目前,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所提出的挑戰(zhàn)已催生出了一套全新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造體系。在過去很長一段時間里,人們已設(shè)計了大量標準化的框架來大規(guī)模解決物聯(lián)網(wǎng)所面臨的諸多挑戰(zhàn)與問題。
這些框架都有著同一個基本的需求,那就是要支持數(shù)據(jù)、流程以及終端設(shè)備來進行執(zhí)行的功能需求。在這之中最為出名的當是由OneM2M和物聯(lián)網(wǎng)世界論壇(IoTWF)所定義的框架,下面筆者將對兩個框架進行深入的介紹。
OneM2M物聯(lián)網(wǎng)標準框架
在機器與機器的標準化通訊過程中,歐洲電信研究所(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)在2008年創(chuàng)建了關(guān)于M2M的技術(shù)應(yīng)用委員協(xié)會。協(xié)會的目的是為了創(chuàng)建一個標準的通過框架來加速的M2M應(yīng)用和M2M設(shè)備。之后由于世界范圍對該框架的認可,從而將范圍擴展到了物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域。
在M2M技術(shù)委員會創(chuàng)立框架后,其他組織也開始著手物聯(lián)網(wǎng)框架領(lǐng)域的布局,在這種背景下制定一種通用的M2M標準尤為重要。在意識到市場的需求后,2012年,ETSI聯(lián)合其成員機構(gòu)發(fā)起了統(tǒng)一M2M框架的全球倡議,這個倡議使得全球范圍內(nèi)的M2M得到標準的統(tǒng)一,加速了物聯(lián)網(wǎng)框架的發(fā)展,提升了物聯(lián)通訊系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的通訊效率。倡議目的是要創(chuàng)建一個通用的服務(wù)層,這一層可直接嵌套到設(shè)備設(shè)施中,使得設(shè)備之間實現(xiàn)服務(wù)通訊。其中包括電網(wǎng)互聯(lián)、汽車硬件互通、工業(yè)設(shè)備健康監(jiān)控、智能測量等設(shè)備互通服務(wù)。
OneM2M架構(gòu)將物聯(lián)網(wǎng)的功能大致分為了三個架構(gòu):應(yīng)用層、服務(wù)層和網(wǎng)絡(luò)層。雖然架構(gòu)從字面意義上看起來很簡單,但其表現(xiàn)的方式非常多樣,它不僅可以讓各個設(shè)備通過IT聯(lián)網(wǎng)接口調(diào)用的方式進行設(shè)備之間的互相操作,同時還可以支持大量的物聯(lián)網(wǎng)的新舊技術(shù)。下面我們來簡單看看這三層。
應(yīng)用層:這一層主要關(guān)注的是設(shè)備之間的通訊。它包含了各種的通訊協(xié)議,而且嘗試著對將業(yè)務(wù)進行API(接口)化,進而使得通訊向標準化轉(zhuǎn)變。應(yīng)用市場內(nèi)在特定的行業(yè)內(nèi),它們有著自己獨特的設(shè)計方式和數(shù)據(jù)搜集模型,因此在圖中顯示為不同實體。
服務(wù)層:這一層是將工業(yè)應(yīng)用與外界相互連接的橫向框架。其中包含了網(wǎng)絡(luò)、底層協(xié)議和硬件等。其中實例包含網(wǎng)絡(luò)通訊回程協(xié)議、MPSL網(wǎng)絡(luò)、VPN等?;谶@些的所有通用的為服務(wù)層。
網(wǎng)絡(luò)層:該層是將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與端點設(shè)備實現(xiàn)相互通訊的層。它包含了設(shè)備本身和設(shè)備所連接的網(wǎng)絡(luò)通訊。這種的通訊架構(gòu)其具體包含了無線的接口與無線點到多點系統(tǒng)。同時,還包含有線設(shè)備之間的連接。
物聯(lián)網(wǎng)世界論壇(IoTWF)標準化框架
2014年,在IoTWF架構(gòu)委員會的領(lǐng)導(dǎo)下發(fā)布了關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的7層架構(gòu)模型。盡管物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有很多模型了,但是該框架模型提供了一個更加清晰和簡潔的視角,模型包括邊緣計算、數(shù)據(jù)存儲和訪問、協(xié)作與進程。它以技術(shù)的視角刨析了物聯(lián)網(wǎng)的組織架構(gòu)方式,提供一個讓技術(shù)更容易理解和執(zhí)行更簡潔的架構(gòu)方式。在這7層中每一層都分為很多功能,其中對安全性的設(shè)置貫穿了每一層。
如上圖所定義,數(shù)據(jù)是從下方自下而上向上傳遞,從而貫穿整個各層。通過這個參考模型,我們可以:
(1)將物聯(lián)網(wǎng)面臨的問題劃分多個部分;
(2)判斷出各個層面所需要的技術(shù),從而劃分邊界與關(guān)系;
(3)定義一個系統(tǒng),讓不同的廠商提供在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中不同的組件;
(4)定義接口的流程,實現(xiàn)異化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通訊;
(5)定義分層安全模型,在各個層之間實現(xiàn)安全連通。
接下來簡單介紹一下這7個模型層。
第一層:物聯(lián)設(shè)備與控制器層。這一層是物聯(lián)網(wǎng)中的“物”所在的那一層,包括傳感器、信號發(fā)射器、數(shù)據(jù)采集終端等,它們的主要工作是負責數(shù)據(jù)的收發(fā)采集,并通過網(wǎng)絡(luò)查詢/接收/控制。
第二層:連接層。這一層是強化數(shù)據(jù)進行可靠的傳輸以及實時傳輸。說得具體一點就是在第一層和第三層之間的傳輸通道如下圖所示。
第三層:邊緣計算層。該層強調(diào)的是減少數(shù)據(jù)量如下圖,并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有利于存儲和處理的數(shù)據(jù)。使得數(shù)據(jù)精準可靠,并且可分析。
上層:第四到第七層。如下圖負責處理由底層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
除以上介紹的主要模型外,還有其他的參考模型。這些模型是由不同的機構(gòu)提出的,它們往往是針對不同行業(yè)提出的不同的標準,進行量身定做的模型。
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