物联网应用融合方案探讨

摘 要：物联网分为感知层、网络层和应用层，其中应用层实现广泛智能化应用的解决方案集，物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融，本文针对应用层通过SOA的方法提出融合应用的方案建议。

关键词：物联网；SOA

中图分类号：TP393

物联网（IOT：InternetOfThings）是物与物之间的互联，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。按照通行的标准，一般将物联网划分为三个层次：感知层、网络层和应用层。（1）物联网感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M终端、手持终端、传感器网络和传感器网关等，这一层的主要任务是进行物体识别，同时采集物体的相关信息。感知层的设备要求具有较强的网络接入及管理能力，同时还要具有外设即插即用的特性。（2）在网络层，主要包括接入网络、传输网、核心网、业务网、网管系统和业务支撑系统。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施，未来需要加强端到端QoS、安全要求以及对物品和感知外设等感知对象和能力的统一编码和寻址能力。（3）应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。

1 物联网现状

随着物联网业务的不断发展壮大，需要把海量的各种传感信息进行收集，进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，目前国内运营商正在建设一个全国性的、庞大的、综合的业务管理平台，运营商物联网的典型应用结构，如图2所示，在感知层，物联网终端形态包括RFID读写器、M2M终端、传感器网络和传感器网关等，感知层的主要功能是信息采集与封装，以及对上层下达控制命令的执行；在网络层，主要包括2G、3G、4G网络、云计算平台、物联网管理中心以及行业专家系统等，网络层的主要功能是实现应用层与感知层之间信息的可靠传送，以及对应用与感知设备的管理与鉴权；同时还需要封装运营商的通信能力、业务管理能力、感知层远程维护能力，并向应用系统提供统一的开放接口。在应用层，现阶段主要是各个行业的垂直应用，例如智能抄表、车载导航、路灯控制、环境监控、安防监控等。

2 物联网应用的问题分析

从现有系统分析，本文认为各行业的应用既有差异又有共性，每个行业各自都建立一个平台和所有行业建立一个平台是不可行的，同时也浪费资源。为了满足每一个行业的应用，同时区分不同行业的重要性，本文把物联网应用平台分为以下四类。

2.1 信息类应用

利用传感器等设备采集数据，然后处理数据通过有线或无线网络信息。

2.2 实时控制控制应用

在采集数据的同时，还要求对物体进行控制，此类应用不仅需要满足处理速度，还要求采集数据的准确性和可追溯性。

2.3 普通用户应用

此类应用特点是用户群比较庞大，主要侧重便利性来考虑的。

2.4 定位类应用

此类应用采集的数据包括了地里位置信息等，并需要电子地图的支持。建立一个统一的硬件平台资源作为应用中心，包括主机、存储和网络设备，然后在硬件平台基础上，建立四类应用行业的软件共性平台，包括信息类软件平台、实时控制类平台、普通用户应用平台和定位类平台；最后根据不同的行业和不同场景，为这四类应用分别构建具体行业的应用服务。针对物联网的应用结构平台，我们建议应该采用面向服务的系统构建方法对物联网平台进行细化，下文将提出使用SOA方法构建物联网应用平台的实现方案。

3 服务信息模型

物联网包括各种异构的对象和对象之间的交互，这些对象所提供的功能近似于现实世界中的实时服务。为了将这些物理世界中的异构物体在电子数字世界实现，我们需要一个结构化及自动处理的方式来实现，这个方式需要一个服务信息模型。从这个角度上来说，物联网是以真实世界中的服务作为基础的，这些服务由现实世界中的各种各样的不同的物体提供。网络技术和设备能力的发展使得现实世界中的物体之间进行通信，同时也能够使物体与其周围的环境进行通信和交互。这些数据和服务能够提供现实世界的数据特征并能使人们能够对物体进行控制。但是，这些数据需要通过信息模型进行统一的定义，这样便于实现基于服务架构（SOA）的物联网体系。

4 基于SOA的物联网基础框架

物联网中的“物”提供统一的嵌入式集成服务，这些服务接口为上层的应用和商务流程提供了基础。这些统一的集成服务是基于SOA实现的，在设备层面使用WEB技术是物联网中的趋势。在物联网中在各个层面采用面向服务的架构是解决物联网集成的重要手段，此方案是对设备层的面向服务集成架构。

通过在不同层实现的webservices隐藏了设备硬件、软件、数据格式和通信协议的不同性，架构由上至下包括：应用接口层，服务管理层，设备管理层，安全层、平台抽象层和设备。

4.1 应用接口层：本层提供符合WebService标准的高级抽象接口，使应用级的程序与各种物联网设备进行交互数据。这些标准都是目前通用的应用程序接口标准。WebServices是实现事物流程的服务标准，这些服务使通过中间件连接的的设备既不需要建立特定的事物处理模型，也不用互相了解底层的技术细节。这个集成的架构是基于消息传递的系统，各种应用只需根据底层的设备发送的事件通知来决定何时并如何处理相关的请求。这些接口允许应用可以不用实时的连接所需设备，只需等待相关事件的通知后，调用相关的服务。应用接口层还允许应用程序查询相关的注册服务目录，所有的设备和中间层的原子服务都列在服务目录中。

4.2 服务管理层：所有的物联网中设备提供的功能被抽象为服务，所有的设备和其功能被包装成服务代表。在这一层以及上层，所有的设备消息也被抽象为服务集合。同时，这一层还提供了运行这些服务组合的运行库，这些运行库的使用是为了支持对具体的事物流程逻辑进行组合。

4.3 设备管理层：本层实现对所有设备的动态发现和监控并实现设备状态的查询，并且本层支持在不间断运行的状态下远程部署新的设备，以便于满足应用的要求。

4.4 安全层：设备和后台的服务的使用只提供给相关的用户使用，本层可以保证非法用户对设备的存取和使用。

4.5 平台抽象层：如前所述，设备直接提供服务或服务是通过打包成服务代表实现的，而这个封包是在本层实现的。在设备直接提供可查询的服务时，打包的过程可以忽略，但如果这个服务无法通知给互联网中的其他应用，则需要进行抽象服务打包并进行消息的的这个复杂的任务。

5 结束语

云计算作为新兴的计算技术，其特点符合与物联网应用融合的要求，因此云计算在物联网中的应用成为当前的热点。但由于物联网的应用不同，其处理技术不同，同时，物联网对实时性及并发性的要求，使得云计算并不能完全符合物联网的要求。本文认为SOA可以提供面向服务驱动的自动关联和智能协作功能，可以将物联网中的大量数据进行融合，按照SOA的方法对物联网的后台信息处理基本框进行构建，在此基础上本文还提出一个SOA的具体解决方案。

参考文献：

[1]李润荣.物联网开启的新互联时代[J].计算机光盘软件与应用，2013（4）.

[1]常化腾.物联网技术发展前景展望[J].计算机光盘软件与应用，2012（13）.

作者单位：中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 251010