物聯(lián)網(IoT)是推動當前數(shù)字革命的新技術現(xiàn)象之一,網絡傳感器和控制器技術將幫助企業(yè)開發(fā)新的產品和服務,并改進其現(xiàn)有運營,獲取更廣泛的市場空間和機遇。在這樣的科技趨勢涌動下,也為企業(yè)的傳統(tǒng)架構師們和解決方案經理們提出了新的挑戰(zhàn)。OpenGroup組織也積極在進行物聯(lián)網相關技術和應用的跟進。本文將基于2016年4月在倫敦舉行的OpenGroup峰會(倫敦研討會)的研討結果,對當今世界四個主流的物聯(lián)網模型進行比較分析。
什么是物聯(lián)網
物聯(lián)網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。顧名思義,“物聯(lián)網就是物物相連的互聯(lián)網”。
這有兩層意思:第一,物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網,是在互聯(lián)網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯(lián)網的定義是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。
在現(xiàn)階段,物聯(lián)網是借助各種信息傳感技術和信息傳輸和處理技術,使管理的對象(人或物)的狀態(tài)能被感知、能被識別,而形成的局部應用網絡;在不遠的將來,物聯(lián)網是將這些局部應用網絡通過互聯(lián)網和通信網連接在一起,形成的人與物、物與物相聯(lián)系的一個巨大網絡,是感知中國、感知地球的基礎設施。
四個物聯(lián)網參考架構
OpenGroup倫敦研討會對物聯(lián)網的四個新興標準參考架構進行了介紹:ISO IoT參考架構草案、IIC工業(yè)互聯(lián)網參考架構(IIRA)、工業(yè)4.0參考架構模型(RAMI 4.0)和物聯(lián)網。下面對他們進行概述:
ISO IoT參考架構草案
ISO IoT RA草案一般涵蓋了IoT。 它定義了系統(tǒng)特性、概念模型、參考模型和IoT架構視圖。
ISO IoT特征分析涵蓋了九個部分的33個特征。其中的示例包含了自動配置(在系統(tǒng)特征組中)、完整性(在安全組中)和消費者保護(在其他特征組中)。
其概念模型包含物聯(lián)網概念的總體模型和和五個重要的物聯(lián)網概念:域概念、身份概念、服務和通信概念、IoT用戶概念和IoT設備概念。
基于實體的參考模型則表示了用戶、系統(tǒng)、網絡、網關、設備和物理實體是如何關聯(lián)的。
基于域的參考模型則表示了用戶、操作和管理、應用程序服務、IoT資源和交換,感知和控制以及物理實體域之間的關系。
ISO IoT正在由國際標準化組織和國際電工委員會(ISO / IEC JTC1 WG10)聯(lián)合技術委員會1的第10工作組開發(fā)。
IIC工業(yè)互聯(lián)網參考架構(IIRA)
TIIRA將產業(yè)互聯(lián)網定義為“物聯(lián)網、機器、計算機和人員”,使智能產業(yè)操作能夠利用先進的數(shù)據(jù)分析轉型的商業(yè)結果”,并指出“它體現(xiàn)了全球產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、高級計算和制造、普及感知和普遍存在的網絡連接”。它假定了與ISO定義相似的“物聯(lián)網”的定義,并重點關注產業(yè)應用。
IIRA將工業(yè)互聯(lián)網定義為“物聯(lián)網,機器,計算機和人員”,使智能工業(yè)操作能夠利用先進的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)轉型業(yè)務成果,并指出“它體現(xiàn)了全球工業(yè)生態(tài)系統(tǒng),高級計算和制造、普及感知和無處不在的網絡連接”。
IIRA強調了端到端系統(tǒng)特征的交付和保證 - 安全、保證、信任、隱私和彈性,尤其是隱私,是IIRA的主要重點。
IIRA技術報告有兩部分。 第一部分描述了評估工業(yè)互聯(lián)網系統(tǒng)所需的幾個觀點和各種功能領域。 這些觀點在本白皮書的觀點比較中進行了討論。 第二部分包含關鍵系統(tǒng)問題的分析,其中包括關鍵系統(tǒng)特征的交付和保證。
工業(yè)4.0參考架構模型(RAMI 4.0)
產業(yè)4.0(RAMI 4.0)參考架構模型側重于工業(yè)制造領域的物聯(lián)網和網絡物理系統(tǒng)。其重點是工業(yè)應用、使用計算機化工具,以及對此的影響。
RAMI 4.0是第四次工業(yè)革命的參考架構模型。 它是一個三維矩陣,可用于定位標準和描述用例。 它解決了工廠內和工廠間的整合、端對端工程和人類價值流結合。
RAMI 4.0有兩個橫向維度和六個垂直維度。橫向維度包含:生命周期和價值流、層級。垂直維度包含:商業(yè)、功能、信息、通信、整合、資產。
德國國家科學與工程研究院(ACATEC)于2013年4月發(fā)布了“平臺產業(yè)4.0”研究報告。隨后啟動了“平臺產業(yè)4.0”組織來管理實施。 有一些參考實現(xiàn),并已被產業(yè)利用。中國和美國也有類似的舉措。
物聯(lián)網模型
W3C用下列方式解釋物聯(lián)網活動(W3C 物聯(lián)網網站,2016):“物聯(lián)網(IoT)缺乏平臺間的互操作性。 因此,開發(fā)人員面臨著數(shù)據(jù)豎井、成本高和市場潛力有限的難題。 當使用相互矛盾的的非互操作性網絡技術時,可以將其與互聯(lián)網之前的情況相比較。 互聯(lián)網使開發(fā)獨立于這些技術的網絡應用程序變得更容易。 W3C正在尋求為物聯(lián)網做同樣的事情。”
在這里,互聯(lián)網被視為一個模型,而不是一個必不可少的組成部分(盡管在實踐中它通常也是一個重要組成部分)。 重點一般是在互操作性,而不是在任何特定的應用領域。
物聯(lián)網模型為IoT定義了可在不同平臺和標準之間使用的互操作層。 它類似于互聯(lián)網和潛在網絡技術之間的關系。 互聯(lián)網定義了一個具有IP地址和數(shù)據(jù)包的抽象層,并且,套接字API是獨立于這些技術的。 物聯(lián)網同樣簡化了應用程序開發(fā),并根據(jù)元數(shù)據(jù)的廣泛使用,將平臺互操作性的負擔委托給平臺開發(fā)人員。 物聯(lián)網使用資源描述框架(RDF)作為元數(shù)據(jù)的國際語,并支持基于服務語義模型的發(fā)現(xiàn)、服務、組合和驗證。
物聯(lián)網是由W3C支持的共同倡議。 它提供了一個使用萬維網的概念,基于平臺間標準的IoT系統(tǒng)之間的互操作框架。 截至2016年9月,發(fā)布了一個非官方的架構草案,但尚未正式記錄為參考架構。