物聯(lián)網(wǎng)技術全矩陣圖景分析
2017-12-25 16:05:31 來源：山東省物聯(lián)網(wǎng)協(xié)會 熱度:
物聯(lián)網(wǎng)技術矩陣的“六層、兩域”結構
參照物聯(lián)網(wǎng)技術的自然組成結構，以及信息產(chǎn)業(yè)格局和物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)視角的分層架構，物聯(lián)網(wǎng)的技術矩陣可分成六個層次。從下至上為：元素層、器件層、終端和節(jié)點層、(信息)資源匯聚層、平臺服務層、應用層。
技術矩陣分成兩個“域”：“邊緣域”、“云端域”，兩“域”的邊界主要體現(xiàn)在終端和節(jié)點層、資源匯聚層、應用層。
物聯(lián)網(wǎng)的六層技術
1、元素層
信息科學中的自然現(xiàn)象和效應，是各種基礎信息科學的集合，是構建器件層的基礎(物聯(lián)網(wǎng)最基本的技術元素)。包括電學、電磁感應、微波原理、電路理論等等。
2、器件層
信息產(chǎn)業(yè)中的基本元器件，主要是各類電子元器件、電路模組和功能板件，包括芯片、電路板卡、電源、存儲器、信號輸出輸入設備，傳感器和執(zhí)行器。在這一層，“軟件”除了包括電路設計外，還包括嵌入式開發(fā)的程序，在電子器件出廠前，其內(nèi)部的“軟件”就基本固定了。
3、終端和節(jié)點層
主要包括兩類物理實體:
A、物聯(lián)網(wǎng)的終端，包括非智能終端(也稱“啞終端”，一般沒有數(shù)據(jù)處理的能力，只能通過網(wǎng)絡上報傳感數(shù)據(jù)，或接受操控數(shù)據(jù))、智能終端設備(例如工業(yè)機器人)、用戶智能終端(手機、筆記本)。
B、專用的信息處理節(jié)點：網(wǎng)絡設備、計算設備、存儲設備。雖然這些節(jié)點都具備網(wǎng)絡接口、計算和存儲器件，但是它們通常都提供某一種專用的信息能力。就比如：運營商IP承載網(wǎng)中的路由器(網(wǎng)絡)、云計算中的刀片服務器(計算)。
除了啞終端以外，其他設備都具有通用或專用的計算能力。
該層的“軟件”，主要為各種終端程序，包括嵌入式程序、操作系統(tǒng)、中間件、通用或定制的應用軟件等。
4、資源匯聚層
各類信息資源在此層中匯聚。主要包括三種核心的信息處理的資源和能力：網(wǎng)絡(無線網(wǎng)絡覆蓋、IP骨干網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)及運營商網(wǎng)絡的互聯(lián))、計算(云計算、大數(shù)據(jù)、機器學習)和存儲(云存儲、數(shù)據(jù)庫)。
該層的“軟件”，除了終端中運行的各種程序以外，還包括各類信息互通的協(xié)議標準、流程規(guī)范、服務接口等等。在這一層，信息化能力已經(jīng)具有了語義化的特征，具備了一定的開放性，并持續(xù)朝著更加開放、靈活、模塊化的方向發(fā)展。
舉例：在電信運營商系統(tǒng)外部，虛擬運營商可以和多個國家地區(qū)的運營商簽署商業(yè)合同，在各國運營商網(wǎng)絡之上搭建自有網(wǎng)絡，匯聚各國的運營商資源后形成一張覆蓋全球的網(wǎng)絡，成為“國際電信運營商”。當然，那些沒有資金構建全球覆蓋網(wǎng)絡的專業(yè)網(wǎng)絡服務公司，可以租用虛擬運營商的資源，為一些專用應用構建全球互通的SDN網(wǎng)絡。
這種可以在“網(wǎng)絡”上不斷疊加“網(wǎng)絡”的方式，正體現(xiàn)了信息技術的語義化特性。
5、平臺服務層
在該層，不僅信息技術被語義化地定義，其它行業(yè)技術和實體也實現(xiàn)了語義化(例如工業(yè)領域中的“數(shù)字化映射”---“數(shù)字化雙胞胎”)。
為了承載各行業(yè)領域的數(shù)字化轉型，物聯(lián)網(wǎng)所包含的各類信息技術自身就必須做到語義化。在物聯(lián)網(wǎng)技術領域之外，各行業(yè)的資源和能力，也在此處被模塊化封裝，通過標準化的信息接口向外界提供服務，應用的開發(fā)和運營者可以隨取隨用。
同時，該層也提供軟件開發(fā)、運營的工具，便于各類行業(yè)系統(tǒng)對技術和設施的使用、組合、評測、維護。在平臺服務層，形成了物聯(lián)網(wǎng)應用的詞典(詞匯集)，各類物聯(lián)網(wǎng)的資源(設施)是“名詞”、各種信息處理功能是“動詞”，開發(fā)人員將可以將主要精力放置在構建“語句”和“段落”(應用的邏輯功能)上，并最終書寫出完整篇章(應用系統(tǒng)、商業(yè)體系)。
在這一層中，“軟件”包括了物聯(lián)網(wǎng)服務平臺的架構、中間件、接口標準、信息服務規(guī)范等等，也融合了各行業(yè)中的一些基礎性的技術服務(比如平臺可以提供氣象預測的服務)。
雖然，物聯(lián)網(wǎng)的平臺服務層使得“對物聯(lián)網(wǎng)技術和各專業(yè)技術的設計和組合”更為便捷，但底層技術對應用的開發(fā)者并不是完全“透明”的，開發(fā)者在構建應用邏輯、運用數(shù)據(jù)資源和工具的時候，需要厘清底層關鍵物聯(lián)網(wǎng)技術的適用范圍、成本、特性等等。
只有深入理解物聯(lián)網(wǎng)“詞匯”運用的“語境”，才能編織出一篇“嚴謹而優(yōu)美”的“好文章”(物聯(lián)網(wǎng)應用)。
在這一層，各行業(yè)的一些已經(jīng)模塊化的技術，能夠通過信息產(chǎn)業(yè)的(程序化)封裝，向外界提供開放式的服務，以形成各行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)中的公共性語言(詞匯)。
不過，這種語言并不是服務于“人”的語言，而是“物”與“物”，即設備、系統(tǒng)之間用以信息交流的語言工具。只要掌握了某種物聯(lián)網(wǎng)應用的“語言”，那么任何設備都可以理解該應用數(shù)據(jù)的涵義，使用此應用的物聯(lián)網(wǎng)服務，操作遠端設備并獲得反饋。
6、應用層
對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用的設計、搭建、運營。開發(fā)者和運營者在應用層，選取所需的資源和功能(包括信息技術和行業(yè)技術)，通過對下層服務的調(diào)用，構建自己的行業(yè)應用。在物聯(lián)網(wǎng)技術層級的體系中，應用層之下的五層，都可以理解為應用層的“硬件”;“軟件”則是應用開發(fā)者自己編寫的應用邏輯。
如果應用軟件承載于SAAS(軟件即服務)之上，系統(tǒng)底層設備由云計算服務商提供，那么在應用中可能就看不到任何物理實體的“硬件”，取而代之的，是下層模塊化、標準化的信息服務和行業(yè)功能。
應用層和平臺服務層，也可以理解為物聯(lián)網(wǎng)的“創(chuàng)新層”，一個由應用開發(fā)者自由發(fā)揮、“八仙過海”的層次，在這里，各行業(yè)的技術融合復用，實現(xiàn)“組合進化”并引發(fā)產(chǎn)業(yè)的升級。
物聯(lián)網(wǎng)的兩個域
信息流“接入”和“匯聚”的兩種需求，將物聯(lián)網(wǎng)的技術自然地分成了“邊緣”和“云端”兩個“域”：有無數(shù)設備需要聯(lián)網(wǎng)，接近物理實體現(xiàn)場的“邊緣域”;遠離現(xiàn)實物件，但信息集中匯聚的“云端域”。在應用層面，不同的功能需求進一步促進了兩域的分隔。
“邊緣域”的應用和功能是更傾向于需要實時性的反饋操作，而“云端域”的應用則是更傾向于抽象化的預測分析、海量數(shù)據(jù)檢索等等。
在終端和節(jié)點層、資源匯聚層中，兩個域所包含的硬件和軟件是有差別的。例如，邊緣網(wǎng)絡中有各類終端配備傳感器---用以感知物理世界;但云端網(wǎng)絡中的設備則只有標準的信號輸出輸入接口。
邊緣網(wǎng)絡會部署各種類型的網(wǎng)絡協(xié)議，包括了有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡、“對等網(wǎng)絡協(xié)議”和“非對等網(wǎng)絡”(備注：“TCP/IP”是一種對等網(wǎng)絡協(xié)議，而RFID技術在無線側則不是對等網(wǎng)絡協(xié)議);而“云端域”只有對等網(wǎng)絡協(xié)議，例如IPv4、IPv6。
責任編輯：吳禮得