劉喬佳

（天津現(xiàn)代職業(yè)技術學院 信息工程學院，300350）

物聯(lián)網(wǎng)體系結構與實現(xiàn)方法的研究

劉喬佳

（天津現(xiàn)代職業(yè)技術學院 信息工程學院，300350）

本文中對現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術資料和參考文獻進行分析，實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)體系結構的有效梳理。物聯(lián)網(wǎng)的體系結構可以實現(xiàn)對系統(tǒng)組成部件之間的關系進行定義，并在開放系統(tǒng)過程中提供一致性的原則，最終保證建立出的系統(tǒng)可以符合預期的要求。并對物聯(lián)網(wǎng)的體系結構與實現(xiàn)方法進行研究，以期對未來物聯(lián)網(wǎng)的設計與實現(xiàn)提供更好的參考價值。

物聯(lián)網(wǎng);體系結構;連接模式;

物聯(lián)網(wǎng)技術的核心思想是為全球范圍的物品提供唯一的電子標識符，進而實現(xiàn)在網(wǎng)絡中對實體對象提供特定的有效標識，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術與互聯(lián)網(wǎng)技術聯(lián)系緊密，但是物聯(lián)網(wǎng)技術不僅僅是將物品進行簡單的連接與操作，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，其將賦予網(wǎng)絡更加豐富的含義。最初，物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID技術來標定實物，并通過數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)對網(wǎng)絡的擴充和延伸。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征是實現(xiàn)全面感知、傳送可靠和智能處理，物聯(lián)網(wǎng)在對物品識別時具有全面感知的能力，并在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中具有較高的可靠性，并能根據(jù)人們的要求實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的智能處理，從而搭建出連接人與物體的信息網(wǎng)絡。

1 物聯(lián)網(wǎng)體系結構與評價指標

1.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結構的概念

物聯(lián)網(wǎng)體系結構是指建立起統(tǒng)一的具有高度一致性的形式結構，可以反映出系統(tǒng)內(nèi)部各個組成部件及其之間的關系，從而指導系統(tǒng)實現(xiàn)功能上的設計和一系列原則的抽象。物聯(lián)網(wǎng)體系結構的建立主要為設計人員在開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)過程的每一個步驟提供參考指標，保證每一步的技術選擇都與系統(tǒng)的預期相一致，因此可以說建立物聯(lián)網(wǎng)體系結構是實現(xiàn)網(wǎng)絡化的計算系統(tǒng)的前提保證。建立物聯(lián)網(wǎng)體系結構的最主要過程就是從各種應用的需求中統(tǒng)一找尋出組成系統(tǒng)的部件以及各個部件之間的組織關系。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)建立體系結構的抽取角度

在建立物聯(lián)網(wǎng)體系結構時需要有效識別系統(tǒng)中各個部件之間的關系，通常情況下可以從不同的角度抽取系統(tǒng)的組成部件及其對應的關系，常用的抽取角度包括功能角度、模型角度以及處理過程角度等。其中，功能角度主要是將系統(tǒng)中的部件按照功能的角度分成若干個層次，當中的下層部件為上層部件提供服務，而上層部件為下層部件進行控制。模型角度主要是將按照一定的建模方法將系統(tǒng)分解為用領域模型描述的組成部件，通常用模型編排來描述各個部件之間的連接關系。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)體系結構的評價指標

在進行物聯(lián)網(wǎng)體系結構建立的過程中可以從不同的建模角度和不同的功能角度建立具有不同樣式和不同性能的網(wǎng)絡，因此為了評定不同的物聯(lián)網(wǎng)體系結構一般是以某個結構指導下設計和實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的性能作為評定該物聯(lián)網(wǎng)體系結構的指標。目前常用的指標包括：水平性是指系統(tǒng)可以集成不同的通信、傳輸和信息處理技術的水平并能應用于不同的領域；可拓展性能是指系統(tǒng)保證性能的前提下可以連接盡可能多的外界設備的性能；環(huán)境感知性能是指系統(tǒng)對周圍環(huán)境參數(shù)的采集、語言表達和語言推理的能力；環(huán)境交互能力是指系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境感知的指標作出相應的決策，并產(chǎn)生相應的操作命令實現(xiàn)對操作對象的有效控制；安全性是指系統(tǒng)在工作過程中對數(shù)據(jù)私密性的保護程度，并對不滿足訪問條件的用戶進行權限控制；互操作性是指不同的系統(tǒng)之間按照人們事先規(guī)定的規(guī)則互相訪問數(shù)據(jù)和執(zhí)行任務的能力。

2 物聯(lián)網(wǎng)體系結構的實現(xiàn)方法

實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)服務機制的基礎就是保證物品的連接模式和通信協(xié)議，因此未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要工作是在不同的連接模式下通過不同的通信協(xié)議實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)內(nèi)以及系統(tǒng)之間的服務交互，針對物聯(lián)網(wǎng)的特性未來需要在服務發(fā)現(xiàn)、語義服務和安全服務等方面進一步的研究。

2.1 服務發(fā)現(xiàn)

服務發(fā)現(xiàn)是目前建立大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎，無論是采用SOAP還是REST技術實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)Web服務機制服務發(fā)現(xiàn)都是急需解決的問題。針對該問題，國內(nèi)外的相關學者都在不斷進行研究，其中EPCglobal系統(tǒng)建立了一個存儲物品和環(huán)境信息的分布式架構，當對一個物品進行查詢時可以涉及到多個組織的EPC信息，因此為了保證查詢結果的完整性需要建立所有相關信息的倉庫。國內(nèi)專家提出一種基于DHT的物聯(lián)網(wǎng)服務命名與發(fā)現(xiàn)機制，該方法可以提高服務的查詢速度和系統(tǒng)的可拓展性?；贒HT和DSN等機制而建立的分布式物聯(lián)網(wǎng)服務平臺是未來發(fā)展的趨勢，但同時還需要考慮的是物聯(lián)網(wǎng)的異構性和動態(tài)特性，從而進一步提高物聯(lián)網(wǎng)的服務發(fā)現(xiàn)效率和增加系統(tǒng)的可拓展性。

2.2 語義服務

目前物聯(lián)網(wǎng)都是采用Web服務機制進行實現(xiàn)，因此一般通過XML、JSON和EXI等語言來對數(shù)據(jù)進行描述，但同時需要預先定義規(guī)則來對數(shù)據(jù)進行處理以保證系統(tǒng)可以自動的處理與集成數(shù)據(jù)，目前通用的方法是將語義網(wǎng)的方法移植到物聯(lián)網(wǎng)中，來保證物聯(lián)網(wǎng)的語義服務，常用方法包括SWE、SSW、 SmartProduct和SenaaA四種。其中，SWE定義了快速發(fā)現(xiàn)傳感器與感知數(shù)據(jù)的機制、訪問感知數(shù)據(jù)的標準方法以及警告發(fā)送的機制。SSW將RDFa嵌入到XMI中實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)語義的準確描述，增強了應用級別的表述水平。SmartProduct可以將具有異構特點的智能產(chǎn)品進行集成，并將每個智能產(chǎn)品分為先驗知識模塊和推理模塊兩個模塊。SenaaA主要是在后端提供語義服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，加強對物理與非物理過程作為語言的服務。

2.3 安全服務

安全問題是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的首要問題，因此在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程中保證標示與感知數(shù)據(jù)的安全性是未來面臨的重要挑戰(zhàn)。相對于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全問題，物聯(lián)網(wǎng)安全問題還需要保證數(shù)據(jù)在采集過程中的安全性，目前物聯(lián)網(wǎng)的安全防護措施更多的是解決后端集中式信息服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的問題，同時如何將安全機制融入到各嵌入式設備和智能物品中是未來需要解決的問題。

3 結束語

物聯(lián)網(wǎng)是一項由多學科相互耦合的復雜技術，其中涉及到嵌入式技術、網(wǎng)絡技術、控制科學、計算機技術以及安全防護技術等學科，因此實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)技術的建設與優(yōu)化是一項復雜的系統(tǒng)性工程，這就需要相關技術人員不斷探索物聯(lián)網(wǎng)的理論和技術問題，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術的進一步應用和推廣。

[1] 李力行,金芝,李戈.基于時間自動機的物聯(lián)網(wǎng)服務建模和驗證[J]. 計算機學報. 2011(08)

[2] 吳振強,周彥偉,馬建峰.物聯(lián)網(wǎng)安全傳輸模型[J]. 計算機學報. 2011(08)

[3] 劉洪濤,程良倫.基于DHT的物聯(lián)網(wǎng)命名服務體系結構研究[J]. 計算機應用研究. 2011(06)

Iot architecture and implementation method of research

Liu Qiaojia
（Tianjin modern vocational and technical college college of information engineering,300350）

This article to the existing data on the Internet of things technology and references were analyzed,and the implementation of the Internet of things in the effective sorting system structure. The architecture of Internet of things can be implemented to define the relationship between the system components,and provide the principle of consistency in the process of open systems,eventually set up the guarantee system can meet the expected requirement.And architecture of Internet of things and realization method are studied,in order to future iot provide better reference value for the design and implementation.

the Internet of things;Architecture;Connection mode