Perl/PHP/Python）等幾大技術(shù)陣營多年來“水

火不相容”的“不妥協(xié)”競爭局面，這也是物

聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展值得借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。 SOA（包括相關(guān)的WebService、SOAP SOA的愿景同樣是實(shí)現(xiàn)“無處不在”的泛在計(jì)算和服務(wù)。 SODA是一個(gè)由IBM和美國Florida大學(xué)發(fā)起的倡議和聯(lián)盟，通過引入基于服務(wù)（SOA）的編程模型，以規(guī)范和簡化智能設(shè)備與企業(yè)應(yīng)用的集成。 SOA的愿景同樣是實(shí)現(xiàn)“無處不在”的泛在計(jì)算和服務(wù) SODA致力于充分利用嵌入式系統(tǒng)和IT領(lǐng)域已有的標(biāo)準(zhǔn)，為智能設(shè)備與SOA技術(shù)的融合提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺。 SODA的目標(biāo)是讓軟件開發(fā)者能夠像用SOA技術(shù)實(shí)現(xiàn)IT業(yè)務(wù)集成那樣在諸如遠(yuǎn)程醫(yī)療、軍事以及RFID等物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與傳感器和執(zhí)行器的集成。 SODA致力于充分利用嵌入式系統(tǒng)和IT領(lǐng)域已有的標(biāo)

在SODA的系統(tǒng)架構(gòu)中，設(shè)備集成接口

定義是關(guān)鍵，也就是所謂的API（ApplicationProgrammingInterface）和設(shè)備描述語言（DeviceDescriptionLanguage）的定義。

由于末端設(shè)備對實(shí)時(shí)性以及大小要求較高，一般用REST而不是用SOAP來定義和實(shí)現(xiàn)WebServices接口。 在SODA的系統(tǒng)架構(gòu)中，設(shè)備集成接口6.4基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用6.4.1對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的查詢1．強(qiáng)化查詢和幫助2．服務(wù)類型查找6.4基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用6.4.1對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)圖6-13尋找服務(wù)類型圖6-13尋找服務(wù)類型圖6-14現(xiàn)實(shí)世界服務(wù)搜索和配置過程圖6-14現(xiàn)實(shí)世界服務(wù)搜索和配置過程

圖6-15基于查詢策略和模板軟件設(shè)計(jì)模式的概述

圖6-15基于查詢策略和模板軟件設(shè)計(jì)模式的概述6.4.2對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的搜索與選擇

現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)備是不穩(wěn)定的，如經(jīng)常連接上了然后斷開，因此，我們需要從實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)服務(wù)類型服務(wù)。

候選搜索（圖6-14中的步驟②）模型發(fā)現(xiàn)正在運(yùn)行的服務(wù)的實(shí)例。6.4.2對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的搜索與選擇 現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)備

在第一步是為開發(fā)人員通過瀏覽他們的詳細(xì)資料選擇合適的類型服務(wù)（圖6-16中的步驟①）。

圖6-16所示為排序和可選配置服務(wù)實(shí)例，另外，開發(fā)人員可以選擇在查詢過程中的所有檢索類型。 在第一步是為開發(fā)人員通過瀏覽他們的詳細(xì)資料選擇合適的圖6-16排序和可選配置服務(wù)實(shí)例圖6-16排序和可選配置服務(wù)實(shí)例1．語境提取2．搜索服務(wù)實(shí)例3．服務(wù)實(shí)例排序1．語境提取6.4.3對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的發(fā)現(xiàn)

如果沒有發(fā)現(xiàn)運(yùn)行服務(wù)的實(shí)例，按需配置服務(wù)將首先積極地嘗試在網(wǎng)絡(luò)上與服務(wù)實(shí)例的匹配。

如果這也失敗了，安裝服務(wù)將選擇合適的設(shè)備進(jìn)行。1．設(shè)備的服務(wù)發(fā)現(xiàn)2．在設(shè)備上加注所需服務(wù)6.4.3對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的發(fā)現(xiàn) 如果沒有發(fā)現(xiàn)運(yùn)行服第6章SOA在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1SOA概述及相關(guān)技術(shù)6.2Web服務(wù)的介紹6.3基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用6.4第6章SOA在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1.1物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)分類

隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入研究和應(yīng)用的普及，物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)也呈現(xiàn)出種類多樣。

目前可以納入物聯(lián)網(wǎng)范圍的應(yīng)用很多，分類方式也很多，按照技術(shù)特征可以把物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)大致分為4類：身份

相關(guān)業(yè)務(wù)、信息匯聚型業(yè)務(wù)、協(xié)同感知類業(yè)務(wù)及泛在服務(wù)業(yè)務(wù)。6.1物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的介紹及發(fā)展?fàn)顩r6.1.1物聯(lián)網(wǎng)的業(yè) ①身份相關(guān)業(yè)務(wù)主要是利用射頻標(biāo)志（RFID）、二維碼、條碼等可以標(biāo)志身

份的技術(shù)，并基于身份所提供的各類

服務(wù)。 ①身份相關(guān)業(yè)務(wù)主要是利用射頻標(biāo)志

②信息匯聚型業(yè)務(wù)主要是由物聯(lián)網(wǎng)終端采集、處理、經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)上報(bào)數(shù)據(jù)，由物聯(lián)網(wǎng)平臺處理，提交給具體的應(yīng)用和服務(wù)，由物聯(lián)網(wǎng)平臺統(tǒng)一對物聯(lián)網(wǎng)終端、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)，以及第三方進(jìn)行統(tǒng)一管理。 ②信息匯聚型業(yè)務(wù)主要是由物聯(lián)網(wǎng)終端采集、處理、經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)

③協(xié)同感知類業(yè)務(wù)是隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用應(yīng)該能夠擔(dān)負(fù)起更為重要的任務(wù)和更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)和服務(wù)。 ③協(xié)同感知類業(yè)務(wù)是隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用應(yīng)該能夠擔(dān)

④泛在服務(wù)業(yè)務(wù)以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物都能順暢地通信為目標(biāo)，這是人類通信服務(wù)的極致。 ④泛在服務(wù)業(yè)務(wù)以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，6.1.2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

人與物之間的交流最好的方式是即時(shí)通信系統(tǒng)，它包含了服務(wù)器和客戶端并遵循點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)架構(gòu)。

服務(wù)器的主要作用是傳遞消息，客戶端的主要作用是存儲消息。6.1.2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 人與物之間的交流最

消息格式遵循可擴(kuò)展通信和表示協(xié)議。

一個(gè)即時(shí)通信客戶端能直接與人或物進(jìn)行交流，我們可以稱它為一個(gè)即時(shí)通信代理。

圖6-1所示為給出了即時(shí)通信系統(tǒng)的架構(gòu)。 消息格式遵循可擴(kuò)展通信和表示協(xié)議。圖6-1即時(shí)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖6-1即時(shí)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在局域網(wǎng)中，人們用一個(gè)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的即時(shí)通信代理，它們通過即時(shí)通信服務(wù)器連接設(shè)備，服務(wù)和物體。

當(dāng)人們在室外的時(shí)候，他們用一個(gè)運(yùn)行在移動手機(jī)或是PDA上的移動即時(shí)通信客戶端與其他設(shè)備、服務(wù)、物體進(jìn)行通信。 在局域網(wǎng)中，人們用一個(gè)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的即時(shí)通信代理，圖6-2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景1的通信時(shí)序圖圖6-2物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景1的通信時(shí)序圖圖6-3物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景2的通信時(shí)序圖圖6-3物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景2的通信時(shí)序圖圖6-4物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景3的通信時(shí)序圖圖6-4物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景3的通信時(shí)序圖6.2SOA概述及相關(guān)技術(shù)6.2.1SOA概念

面向服務(wù)的體系架構(gòu)（Service-OrientedArchitecture，SOA）也叫面向服務(wù)架構(gòu)，是指為了解決在Internet環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，通過連接能完成特定任務(wù)的獨(dú)立功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)，是面向服務(wù)方法的成功架構(gòu)。6.2SOA概述及相關(guān)技術(shù)6.2.1SOA概念 SOA的概念最初由Gartner公司提出，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和市場環(huán)境尚不具備真正實(shí)施SOA的條件，因此當(dāng)時(shí)SOA并未引起人們的廣泛關(guān)注，SOA在當(dāng)時(shí)沉寂了一段時(shí)間。 SOA的概念最初由Gartner公司提出，由于當(dāng)時(shí)

伴隨著Internet的浪潮，越來越多的企業(yè)將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到Internet領(lǐng)域，帶動了電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展。

為了能夠?qū)⒐镜臉I(yè)務(wù)打包成獨(dú)立的、具有很強(qiáng)伸縮性的基于Internet的服務(wù)，人們提出了Web服務(wù)的概念，這可以說是SOA的開始。 伴隨著Internet的浪潮，越來越多的企業(yè)將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn) Web服務(wù)開始流行以后，Internet迅速出現(xiàn)了大量的基于不同平臺和語言開發(fā)的Web服務(wù)組件。

為了能夠有效地對這些數(shù)目眾多的組件進(jìn)行管理，人們迫切需要找到一種新的面向服務(wù)的分布式Web計(jì)算架構(gòu)。 Web服務(wù)開始流行以后，Internet迅速出現(xiàn)了大

該架構(gòu)要能夠使這些由不同組織開發(fā)的Web服務(wù)能夠相互學(xué)習(xí)和交互，保障安全以及兼顧復(fù)用性和可管理性。

由此，人們重新找回面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），并賦予其時(shí)代的特征。 該架構(gòu)要能夠使這些由不同組織開發(fā)的Web服務(wù)能夠相互

需求推動技術(shù)進(jìn)步，正是這種強(qiáng)烈的市場需求，使得SOA再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

回顧SOA發(fā)展歷程，可以將其大致分為3個(gè)階段。

下面將分別介紹每個(gè)階段的重要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 需求推動技術(shù)進(jìn)步，正是這種強(qiáng)烈的市場需求，使得SOA1．孕育階段

這一階段以XML技術(shù)為標(biāo)志，擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）系W3C所創(chuàng)建，源自流行的標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言（SGML），它在20世紀(jì)60年代后期就已存在。

這是廣泛使用的元語言，允許組織增加原始文檔數(shù)據(jù)。1．孕育階段 這一階段以XML技術(shù)為標(biāo)志，擴(kuò)展標(biāo)記語言2．發(fā)展之初

在2000年，W3C接受了一項(xiàng)關(guān)于簡單對象訪問協(xié)議（SOAP）規(guī)范的提案。

這個(gè)規(guī)范本來設(shè)計(jì)用于專有RPC通信。

想法是對于在構(gòu)件間傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)可以序列化成XML，之后傳送，然后序列化成其原生格式。2．發(fā)展之初 在2000年，W3C接受了一項(xiàng)關(guān)于簡單對3．成長階段

典型的SOA中共有以下3種常用的角色。①服務(wù)提供者②服務(wù)注冊中心③服務(wù)請求者3．成長階段 典型的SOA中共有以下3種常用的角色。 SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，共同支持業(yè)務(wù)。 SOA是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱6.2.2SOA的標(biāo)準(zhǔn)1．XML標(biāo)準(zhǔn)集2．Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)集3．SOA參考模型6.2.2SOA的標(biāo)準(zhǔn)1．XML標(biāo)準(zhǔn)集圖6-5SOA參考模型與其他應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)圖6-5SOA參考模型與其他應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)6.2.3SOA的貢獻(xiàn)及發(fā)展趨勢1．結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織2．開放SOA協(xié)作組織3．萬維網(wǎng)聯(lián)盟4．Web服務(wù)互操作組織5．Internet工程任務(wù)組織6.2.3SOA的貢獻(xiàn)及發(fā)展趨勢1．結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組6.3Web服務(wù)的介紹6.3.1Web服務(wù)的相關(guān)技術(shù)1．XML2．SOAP3．WSDL4．UDDI6.3Web服務(wù)的介紹6.3.1Web服務(wù)的相關(guān)技術(shù) SOA是一種企業(yè)架構(gòu)，因此，它是從企業(yè)的需求開始的。

但是，SOA和其他企業(yè)架構(gòu)方法的不同之處在于SOA提供的業(yè)務(wù)敏捷性。 SOA是一種企業(yè)架構(gòu)，因此，它是從企業(yè)的需求開始的。

業(yè)務(wù)敏捷性是指企業(yè)對變更，快速和有效地進(jìn)行響應(yīng)、并且利用變更來得到競爭優(yōu)勢的能力。

對架構(gòu)設(shè)計(jì)師來說，創(chuàng)建一個(gè)業(yè)務(wù)敏捷的架構(gòu)意味著創(chuàng)建這樣一個(gè)IT架構(gòu)，它可以滿足當(dāng)前還未知的業(yè)務(wù)需求。 業(yè)務(wù)敏捷性是指企業(yè)對變更，快速和有效地進(jìn)行響應(yīng)、并且

要滿足這種業(yè)務(wù)敏捷性，SOA的實(shí)踐必須遵循以下原則。（1）業(yè)務(wù)驅(qū)動服務(wù)，服務(wù)驅(qū)動技術(shù)（2）業(yè)務(wù)敏捷是基本的業(yè)務(wù)需求 要滿足這種業(yè)務(wù)敏捷性，SOA的實(shí)踐必須遵循以下原圖6-6SOA的體系結(jié)構(gòu)元素圖6-6SOA的體系結(jié)構(gòu)元素 SOA堆棧分成兩半，左邊的一半集中于體系結(jié)構(gòu)的功能性方面，而右邊的一半集中于體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量方面。

現(xiàn)將這兩方面詳細(xì)介紹如下。（1）功能性方面（2）服務(wù)質(zhì)量方面 SOA堆棧分成兩半，左邊的一半集中于體系結(jié)構(gòu)的功能性 SOA的優(yōu)點(diǎn)可概括以下6點(diǎn)：

①編碼靈活性，可基于模塊化的低層服務(wù)、采用不同組合方式創(chuàng)建高層服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)重用，這些都體現(xiàn)了編碼的靈活性。此外，由于服務(wù)使用者不直接訪問服務(wù)提供者，這種服務(wù)實(shí)現(xiàn)方式本身也可以靈活使用。 SOA的優(yōu)點(diǎn)可概括以下6點(diǎn)：

②明確開發(fā)人員角色，例如，熟悉BES的開發(fā)人員可以集中精力在重用訪問層，協(xié)調(diào)層開發(fā)人員則無須特別了解BES的實(shí)現(xiàn)，而將精力放在解決高價(jià)值的業(yè)務(wù)問題上。 ②明確開發(fā)人員角色，例如，熟悉BES的開發(fā)人員可以集中精力

③支持多種客戶類型，借助精確定義的服務(wù)接口和對XML、Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的支持，可以支持多種客戶類型，包括PDA、手機(jī)等新型訪問渠道。 ③支持多種客戶類型，借助精確定義的服務(wù)接口和對XML、We

④更易維護(hù)，服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系及對開放標(biāo)準(zhǔn)的采用確保了該特性的實(shí)現(xiàn)。 ④更易維護(hù)，服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系及對開放標(biāo)

⑤更好的伸縮性，依靠服務(wù)設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署所采用的架構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)伸縮性。服務(wù)提供者可以彼此獨(dú)立調(diào)整，以滿足服務(wù)需求。 ⑤更好的伸縮性，依靠服務(wù)設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署所采用的架構(gòu)模型實(shí)

⑥更高的可用性，該特性在服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系上得以體現(xiàn)。使用者無須了解提供者的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這樣服務(wù)提供者就可以在Web邏輯集群環(huán)境中靈活部署，使用者可以被轉(zhuǎn)接到可用的例程上。 ⑥更高的可用性，該特性在服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān) SOA強(qiáng)調(diào)松散耦合，強(qiáng)調(diào)跨平臺集成，這與模型驅(qū)動的架構(gòu)和開發(fā)不謀而合。

模型驅(qū)動的架構(gòu)和開發(fā)（ModelDrivenArchitecture，MDA以及ModelDrivenDevelopment，MDD）并沒有把業(yè)務(wù)模型和平臺無關(guān)模型分開來，而是把平臺無關(guān)模型作為起點(diǎn)。 SOA強(qiáng)調(diào)松散耦合，強(qiáng)調(diào)跨平臺集成，這與模型驅(qū)動的 MDA由提出CORBA的模型提出。 MDA認(rèn)為架構(gòu)設(shè)計(jì)者首先要對待創(chuàng)建的系統(tǒng)有一個(gè)形式化的UML的模型。 MDA由提出CORBA的模型提出。 MDA認(rèn)為 MDA首先給出一個(gè)平臺無關(guān)的模型來表示系統(tǒng)的功能需求和用例，根據(jù)系統(tǒng)搭建的平臺，架構(gòu)設(shè)計(jì)者可以由這個(gè)平臺無關(guān)的模型得到平臺相關(guān)的模型，這些平臺相關(guān)模型足夠詳細(xì)，以至于可以用來直接生成需要的代碼。 MDA首先給出一個(gè)平臺無關(guān)的模型來表示系統(tǒng)的功能需

基于MDA的思想，利用MDD方式，可以對SOA進(jìn)行建模，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各種形式的模型轉(zhuǎn)換或擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)SOA。

物聯(lián)網(wǎng)是在Internet的基礎(chǔ)上，利用無線射頻識別（Radio，RFID）、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。 基于MDA的思想，利用MDD方式，可以對SOA進(jìn)行6.3.2基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)基本框架

實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中通常包含不同硬件和軟件類型，數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議通常也存在多種標(biāo)準(zhǔn)兼容性的問題，物聯(lián)網(wǎng)為這些基礎(chǔ)設(shè)備提供了信息標(biāo)識，這些帶有RFID的嵌入式設(shè)備可以作為生產(chǎn)者同時(shí)也可以作為消費(fèi)者出現(xiàn)。6.3.2基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)基本框架 實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐

但對于服務(wù)的整合、兼容各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需要借助面向服務(wù)架構(gòu)。

因此，本小節(jié)提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架，如圖6-7所示。 但對于服務(wù)的整合、兼容各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需要借助面向服圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架

圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA3層架構(gòu)細(xì)分為6層體系。

服務(wù)提供者（即生產(chǎn)者）可以是利用了RFID技術(shù)的各類設(shè)備，可以是產(chǎn)品、計(jì)劃以及生產(chǎn)設(shè)備，具備了RFID功能的設(shè)備或者產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將在企業(yè)規(guī)定的產(chǎn)品生命周期內(nèi)被全程跟蹤。 圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架圖6-7基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架

需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種感知設(shè)備皆可應(yīng)用此處。

數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第1層，這層將負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)信息的安全驗(yàn)證，對受“污染”的數(shù)據(jù)進(jìn)行排除和過濾，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。 需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種感知設(shè)備皆可應(yīng)

為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性和標(biāo)準(zhǔn)化處理，為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一利用提供可能。 為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)

圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA3層架構(gòu)細(xì)分為6層體系。

服務(wù)提供者（即生產(chǎn)者）可以是利用了RFID技術(shù)的各類設(shè)備，可以是產(chǎn)品、計(jì)劃以及生產(chǎn)設(shè)備，具備了RFID功能的設(shè)備或者產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將在企業(yè)規(guī)定的產(chǎn)品生命周期內(nèi)被全程跟蹤。 圖6-7所示為將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA

需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種

感知設(shè)備皆可應(yīng)用此處。

數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第1層，這層

將負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)信息的安全驗(yàn)證，對受“污染”的數(shù)據(jù)進(jìn)行排除和過濾，保證數(shù)據(jù)的完整性和

安全性。 需要注意RFID不是它的唯一設(shè)備，各種

為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性和標(biāo)準(zhǔn)化處理，為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一利用提供可能。 為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)圖6-8開發(fā)平臺框架圖6-8開發(fā)平臺框架6.3.3物理層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

傳感器作為信息采集系統(tǒng)中的一種前置部件，也是物理層的主要組成部分。

每種傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的傳感器數(shù)目和類型都不相同。6.3.3物理層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 傳感器作為信息采集

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用的普及，世界上傳感器種類不斷增加，品種繁多。

所以，針對每一類型的具體傳感器進(jìn)行服務(wù)定義是不實(shí)際的。

只能給傳感器服務(wù)一個(gè)抽象的定義，從而更好地做到業(yè)務(wù)需求與技術(shù)能力的相互配合。 隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用的普及，世界上傳感器種類

但同時(shí)，又不能脫離傳感器檢測物理參數(shù)提供環(huán)境信息的這一應(yīng)用特性，詳見本書第3章。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點(diǎn)一般由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊4部分組成。 但同時(shí)，又不能脫離傳感器檢測物理參數(shù)提供環(huán)境信息的這

傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)視區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集的信息可以包含溫度、濕度、光強(qiáng)度、加速度、大氣壓力等；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務(wù)管理等；數(shù)據(jù)通信模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源管理模塊選通所用到的傳感器，節(jié)點(diǎn)電源由兩節(jié)1.5V堿性電池組成，今后對電池體積的減少顯然是一個(gè)重要的指標(biāo)。 傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)視區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集

隨著IEEE/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，世界各大無線芯片廠商陸續(xù)推出了支持該標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片。

這些芯片大都集成了該標(biāo)準(zhǔn)的物理層功能，可作為傳感器節(jié)點(diǎn)的通信模塊。

采用微控制器作為處理模塊實(shí)現(xiàn)MAC層功能。 隨著IEEE/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，世界各大無線

無線收發(fā)芯片的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素。①頻段②調(diào)制方式 無線收發(fā)芯片的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素。6.3.4傳感層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

傳感層包括了傳感器操作系統(tǒng)和一些傳感器的應(yīng)用。6.3.4傳感層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 傳感層包括了傳感器1．傳感器操作系統(tǒng)

開放式的傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（OSWA）具有異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)的處理能力，可以采取完全不同的通信協(xié)議，包括無線電、藍(lán)牙、ZigBee/IEEE802.11.4這些協(xié)議。1．傳感器操作系統(tǒng) 開放式的傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（OSWA

傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在很大程度上消除了開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序和分析各種協(xié)議棧的工作，是為了集中發(fā)展更高層次的中間件。 傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在很大程度上消除了開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序

對于處理大量的傳感器觀測和傳感器信息相關(guān)的數(shù)據(jù)的目的來說，持久性問題是一個(gè)重要方面。

因?yàn)樵诜?wù)之間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式是XML數(shù)據(jù)，它符合O&M和SenserML模式，轉(zhuǎn)換包括XML、JAVA對象和相關(guān)的數(shù)據(jù)庫之間不同的數(shù)據(jù)形式。 對于處理大量的傳感器觀測和傳感器信息相關(guān)的數(shù)據(jù)的目的6.3.5服務(wù)層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

在服務(wù)層中有許多重要的服務(wù)，如SensorCollectionService（SCS）、SensorPlanningService（SPS）、WebNotificationService

（WNS）。6.3.5服務(wù)層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 在服務(wù)層中有許多

傳感器采集服務(wù)（SCS）用來從傳感器中獲取監(jiān)測值或是傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

傳感器策劃服務(wù)（SPS）用來提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口來處理資產(chǎn)管理（AM），可以標(biāo)識、使用和管理可用的信息資源（傳感器，傳感器平臺）以達(dá)到信息收集（客戶的收集請求）的目的。 傳感器采集服務(wù)（SCS）用來從傳感器中獲取監(jiān)測值或圖6-9傳感器采集服務(wù)框架圖6-9傳感器采集服務(wù)框架圖6-10傳感器策劃服務(wù)架構(gòu)圖6-10傳感器策劃服務(wù)架構(gòu)圖6-11Web通知服務(wù)框架圖6-11Web通知服務(wù)框架6.3.6應(yīng)用層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制

應(yīng)用層主要依靠傳感器開發(fā)工具或是第三方工具開發(fā)更高級別的應(yīng)用即服務(wù)，這些都是與我們息息相關(guān)的服務(wù)，例如，天氣預(yù)報(bào)、海嘯監(jiān)測、污染監(jiān)測、智能家居、智能交通、智能醫(yī)療等，關(guān)于這些應(yīng)用我們將會在第8章有詳細(xì)的描述。6.3.6應(yīng)用層特性及實(shí)現(xiàn)機(jī)制 應(yīng)用層主要依靠傳感 OA的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以服務(wù)為基礎(chǔ)，

通過服務(wù)的交互來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)、松耦合集成，極大地降低了復(fù)雜性與成本。

服務(wù)提供者將可用的商務(wù)過程或信息封裝成服務(wù)，用獨(dú)立于平臺和語言的方式定義對內(nèi)和對外的接口，再把接口的描述信息發(fā)布到服務(wù)注冊中心，并動態(tài)地響應(yīng)對自己服務(wù)的請求和調(diào)用。 OA的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以服務(wù)為基礎(chǔ)，

服務(wù)注冊中心接受服務(wù)提供者注冊所發(fā)布的服務(wù)，并對已經(jīng)注冊的服務(wù)進(jìn)行分類，同時(shí)為服務(wù)請求者提供對信息的查詢；服務(wù)請求者利