物聯網“后端集中式”系統結構的實現與研究

周桃義

杭州萬向職業技術學院 杭州 310023

1 物聯網及其發展概述

在信息技術發展和進步的過程中，物聯網技術應運而生，并成為其中的一大重要組成部分。物聯網技術的基礎是互聯網技術，并在該技術基礎上進行延伸，逐漸滲透到各個領域，發展為不同物和物之間的信息交換和通信。物聯網技術在發展過程中不斷完善，綜合運用了目前各項重要的通信感知技術，例如智能感知技術、智能識別技術等。在物聯網的發展階段，需要不斷進行創新。

物聯網最早在1999年提出，并由國際電信聯盟（ITU）于2005年正式提出，最初的定義是針對三大關系指出的，分別是人與人之間的互聯關系，人與物以及物與物之間的互聯關系。在此之后物聯網技術得到了迅速發展，并迅速席卷全球。并且在我國快速發展和崛起的這一契機下，物聯網在我國的發展得到了最為迅猛的發展，并對其發展作出了不可磨滅的貢獻。在我國對于物聯網的定義更加完善，把一切實現物與物之間環境以及狀態互聯并與計算機、互聯網相結合的技術都劃歸為物聯網技術。對物聯網的研究和發展不斷深入，最終成為了我國發展的一大推動力。

當前物聯網技術被廣泛應用到各個領域，例如常見的農業和工業中，甚至被應用到城市建設以及交通等領域。

2 物聯網系統結構概述

物聯網的體系結構能夠精確地定義物聯網系統各組成部件及其之間的關系，物聯網的開發者遵循一致的原則實現物聯網系統的構建，以保證最終建立的系統符合預期的需求。依據信息的生成、傳輸、處理和應用的不同環節，物聯網的體系結構可由低到高分為四層，即感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層。

3 后端集中式體系結構分析

（1）Networked Auto-ID體系結構分析 。Networked Auto-ID體系結構（如圖1）主要針對的是實體物品，并且其范圍非常廣泛，擴展到整個世界范圍內，其中在進行Networked Auto-ID體系結構的構建過程中采用了RFID的方式。在該系統中以互聯網技術為基礎，結合以射頻設別技術為代表的遙感技術來實現物聯網的功能，并最終達到智能識別以及智能管理。Networked Auto-ID體系結構當前被應用已經十分廣泛，例如在零售行業中的條碼標價的智能識別等。

圖1 Networked Auto-ID體系結構

就目前體系結構的研究中，其各項指標評價最低的就是該系Networked Auto-ID體系結構。首先其屬于后端集中式的信息處理方式，會受到物聯網規模的影響，其擴展性就大大下降；并且該體系結構中值包含已經表示的信息網絡，也就使得它的水平性比較弱；其他幾項性能基本都是基于環境感知性能進行的，而Networked Auto-ID體系結構只能物品標識信息的采集和處理，這樣最終就使得感知性、交互性以及自適應性均相對較差；操作性能也相對較差，但是其由于ID加密機制的采用，使得其具有安全性的優越性。

圖2 USN體系結構

（2）USN體系結構分析。USN體系結構中實際上是一種由下而上進行工作的，在該體系結構中主要包含五部分，第一部分是感知網，第二部分是接入網，除此之外，還有網絡基礎設施、中間件和應用平臺（如圖2）。在目前的物聯網體系結構中，USN體系結構是一種常見的體系結構。但是其本身還存在一定的問題，有待于進一步發展和完善。

通過相關評價指標展開對USN體系結構的評價。其中USN體系結構的優越性主要是由其中間件層決定的，在該層的作用下可以很好的進行信息感知，并能夠進行處理，從而使得其具有很好的環境感知性，在良好環境感知的影響下，就具有良好的環境交互性和自適應性。其該三種評價指標比較而言的話，其他的相應評價指標就相對較差。例如在互操作性方面，就因為其5個部分之間的關系并沒有具體的明確，就導致其互操作性較差。

4 物聯網體系結構評價指標

為了進一步實現物聯網其功能，具有必要對其體系結構進行相應的評價。本文就物聯網發展過程中出現的常用的評價指標進行綜合討論，基本內容見下表（如表1），主要是八大指標。

表1 物聯網體系結構評價指標

5 物聯網體系結構綜合比較分析

物聯網的體系結構的評價主要是從功能角度進行的，由于前端式和后端式本身的特點使得體系結構本身具有不同的優勢。后端式體系結構往往由于對于信息采集和處理較好，所以具有良好的環境感知、環境交互性和自適應性；而前端式則由于其控制層等的作用使其能夠具備良好的抗毀性和互操作性。

本文系2015年浙江省教育廳訪問工程師校企合作項目“基于地磁的室內定位系統研究”的研究成果。

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