2013-07-10 10:43:25
來源:
在技術(shù)層面上,物聯(lián)網(wǎng)涉及通信技術(shù)、控制技術(shù)以及IT技術(shù)的融合。在當(dāng)前技術(shù)階段,可將物聯(lián)網(wǎng)理解為通過多種有線、無線通訊技術(shù),連接各種末端設(shè)備或子系統(tǒng),并采用XML/Web Services/SOA等開放式、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)...
在技術(shù)層面上,物聯(lián)網(wǎng)涉及通信技術(shù)、控制技術(shù)以及IT技術(shù)的融合。在當(dāng)前技術(shù)階段,可將物聯(lián)網(wǎng)理解為通過多種有線、無線通訊技術(shù),連接各種末端設(shè)備或子系統(tǒng),并采用XML/Web Services/SOA等開放式、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)表達(dá)技術(shù),將終端設(shè)備或子系統(tǒng)匯總到一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視以及自動(dòng)報(bào)警、控制、診斷和維護(hù),為用戶提供對設(shè)備的全局化管理和綜合化、智能化的信息服務(wù)。
例如,分布在全國的污染源排放監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng),可通過現(xiàn)場安裝部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接起來,并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),分級(jí)匯總到各級(jí)國家環(huán)保系統(tǒng),最終匯總到國家環(huán)保總局,實(shí)現(xiàn)全局化管理。
在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上,我們可以將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由下而上抽象為四個(gè)層面:感知層、通信層、管理層和應(yīng)用層。
感知層
感知層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢,其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)可靠感知,即對現(xiàn)場環(huán)境物理參數(shù)(溫度、濕度、氣體濃度等)的采集和匯聚。感知層由各種具備感知、計(jì)算、執(zhí)行能力的末端設(shè)備,如RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、各類傳感器與執(zhí)行器、終端等,以及這些設(shè)備互連構(gòu)成的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)組成。
物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)制式繁多,既有各種短距離無線網(wǎng)絡(luò),如ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、無線HART等,又有以有線方式連接的多達(dá)十幾種的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),如Modbus、Foundation Fieldbus、CAN、ProfiNet等。這些網(wǎng)絡(luò)各有適用場景,難說孰優(yōu)孰劣。由于物聯(lián)網(wǎng)跨越的行業(yè)及用戶需求千差萬別,預(yù)計(jì)上述網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)將在物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)層面長期共存。
尤其值得注意的是,ZigBee、藍(lán)牙等近年來日趨成熟的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),其通信模塊具有低成本、低功耗特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)具備路由尋址和自組織、自恢復(fù)能力,而且無需布線,能帶來部署和維護(hù)上的便利,非常適合在感知層大量部署,用于無線連接低通信速率的末端設(shè)備。
在現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的邊界,是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的一類核心設(shè)備——物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)同時(shí)配備現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)接口和廣域IP網(wǎng)絡(luò)接口,負(fù)責(zé)在現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和各種廣域IP網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)關(guān)通常也會(huì)提供對現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的管理功能,并將現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)管理API發(fā)布給遠(yuǎn)方管理平臺(tái)。
考慮到現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)種類繁多、制式不一,如果能對各種現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理分類和抽象,并在綜合考慮管理平臺(tái)對現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的管理需求的基礎(chǔ)上,對網(wǎng)關(guān)的硬件能力和軟件API進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,無疑可以在很大程度上對上屏蔽下層網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性,降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)難度和成本。在有些應(yīng)用中,感知層的現(xiàn)場設(shè)備中會(huì)直接嵌入具備廣域IP通信能力的有線/無線模塊。這種情況下,現(xiàn)場設(shè)備無需網(wǎng)關(guān)中轉(zhuǎn),而可以直接將感知數(shù)據(jù)通過廣域IP網(wǎng)絡(luò)傳輸至管理平臺(tái)。
通信層
通信層為物聯(lián)網(wǎng)的信息主干道,主要由運(yùn)營商提供的各種廣域IP通信網(wǎng)絡(luò)組成,包括ATM、xDSL、光纖等有線網(wǎng)絡(luò),以及GPRS、3G、3G+等移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。在通信層,盡管上述有線網(wǎng)絡(luò)在底層協(xié)議上同樣存在多種制式,但在上層皆能統(tǒng)一在TCP/IP協(xié)議族下。
與有線網(wǎng)絡(luò)相比,基于移動(dòng)通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在部署上具備更大的靈活性,而3G網(wǎng)絡(luò)帶來的無線寬帶突破,更為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了承載基礎(chǔ),成為目前許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的首選。
管理層
管理層是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案集。物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)鏈條中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過它可以實(shí)現(xiàn)對終端設(shè)備和資產(chǎn)(包括移動(dòng)資產(chǎn))的“管、控、營”一體化。
管理平臺(tái)主要包含以下軟件集:集成框架、物聯(lián)網(wǎng)中間件、行業(yè)套件,以及行業(yè)應(yīng)用解決方案等。其中,物聯(lián)網(wǎng)中間件是對管理平臺(tái)最基礎(chǔ)功能集的抽象和實(shí)現(xiàn),如網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備管理、AAA(認(rèn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi))管理、數(shù)據(jù)管理、服務(wù)管理等;行業(yè)套件則是針對具體行業(yè)領(lǐng)域需求而設(shè)計(jì)的一系列支持模型、工具和服務(wù)集。
在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)鏈條中,管理平臺(tái)是一個(gè)關(guān)鍵的控制點(diǎn),各大運(yùn)營商都把管理平臺(tái)作為其在物聯(lián)網(wǎng)布局的重心,并在該方向優(yōu)先投入研發(fā)力量。目前許多運(yùn)營商已經(jīng)完成了自身物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)的初步建設(shè),并投入實(shí)際運(yùn)營。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的一些軟件廠商也在管理平臺(tái)方面推出了許多功能強(qiáng)大的中間件、行業(yè)套件,甚至完整的解決方案。