人類要構造一個萬物相連的世界,首先應該搭建一個標準的物聯網體係。作為世界信息產業的重要組成部分,物聯網體係的標準化是目前技術領域亟待解決的問題,沒有一個統一的世界標準,物聯網體係的搭建將無法高效、有序地進行。中國物品編碼中心主任張成海說:“標準化既是社會生產與技術發展的產物,又是推動生產與技術發展的重要手段。”由此可見,搭建標準化物聯網體係將成為推動世界物聯網技術不斷發展的動力。目前,國際上的許多物聯網標準化機構都開始對標準物聯網體係展開了研究,現階段,人們在物聯網體係標準化方麵的研究已經取得了一些有效成果,但如果人們要真正實現物聯網體係的標準化,製定物聯網標準體係框架便勢在必行。

    那麽,通過怎樣的方法才能實現完美製定物聯網的標準體係框架呢?事實上,要搭建標準體係物聯網,首先要先了解物聯網體係的組成,包括物聯網的UID技術體係結構、物聯網的USN體係結構、物聯網的EPC體係結構等。同時也要了解物聯網體係硬件平台的搭建,在認識了物聯網體係的有關體係組成和有關體係、結構的搭建之後,再通過相關技術和體係標準予以搭建,才能夠使整個物聯網體係更趨於標準化和國際化。

    1.物聯網的體係組成

    具體來說,物聯網的體係自下而上可以分成五個層級,分別是感知層、接入層、網絡層、服務管理層以及應用層。

    (1)感知層

    感知層是物聯網的初始層級,也是數據的基礎來源。這一層級的基礎元件是傳感器,人們將各種各樣的傳感器裝在不同的物品和設備上,使之感知這些物質的屬性,判斷它們的材質是屬於金屬、塑料、皮革還是礦石等。同時,這些異常敏感的傳感器還能對物品所處的內在環境狀態和外在環境狀態進行數據采集,比如采集環境的空氣濕度、溫度、汙染度等信息。另外,這些傳感器還能對物質的行為狀態跟蹤監控,觀察它們是靜態的,還是動態的,並將這些信息全部以電信號的形式存儲起來。實現物物信息相連的龐大物聯網,就需要這些傳感器的分布密集度更高、覆蓋範圍更廣以及更加靈敏和高效。這樣,傳感器對物質信息獲取的規模才能更大,對物質狀態的辨識度才能更加精密,當網絡形成後,其數據流才更具參考價值。

    一般來說,對於不同的感知任務,傳感器會根據具體情況協同作戰。比如要獲取一台機器設備的內部工作動態視頻,就需要感光傳感器、聲音傳感器、壓力傳感器等協同工作,形成一幅有聲音、有畫麵、有動感的機械內部工作動態視頻。感知層的傳感器能全方位、多角度地獲取數據信息,為物聯網提供充足的數據資源,從而實現各種物質信息的在線計算和統一控製。另外,傳感器不僅可以通過無線傳輸,還可以利用線傳輸接入設備,人們利用傳感器傳輸到設備中的信息可以與網絡資源進行交互和共享。

    (2)接入層

    接入層的作用是連接傳感器和互聯網,而這種連接的過程需要借助較多的網絡基礎設施才能實現。例如,人們可以利用移動通信網中的GSM網和TD-SCDMA網來實現感知層向互聯網的信息傳輸,也可以利用無線接入網(WiMAX)和無線局域網(WiFi)來實現感知層向互聯網的信息傳輸。另外,通過衛星網進行信息傳輸也是一種可行方案。

    (3)網絡層

    網絡層指的其實就是互聯網,建立互聯網需要利用兩種IP,分別是IPv6/IPv4和後IP(Post-IP)。網絡層將網絡信息進行整合,形成一個龐大的信息智能網絡,這樣就構成了一個高效、互動的基礎設施平台。

    (4)服務管理層

    服務管理層的主體是中心計算機群,該計算機群擁有超級計算能力,可以對互聯網中的信息進行統一管理和控製。同時,這一層級還能夠為上一層級提供用戶接口,保證應用層級的有效運行。

    (5)應用層

    應用層是物聯網體係的最終層級,用於承接服務管理層級以及構建應用體係,如果將服務管理層比作一個商品開發中心,那麽應用層就是商品的應用中心。應用層級將麵向社會中的各行各業,為它們構建物聯網產品的實際應用。物聯網產品可以應用於多個領域,如交通運輸、遠程醫療、安全防護、文物保護、自然災害監控等。

    由於傳感器網絡技術相對複雜,目前,國內外的有關機構和大型科技企業在該技術領域的研發還不成熟,物聯網的發展尚處於初級階段。現階段,世界上各個國家的主要研究方向是傳感網的核心技術。與此同時,關於物聯網的其他技術也在進一步推進和展開,其中包括射頻識別技術、傳感器融合技術、智能芯片設計技術等。此外,將後IP網絡和感知層網絡更合理地整合、完善,一直是各大科研機構努力的方向。物聯網在服務管理層的數據如何拓展、如何探尋物聯網新的商業模式,如何以點帶麵,開發典型物聯網應用,並讓其成為推動整個物聯網行業的典型案例,帶動整個物聯網行業穩定有序地向更高層次邁進,這些都是現階段科學家以及各大科技巨頭正在努力探索的問題。而在這之前,在各個領域、各個層麵、各個係統開展物聯網相關標準的製定是重中之重。

    2.物聯網的UID技術體係結構

    從傳統意義上說,物聯網的UID技術指的是應答器技術。應答器其實就是物聯網的一種電子模塊,它有兩個主要功能,一是傳輸信息,二是回複信息。經過多年的發展,應答器具備了新的定義和含義,現在人們稱其為電子標簽或智能標簽,而應答器的這種改變與物聯網領域其他技術的發展有關,其中,射頻技術的發展對應答器的影響最大。

    在世界範圍內,電子標簽發展水平最高的國家當屬日本。日本對電子標簽的研究較早,可以追溯到20世紀80年代。當時,日本最早提出了實時嵌入式係統,也就是物聯網領域常說的TRON,其核心體係是T-Engine。2003年3月,日本東京大學在日本政府和T-Engine論壇的支持下成立了UID中心,該中心不僅受到了日本國內大型企業的關注,同時也受到了國際大企業的關注。麵對物聯網的大勢所趨,國內外的科技大企業也紛紛加入UID中心,東京大學UID中心剛成立不久,其支持企業就多達20多家,其中包括索尼、三菱、微軟、夏普、東芝、日電、J-Phone、日立等。UID中心的成立對發展物聯網來說具有重要意義,日本方麵之所以大力組建UID中心,各國企業之所以支持組建UID中心,是因為組建UID中心具有兩個重要作用:第一是建立自動識別“物品”的基礎技術,不斷完善物聯網的初期物理設施,實現傳感器的全麵覆蓋;第二是普及UID的相關知識,培養用於物聯網體係構建的優秀應用性人才。在這兩個作用的推動下,日本正在努力建立一種全麵實現物聯網的理想環境,一旦建成,萬事萬物都能在網絡“雲腦”的計算之中。

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