1.2　物聯網服務平臺在物聯網架構中的地位與作用

全面感知、可靠傳送、智能處理是物聯網技術的三個核心技術特征。物聯網環境中的全面感知指利用射頻識別（RFID）技術、傳感器、攝像頭、二維碼、GPS（Global Positioning System，全球定位系統）及傳感器網絡等相關技術手段實現對物體信息隨時隨地感知、捕獲及測量；可靠傳送指利用各種形式的信息傳輸、網絡通信及互聯網技術達到物體（Things）的無縫接入，以實現隨時隨地的可靠信息共享與交互；智能處理指對海量的跨地域、跨行業、跨部門的數據及信息利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術進行分析和處理，提升對物理世界、經濟社會活動規律和變化的洞察力，最終實現智能化的決策和控制。

因為物聯網需要連接大量的傳感器、各種類型的設備和應用程序，所以除允許管理、控制一系列的應用系統和設備外，成功、可擴展、有效的物聯網解決方案的關鍵先決條件之一是需要提供跨不同設備和數據源的物聯網服務平臺。物聯網服務平臺必須將所有基本技術和所需組件集成到公共、開放、支持多應用程序的環境中，完成對物聯網設備的部署、配置、故障排除、安全保障、管理和監控。此外，還需要提供軟件/固件安裝、補丁、啟動/停止、調試和狀態監視等管理應用程序的能力，即服務平臺需要具備收集相關數據、進行數據分析、創建可操作的解決方案的能力。

物聯網服務平臺能夠提供通過一組核心通用應用程序服務簡化應用程序開發的能力，這些服務包括數據管理、臨時緩存、永久存儲、數據規范化、基于策略的訪問控制和公開等。除此之外，物聯網服務平臺還能夠提供一些高級應用服務，包括對業務規則、復雜事件的處理，以及對數據分析和閉環控制的支持等。

因此，從產業化需求的角度來看，物聯網的體系架構可以劃分為由感知層、傳送層、物聯網服務平臺、應用層所構成的層次結構，如圖1-1所示。

1.感知層

感知層的核心任務是執行信息的收集及處理，需要解決的關鍵問題是對物體的采集、捕獲及感知識別。部分學者也將感知層稱為感知延伸層。在技術層面，感知層由傳統的無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術及相關的各種執行器組成，包括閱讀器和二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、傳感器、攝像頭、GPS及M2M（Machine-to-Machine/Man）終端、手持終端、傳感器物聯網網關和傳感器網絡等。目前，對于感知層來說，最迫切的技術需求是提供更敏感、全面的感知能力，大力解決低功耗問題，以及實現小型化、低成本等。

感知是物聯網的基礎，其核心技術包括RFID、短距離無線通信及傳感和控制等，涉及芯片研發、RFID材料、通信協議和智能節點供電方案等各方面的細分技術，其關鍵技術問題如下。

（1）遠程管理：有效的信息采集是物聯網服務的保證，因此，對于各種感知設備、通信終端設備及感知層子網和物聯網接入網關等設備的遠程管理都是最基本的關鍵技術。

（2）低成本：低成本是實現物聯網大規模應用的基礎，包括低成本的RFID標簽技術、傳感器技術、M2M模組技術等。

（3）低功耗：降低物聯網感知層設備功耗是其能夠滿足更多應用場景需求的關鍵，其可行的解決方案包括優化網絡通信協議降低通信功耗，提供能源補充的輔助手段（如生物環境供電、太陽能供電等）。

（4）提升傳感器感知能力：生物、智能傳感器、MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微機電系統）等是該領域可預期的發展方向。

（5）即插即用：物聯網外設包括各種RFID設備，以及傳感器、控制器、攝像頭、GPS等感知設備，這些設備的即插即用是完成業務靈活部署及有效管理的重要基礎。

2.傳送層

物聯網傳送層是物聯網的網絡基礎設施層，用于承擔各類信息的遠距離傳輸。它建立在現有的互聯網和移動通信網基礎設施之上，是由各種通信網絡和互聯網構成的融合網絡系統，還包括智能處理海量信息的基礎設施，如物聯網管理中心、信息中心、云計算平臺、專家系統等。可見，傳送層既要完成網絡運營，又要實現信息運營。傳送層的特點是，既要向上與應用層相聯系，又要向下與感知層相結合。

傳送層中的感知數據管理和處理技術是物聯網實現以數據為中心的核心技術，具體包括感知數據的存儲、查詢、理解、挖掘和行為分析，以及基于感知數據的決策等相關理論和技術。從物聯網產業鏈整體來看，網絡運營商在傳送層中無疑占據了重要的地位，而快速發展的云計算平臺是推動物聯網進一步發展的新興力量。作為海量感知數據的存儲和分析平臺，云計算平臺將成為物聯網的核心組成部分，也是支撐眾多應用的基礎。

傳送層的主要問題及關鍵技術如下。

（1）提升業務運營能力：業務運營涉及信息與通信兩個方面。因此，加強信息與通信服務運營水平并深入研究通信及信息運營關鍵技術是實現物聯網快速發展的重要保障。

（2）大規模接入技術：物聯網的通信規模是難以預期的。因此，為了以盡可能低的成本實現可靠的通信以應對規模化通信需求，網絡優化技術是關鍵的因素。

（3）碼號體系：碼號是網絡運營商的核心資源。因此，需要充足的碼號和有效的尋址體系以支撐業務的持續發展。

（4）端到端QoS（Quality of　Service，服務質量）：物聯網信息差異巨大，為滿足不同業務的需求應該區分不同價值的信息并提供相應的服務質量，實現端到端的QoS差分服務。

（5）端到端的安全保障：物聯網所承載信息的安全性需求差異很大，對于某些特定的信息需要滿足極強的端到端安全需求，如政府管理、企業生產、個人安全信息等。

3.物聯網服務平臺

物聯網服務平臺也稱為“物聯網平臺”或任何物聯網解決方案中的“物聯網應用服務平臺”。物聯網服務平臺接收來自物聯網設備和網絡實體的信息，并向應用實體提供服務，更重要的是，它提供了各種網絡級和服務級的管理功能。

物聯網服務平臺負責監測、控制物聯網設備和網絡層的各物聯網功能元素，創建物理設備（如傳感器、執行器、網關等）和基于計算機的應用系統之間的直接集成，以提高物聯網的工作效率、準確性和經濟效益。物聯網服務平臺承擔了物聯網解決方案中大量最具挑戰性和最復雜的任務，無疑是物聯網解決方案的關鍵組成部分。

根據物聯網服務的相關需求及物聯網相關標準，如oneM2M和ESTI標準機構推薦的物聯網標準，為了確保物聯網服務能被可靠和安全地部署，并能夠有效地對其實施全面的監督和控制，物聯網服務平臺需要提供一組完備的基本功能，包括服務發現和注冊管理、通信管理、數據管理、固件管理、拓撲管理、組件管理、賬務管理、訂閱和通知管理、API（Application Programming Interface，應用程序接口）管理、網絡元素管理、服務配置管理、故障管理、性能管理和安全性管理等。

4.應用層

物聯網應用層主要完成服務的發現和呈現工作，通過結合物聯網技術和行業專業技術來提供智能化的行業應用解決方案，實現信息技術和行業的深度融合。應用層的核心是信息的社會化共享及安全保障，這對國民經濟和社會發展具有深遠的影響。

基于分析和處理的感知數據，物聯網應用層能夠提供類型豐富的特定服務，如查詢型（智能檢索、遠程抄表）、監控型（物流監控、污染監控）、掃描型（手機錢包、高速公路不停車收費）、控制型（智能交通、智能家居、路燈控制）等服務。應用層服務是物聯網存在和發展的根本，智能控制技術、軟件開發技術的快速發展能夠為用戶提供豐富的物聯網應用。與此同時，這些應用在行業及家庭中的普及又能夠給整個物聯網的產業鏈帶來豐厚的利潤和更廣闊的發展空間。

當前，應用層需要解決的關鍵技術問題如下。

（1）行業融合技術：通信、網絡技術與行業IT技術的有效融合是物聯網成功與否的關鍵，也是其價值的重要體現。

（2）應用集成技術：包括系統集成技術自身及相關的應用設計、維護、部署等技術。

總體來看，國內目前并沒有實用的物聯網通用架構實現方案，在物聯網標識等關鍵技術方面也面臨發達國家強有力的挑戰。長期以來，美國一直引領網絡技術發展潮流，主導網絡架構體系發展，不僅基本壟斷了世界市場，也掌握著網絡安全的主動權。隨著我國經濟基礎和技術能力的提高，抓住我國物聯網繁榮發展機遇，從網絡的整體架構上對物聯網的概念進行統一的清晰描述，形成通用技術架構，建立自主可控的軟硬件支撐環境，對推進我國物聯網技術的快速成熟，引領技術發展潮流，搶占未來科技制高點，以及打破美國在網絡架構方面建立的長期壟斷地位，保障我國網絡技術發展和安全的主動權具有重大戰略意義。