物联网典型应用场景及技术架构.doc

感知中国：物联网掀起信息革命第三次浪潮 之系列专栏文章第四期：典型应用场景及技术架构 周洪波 物联网三大类应用的典型场景 前期文章中把物联网应用分为三大类：RFID相关应用，基于传感网络的应用，以及M2M两化融合相关应用。同时也描述了物联网典型的“管、控、营一体化”功能化应用场景。本文将从技术架构角度分别描绘三大类应用的典型场景。 物联网和智慧地球理念能够得以实现的原因，是因为世界早已经迈入了3I时代（IBM提法），即Instrumented（工具植入化，40亿手机用户，300亿RFID，庞大的传感网络和工业信息化系统等）, Interconnected（互联化），和Intelligent（智能化），我们只需要“百尺竿头，更上一步”就可以实现5A（anywhere（任何地点）, anything（任何事物）, anytime（任何时间）, anyway（任何方式）, anyhow（任何原因））化的物联网世界。也就是下图中描绘的跨越时空的技术架构和部署场景。 “1”代表客户端，可以是PC，PDA等，坐落在美洲；“2”代表运行在“云”服务器上 的SaaS或非SaaS信息系统，坐落在非洲；“3”代表末端，可以是任何智能物件，坐落在亚洲。这个宏观的应用场景对三大类物联网应用都适用，但从更深层的技术架构来说，三大类应用存在业务细节上的差别，下面分别细述。 基于RFID的物联网应用架构 电子标签可能是三类技术体系中最灵活的能够把“物”enable/instrument成为智能物件的，它的主要应用是把移动和非移动资产贴上标签，实现各种跟踪和管理。按下图所示瑞士ETH Fleisch教授的划分，RFID是穿孔卡，键盘，和条码等应用技术的延伸，它比条码等技术自动化程度高，但他们都属于提高“输入”效率的技术，也都应该属于物联网应用技术范畴。Auto-ID中心的EPCGlobal体系就是针对所有可电子化的编码方式的，而不只是针对RFID。RFID只是编码的一种载体，此外还有其他基于物理，化学过程的载体，例如同方试金石公司的防伪技术。 EPCglobal提出了的五大技术组成，分别是EPC（电子产品码），，中间件实现信息的过滤和采集，EPCIS信息服务，（）。现今全球ONS服务是EPCglobal委由VeriSign营运 EPC产品电子码识别，所有关于产品有用的信息都用一种新型的标准的语言实体标识语言(P)，来描述，PML的作用就像互联网的基本语言HTML一样基于企业对RFID技术的应用将由企业内部的闭环应用过渡到供应链的开环应用上，ONS和PML作为物联网框架下的关键技术，有着广泛的应用前景。Oklahoma市采用了更简单成熟技术的MicroCAST计划却获得了成功。 到目前为止，WSN研究最成功的成果可能要数加州大学伯克利分校Culler教授研究小组提出的Mote的概念和他们研制成功的Mote节点产品，相关成员2003年在硅谷成立了一个名为MoteIV的公司销售Mote产品和推广WSN应用，但后来因经营状况不好而改名为Sentilla，不再以WSN业务为主。笔者对WSN没有深入的研究，但记得笔者15年前在美国做并行计算时，年轻的Culler教授也在做并行计算系统的研究，而且也算是当时顶级的并行计算专家，现在发现他老先生又成了领导潮流的WSN专家，而且已经桃李满天下，Welsh教授就是Culler教授的学生。难怪笔者觉得“曾似相识”，现在WSN的研究就好象15年前学术圈里对并行计算系统架构的研究一样，提出了很多种技术架构，到头来超级并行计算机还是“返朴归真”，采用了最简单通用的网络连接技术。 WSN的研究大多还专注于网络底层（包括非IP协议的ZigBee,TinyOS等和基于IP的6LoWPAN等），电源的持久性等问题，按照其目前的发展，笔者认为WSN离真正的“物联网”还很有一定距离，对像EPCGlobal中ONS和PML等物联网层面的问题研究还不够。 另外，笔者认为，WSN的研究者们太热衷于无线技术，忽略了感知层用有线现场总线和传输层用长距离无线通讯的组合。从实用和商业推广的角度，这个组合早已经达到稳定和大规模应用的水平。 基于M2M的物联网应用架构 业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的，包含了EPCGlobal和WSN的部分内容，也覆盖了有线和无线两种通讯方式，一个典型的M2M系统由以下几部分组成。 M2M也覆盖和拓展了工业信息化（两化融合）中传统的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统。SCADA系统在工业，建筑，能源，设施管理等领域和现在的M2M系统一样，行使设备数据收集和远程监控监测的工作。乍一看，M2M和SCADA似乎是一样的，但由于M2M基于互联网等新技术