從運(yùn)營商角度看物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和發(fā)展

林偉

摘 要：以物聯(lián)網(wǎng)為代表的新興IT技術(shù)，為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文從物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)出發(fā)，闡述了物聯(lián)網(wǎng)的誕生背景、基本要素、體系結(jié)構(gòu)，展望了其與云計(jì)算技術(shù)的融合的前景，并從運(yùn)營商的角度出發(fā)，分析了運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中所能發(fā)揮的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；結(jié)構(gòu)體系

中圖分類號(hào)：U692 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）09-0038-02

21世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展給人們的生活帶來了極大的便利和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它被看作是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸和擴(kuò)展，是通信網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)部分或末端網(wǎng)絡(luò)，通常也被稱為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來說，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用具有廣闊的前景。同時(shí)，如何最大限度地利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、降低物聯(lián)網(wǎng)通信對(duì)現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)的影響、增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)未來的競爭力，就成為擺在各網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商面前的重要課題。

1 物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ ITU） 發(fā)布的ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)（IOT， Internet of things）是通過二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別（RFID） 裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

按照國際電信聯(lián)盟（ ITU）的定義 ，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品，人到物品 ，人到人之間的互連。它把目前網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的M2M（Man to Man、Man to Machine、Machine to Machine）的互聯(lián)通過傳感技術(shù)擴(kuò)大到了更廣闊的范圍。

2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有著若干項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，涵蓋RFID識(shí)別、傳感器、傳感網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)以及傳輸數(shù)據(jù)計(jì)算等諸多技術(shù)領(lǐng)域。

2.1射頻識(shí)別RFID。RFID技術(shù)是融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[3]。它能形成物聯(lián)網(wǎng)的感知節(jié)點(diǎn)，其終端接入通信網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。

2.2傳感技術(shù)。感知與標(biāo)識(shí)均是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。利用射頻識(shí)別（RFID）、Zigbee、Zigwave、藍(lán)牙、WiFi等傳感設(shè)備能實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的視音頻、標(biāo)簽、物理信息等數(shù)據(jù)的采集。

2.3嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。在目前，嵌入式系統(tǒng)已廣泛用于各類物理設(shè)備中，對(duì)于利用計(jì)算技術(shù)監(jiān)測(cè)和控制物理設(shè)備行為的嵌入式系統(tǒng)，國際上稱之為信息物理系統(tǒng)（CPS）。

2.4通信技術(shù)與數(shù)據(jù)計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)信息傳遞和服務(wù)的承載平臺(tái)，云計(jì)算則是建立物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的有力支撐。

3 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

以ITU-T在Y.2002的建議中描述的USN高層結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)自下而上可以分為感知層、接入層、基礎(chǔ)骨干層、網(wǎng)絡(luò)中間件、應(yīng)用層五個(gè)層次。

感知層主要是應(yīng)用多種傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID）、Zigbee、Zigwave、藍(lán)牙、WiFi等無線和有線傳感設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)物品的信息采集、捕獲和識(shí)別功能。

接入層包括多種有線和無線網(wǎng)絡(luò)的接入，由一些網(wǎng)關(guān)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成，為物聯(lián)網(wǎng)終端提供至骨干網(wǎng)絡(luò)的接入功能和移動(dòng)性管理。

網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的核心中樞，是基于IP的統(tǒng)一、高性能、可擴(kuò)展的NGN網(wǎng)絡(luò)，支持異構(gòu)接入和終端的移動(dòng)性。

中間件由負(fù)責(zé)大規(guī)模數(shù)據(jù)采集與處理的軟件組成，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層傳輸來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行應(yīng)用程序的處理加工，實(shí)現(xiàn)智能控制。

應(yīng)用層主要提供與物聯(lián)網(wǎng)息息相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，它涉及未來各個(gè)行業(yè)，將有效使用物聯(lián)網(wǎng)以提高生產(chǎn)和生活的效率。

綜上所述，信息感知、信息傳輸和信息的應(yīng)用處理，是物聯(lián)網(wǎng)的基本要素。由于USN體系結(jié)構(gòu)按照功能層次比較清楚地定義和劃分了物聯(lián)網(wǎng)的組成，因此目前被國內(nèi)工業(yè)與學(xué)術(shù)界廣泛接受。

4 物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)

隨著業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)量的增加，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)計(jì)算也提出了更高的要求，而作為通過網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價(jià)分布式計(jì)算能力的云計(jì)算則具備了這些服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)的條件。

“云”是一種資源平臺(tái)，是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源；云計(jì)算將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)，以按需即取的服務(wù)形式交付給用戶。物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)的功能和性能需求，決定了其具備云計(jì)算的特征：

（1）對(duì)資源有大規(guī)模、海量需求。物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)需要存儲(chǔ)數(shù)以億計(jì)的傳感設(shè)備在不同時(shí)間采集的海量信息，并對(duì)信息進(jìn)行匯總、拆分、統(tǒng)計(jì)、備份；利用云計(jì)算的資源池化和泛在接入的特點(diǎn)，分布式的存儲(chǔ)能讓云環(huán)境下的多個(gè)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)資源的存儲(chǔ)和管理需求。

（2）資源負(fù)載變化大。不同行業(yè)應(yīng)用的資源負(fù)載不同，峰值負(fù)載、閑時(shí)負(fù)載、正常負(fù)載差距明顯。利用云計(jì)算的彈性服務(wù)特點(diǎn)，能根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況動(dòng)態(tài)分布資源，能夠綜合運(yùn)用Mapreduce等技術(shù)進(jìn)行任務(wù)分割、分布式計(jì)算，從而滿足用戶應(yīng)付峰值時(shí)間的使用需求。

（3）以服務(wù)方式提供計(jì)算能力。從物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營角度來看，不同行業(yè)應(yīng)用的計(jì)算控制需求存在一致性，都需要對(duì)海量信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。這部分可從行業(yè)中剝離出來，以平臺(tái)服務(wù)的方式提供給用戶。利用云計(jì)算的按需服務(wù)和服務(wù)可計(jì)費(fèi)特點(diǎn)，大量用戶在共享同一堆棧的計(jì)算資源，而各個(gè)用戶又具有服務(wù)和收取費(fèi)用的獨(dú)立性。

物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)架構(gòu)是面向各行各業(yè)、大數(shù)據(jù)量、高性能計(jì)算的信息處理系統(tǒng)。借助云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，通過引入云基礎(chǔ)設(shè)施形成資源池、建立云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)和計(jì)算、強(qiáng)化云應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多租戶資源共享、引進(jìn)彈性資源伸縮機(jī)制的云管理等手段，吸引更多的行業(yè)用戶參與進(jìn)來，可以達(dá)到促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)資源更新、進(jìn)入良性發(fā)展循環(huán)的效果。endprint

5 物聯(lián)網(wǎng)為運(yùn)營商帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

從運(yùn)營商的角度，關(guān)注類似物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用最早的是M2M，中國移動(dòng)在2004年就開始開發(fā)M2M業(yè)務(wù)。M2M業(yè)務(wù)是物聯(lián)網(wǎng)的雛形，是被電信運(yùn)營商普遍認(rèn)可的物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)階段的主要形式。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的不斷升溫，傳感網(wǎng)被逐漸引入，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商不再將傳感網(wǎng)看作用戶設(shè)備，而是將其作為通信網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)向下延伸的毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)積極向物聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算控制單元延伸時(shí)，運(yùn)營商才能掌控物聯(lián)網(wǎng)的核心、主導(dǎo)其未來的發(fā)展。

如前所述，信息感知、信息傳遞和信息處理，是物聯(lián)網(wǎng)的基本要素。感知層由傳感設(shè)備進(jìn)行信息的采集和標(biāo)識(shí)，而在信息傳遞、信息處理中，運(yùn)營商將發(fā)揮自身的網(wǎng)絡(luò)、集成等優(yōu)勢(shì)，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的背景下，提供以下的應(yīng)用服務(wù)：

（1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。安全可靠的接入與承載網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)營商的核心價(jià)值所在。目前很多物聯(lián)網(wǎng)都還處于孤立系統(tǒng)的階段，運(yùn)營商如能主導(dǎo)感知設(shè)備的大規(guī)模入網(wǎng)，將進(jìn)一步有利于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合。

（2）行業(yè)的集成服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營平臺(tái)需要具備第三方行業(yè)的集成能力，能夠滿足不同行業(yè)應(yīng)用的差異化性能需求。基于這一條件，運(yùn)營商可將已有的基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)能力與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合，從信息流的傳輸者演變?yōu)閼?yīng)用服務(wù)的聚合者。

（3）云計(jì)算服務(wù)。云計(jì)算模式是海量智能信息處理的重要手段。積極跟蹤云技術(shù)和應(yīng)用，建立能提供云計(jì)算服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，并實(shí)現(xiàn)電信云和IT云的結(jié)合，將推動(dòng)運(yùn)營商逐步成為云計(jì)算服務(wù)的提供者。

（4）完善的支撐系統(tǒng)。運(yùn)營商應(yīng)建立一套運(yùn)營服務(wù)體系，充分發(fā)揮其業(yè)務(wù)管理和運(yùn)營支撐能力。

6 結(jié)語

從物聯(lián)網(wǎng)自身演進(jìn)需求來看，它必然會(huì)從孤立的、局域的垂直應(yīng)用階段發(fā)展到泛在的、聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同應(yīng)用階段，通信網(wǎng)絡(luò)和電信運(yùn)營商要主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，就需要在未來構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營平臺(tái)，掌控其計(jì)算控制能力、集成產(chǎn)業(yè)鏈，為企業(yè)和用戶提供全面的電信級(jí)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營服務(wù)。

我國的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商如能利用已有的3G移動(dòng)網(wǎng)、寬帶互聯(lián)網(wǎng)上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，克服技術(shù)難點(diǎn)，完善的服務(wù)體系和能力，就能逐步從提供簡單的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道轉(zhuǎn)向能提供物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需的計(jì)算和控制能力。這一角色的轉(zhuǎn)變，將會(huì)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到有力的推動(dòng)作用，并引導(dǎo)運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)重要的地位。

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