物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)標準

為達成物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境之普適網(wǎng)絡社會的理想目標，勢須建構(gòu)普適的終端設備與網(wǎng)絡環(huán)境，包括具備信息處理能力的傳感器、移動式終端設備、家庭智能設備、監(jiān)控系統(tǒng)設備等;無信息處理能力的靜態(tài)信息對象 ( 如無線射頻識別技術 RFID)、個人無線或車輛智能通訊設備等，透過各種 ( 長 / 短距 ) 無線或有線通訊網(wǎng)絡，達到物物溝通應用 (Machine to Machine“M2M”、Machine to machine Application Integration“MAI”) 及物物溝通服務“MaaS”(Machine to machine As A Service) 的功能，實現(xiàn)高效率、節(jié)能的生產(chǎn)制造機制與便捷、安全、環(huán)保的智能生活目標;而發(fā)展普適物聯(lián)網(wǎng)的基礎，在于構(gòu)思可行的體系架構(gòu)(Architecture) 及其衍生的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)系，在物聯(lián)網(wǎng)運行世界，沒有單獨一種無線或有線技術能夠有效服務整體架構(gòu)，也沒有任何單位可以完全不透過其他單位的協(xié)助，便掌握所有知識技術或提供產(chǎn)品服務。因此，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下，協(xié)同運作模式 (Collaboration) 會越趨重要，唯有透過生態(tài)系內(nèi)各單位的協(xié)同運作，方能提供穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品或具體可行的服務。

1、Networked Auto-ID 體系結(jié)構(gòu)

Networked Auto-ID Architecture 是 1999年美國麻省理工學院 Auto-ID 實驗室所提出的構(gòu)想，其概念是將對象透過射頻識別 (RFID)、條形碼等訊息感測設備與互聯(lián)網(wǎng)串連，達到智能化識別與管理目標。此種體系結(jié)構(gòu)由標識卷標 ( 如磁條、條形碼、二維條形碼、射頻標識等 )、標示標簽閱讀設備 ( 包括磁條讀卡器、條形碼掃描儀、光學識讀器、射頻讀寫器等 )、信息傳輸網(wǎng)絡 (Internet、Intranet)、標識解析服務器及信息服務器組成。

2、uIDIoT 體系結(jié)構(gòu)

uIDIoT (Ubiquitous ID：Standard for Ubiquitous computing and the Internet of things，物聯(lián)網(wǎng)普適網(wǎng)絡物聯(lián)識別 ) Architecture 是日本非營利標準化組織 uID (Ubiquitous ID) 所規(guī)劃制訂的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，其目標是“透過射頻標識與二維條形碼標識物體，由網(wǎng)絡傳感器采集周圍情境 (Context)，并根據(jù)采集的環(huán)境信息調(diào)整信息服務”。在 uIDIoT 體系架構(gòu)下，每個對象均被賦予一個唯一的對象標識符 Ucode ( 由 128bits 的數(shù)據(jù)組成 )，除透過 Ucode 查詢?nèi)〉脤ο笙嚓P信息服務器的地址外，也可透過網(wǎng)絡傳感器與對象標識符關聯(lián)(Ucode Relation，ucR) 指令，向?qū)ο髽俗R符關系數(shù)據(jù)庫 (ucR DB) 查詢，獲得與所查詢對象相關的其他信息服務器的地址。

3、USN 體系結(jié)構(gòu)

USN (Ubiquitous Sensor Network 普適感應網(wǎng)絡 ) Architecture 是 2007 年，韓國電子與通信技術研究所 (Electronics & Telecommunications Research Institute，ETRI) 在瑞士日內(nèi)瓦國際電信聯(lián)盟召開的“下一代網(wǎng)絡全球標準舉措會議”(Next Generation Network Global Standards Initiative，NGN GSI) 上提出構(gòu)想;該體系結(jié)構(gòu)采用分層概念，將物聯(lián)網(wǎng)由下而上分為五層：傳感器網(wǎng)絡層 ( 采集與傳輸環(huán)境信息 )、接入網(wǎng)絡層 (感知網(wǎng)與外部的通信)、網(wǎng)絡基礎設施 (下一代互聯(lián)網(wǎng) )、中間件 / 中介軟件層 ( 數(shù)據(jù)存取處理軟件 ) 及應用平臺層 ( 各產(chǎn)業(yè)應用 )。USN 體系結(jié)構(gòu)目前在中國工業(yè)與學術界應用較多，但因各分層間之溝通接口欠缺統(tǒng)一定義，體系結(jié)構(gòu)完整性較不足。

4、Physical Net 體系結(jié)構(gòu)

美國維吉尼亞大學 Vicaire 等人針對較復雜的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，提出改良式分層 Physical Net 體系結(jié)構(gòu)，由下而上分別為服務提供層( 感知設備直接提供服務 )、網(wǎng)關層 ( 服務的收集、分發(fā)、動態(tài)移動管理及實時應用配置 )、協(xié)調(diào)層及應用層 ( 應用程序資源或跨網(wǎng)管理 );Physical Net 定義各層間之溝通接口標準-遠程方法調(diào)用 (Remote Method Invocation，RMI)，Physical Net Architecture 對實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計而言，更為可行。

5. M2M 體系結(jié)構(gòu)

M2M 體系結(jié)構(gòu)是歐洲電信標準組織(European Telecommunications Standards Institute，ETSI) 制訂的機器與機器 (Machine to Machine，M2M Architecture) 間溝通運作標準，提供非智能終端設備透過移動通訊網(wǎng)絡與其他智能終端設備 (Intellectual Terminal，IT) 或系統(tǒng)間通訊溝通標準，包括服務需求、功能架構(gòu)及協(xié)議定義 3 部分。M2M 的功能架構(gòu)概述如下：

(1) 在具有存儲模塊的設備、網(wǎng)關與網(wǎng)域中部署 M2M 服務能力層 (Service Capacity Layer，SCL);

(2) 設備與網(wǎng)關中的應用程序透過dIa (Deviceapplication interface) 設備應用系統(tǒng)接口與 SCL 溝通;

(3) 網(wǎng)域中的應用程序透過 mIa (M2M application interface) M2M 應用系統(tǒng)接口與 SCL 溝通;

(4) 設備或網(wǎng)關透過 mId (M2M to device interface) 接口與 SCL 溝通。

6、IoT A 體系結(jié)構(gòu)

此系歐盟研究技術發(fā)展第七架構(gòu)計劃(7th Framework Programme for Research and Technological Development，FP7) 之研究結(jié)果，IoT A 主要解決物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中大規(guī)模、異質(zhì)平臺無線與移動通信所帶來的復雜問題，為樹狀物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)參考模型 (Architectural Reference Model，ARM)，以物與物通信接口(M2M API) 進行不同無線通信協(xié)議整合，透過互聯(lián)網(wǎng) IP 串聯(lián)異質(zhì)平臺 ，以“往復式”概念將邏輯參考模型透過架構(gòu)規(guī)劃為結(jié)構(gòu)體系，再據(jù)以設計實際系統(tǒng)，并透過實際系統(tǒng)營運狀況回饋至結(jié)構(gòu)體系，據(jù)以為下一輪參考模型設計的重要基礎。