從技術(shù)領(lǐng)域來看,物聯(lián)網(wǎng)涉及移動通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)、IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、嵌入式應(yīng)用技術(shù)、協(xié)議分析及算法設(shè)計(jì)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域;從網(wǎng)絡(luò)組成來看,涉及傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò),是由各種通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)融合而成的;從物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和使用的參與者組成來看,包括了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供商、傳感器件提供商、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施提供商、數(shù)據(jù)服務(wù)提供商、政府、個(gè)人用戶等。對于如此復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng),受限必須梳理清楚體系架構(gòu),才能有效地識別出不同網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)及主體在該系統(tǒng)中的角色及聯(lián)系,通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用快速、規(guī)模化發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)
目前被廣泛認(rèn)可的物聯(lián)網(wǎng)參考體系架構(gòu)分為三層,分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
感知層:包括二維碼標(biāo)簽和識讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、M2M終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)關(guān)等,主要功能是識別物體、采集信息。
網(wǎng)絡(luò)層:首先包括各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)形成的融合網(wǎng)絡(luò),除此之外還包括物聯(lián)網(wǎng)管理中心、信息中心、云計(jì)算平臺、專家系統(tǒng)等對海量信息進(jìn)行智能處理的部分。
應(yīng)用層: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)通過應(yīng)用層最終實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與行業(yè)的深度融合,實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化。
就目前國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來看,并未能夠有效地指導(dǎo)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),使之進(jìn)入快速發(fā)展的通道。部分原因在于,該架構(gòu)對于網(wǎng)絡(luò)層的描述過于概括,并且網(wǎng)絡(luò)層本身從語義上也容易讓人與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中的網(wǎng)絡(luò)層產(chǎn)生混淆,因此一定程度上阻礙了人們對物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的認(rèn)識。從現(xiàn)狀來看,目前業(yè)界對網(wǎng)絡(luò)層認(rèn)識還處于相對粗淺的層次,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界還沒有充分發(fā)展網(wǎng)絡(luò)層中對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展起到重大推動作用的物聯(lián)網(wǎng)支撐平臺,大多數(shù)應(yīng)用仍只是把網(wǎng)絡(luò)層當(dāng)作物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸通道,尚未利用網(wǎng)絡(luò)層所提供的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營支撐能力和業(yè)務(wù)支撐能力。
對于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的理解不能僅從網(wǎng)絡(luò)的視角觸發(fā),而應(yīng)該把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)作一個(gè)完整的系統(tǒng)來看待,從全局的角度觸發(fā),系統(tǒng)地考慮物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展過程中,需要涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)、所在的層級及它們之間的聯(lián)系。結(jié)合信息流的流向,以及產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)對象來梳理物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中各個(gè)層次,可以將物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為四個(gè)層次,分別是感知及控制層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺服務(wù)層和應(yīng)用服務(wù)層。
物聯(lián)網(wǎng)平臺是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的樞紐,向下接入分散的物聯(lián)網(wǎng)傳感層,匯集傳感數(shù)據(jù),向上面向應(yīng)用服務(wù)提供商提供應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)性平臺和面向底層網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口,支持具體的基于傳感數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
感知與控制層:通過從傳感器、計(jì)量器等器件獲取環(huán)境、資產(chǎn)或者運(yùn)營狀態(tài)信息,在進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚碇?,通過傳感器傳輸網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳遞出去;同時(shí)通過傳感器接收網(wǎng)關(guān)接收控制指令信息,在本低傳遞給控制器件達(dá)到控制資產(chǎn)、設(shè)備及運(yùn)營的目的。在此層次中,感知及控制器件的管理、傳輸與接收網(wǎng)關(guān)、本低數(shù)據(jù)及信號處理是重要的技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)層:通過公網(wǎng)或者專網(wǎng)以無線或者有線的通信方式將信息、數(shù)據(jù)與指令在感知與控制層、平臺服務(wù)層、應(yīng)用層服務(wù)之間傳遞,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、4G、NB-IoT等移動通信網(wǎng)絡(luò)。
平臺服務(wù)層:物聯(lián)網(wǎng)平臺是物聯(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),通過它不僅實(shí)現(xiàn)對終端設(shè)備和資產(chǎn)的“管、控、營”一體化,向下連接感知層,向上面向應(yīng)用服務(wù)提供商提供應(yīng)用開發(fā)能力和統(tǒng)一接口,并未各行各業(yè)提供通用的服務(wù)能力,如數(shù)據(jù)路由、數(shù)據(jù)處理與挖掘、仿真與優(yōu)化、業(yè)務(wù)流程和應(yīng)用整合、通信管理、應(yīng)用開發(fā)設(shè)備維護(hù)服務(wù)等。
應(yīng)用服務(wù)層:豐富的應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)的最終目標(biāo),未來基于政府、企業(yè)、消費(fèi)者三類群體將衍生出多樣化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,創(chuàng)造巨大的社會價(jià)值。根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)需要,在平臺服務(wù)層之上建立相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,例如,城市交通情況的分析與預(yù)測,城市資產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控與分析,環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控、分析與預(yù)警(如風(fēng)力、雨量、滑坡),健康狀況監(jiān)測與醫(yī)療方案建議等。
上述物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)是從物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的實(shí)際情況出發(fā)的,考慮了物聯(lián)網(wǎng)所涉及各技術(shù)的層次,也兼顧了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié),對于物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。該架構(gòu)中的各個(gè)層次的物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)與部屬都將會非常有助于激發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的活力,而且還十分有利于促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)、各領(lǐng)域的滲透與深化。