物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球理念能夠得以實現(xiàn)的原因,是因為世界早已經(jīng)邁入了3I時代(IBM提法),即Instrumented(工具植入化,40億手機用戶,300億RFID,龐大的傳感網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)信息化系統(tǒng)等), Interconnected(互聯(lián)化),和Intelligent(智能化),我們只需要“百尺竿頭,更上一步”就可以實現(xiàn)5A化(anywhere-任何地點, anything-任何事物, anytime-任何時間, anyway-任何方式, anyhow-任何原因)的物聯(lián)網(wǎng)世界。圖1中描述的這個宏觀的應(yīng)用場景對三大類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都適用,但從更深層的技術(shù)架構(gòu)來說,三大類應(yīng)用存在業(yè)務(wù)細節(jié)上的差別,下面分別細述。
“1”代表客戶端,可以是PC,PDA等,坐落在美洲;“2”代表運行在“云”服務(wù)器上 的SaaS或非SaaS信息系統(tǒng),坐落在非洲;“3”代表末端,可以是任何智能物件,坐落在亞洲。
基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)
電子標簽可能是三類技術(shù)體系中最靈活的能夠把“物”改變成為智能物件的,它的主要應(yīng)用是把移動和非移動資產(chǎn)貼上標簽,實現(xiàn)各種跟蹤和管理。按瑞士ETH Fleisch教授的劃分,RFID是穿孔卡、鍵盤和條碼等應(yīng)用技術(shù)的延伸,它比條碼等技術(shù)自動化程度高,但它們都屬于提高“輸入”效率的技術(shù),也都應(yīng)該屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)范疇。Auto-ID中心的EPCGlobal體系就是針對所有可電子化的編碼方式的,而不只是針對RFID。RFID只是編碼的一種載體,此外還有其他基于物理、化學(xué)過程的載體,例如同方試金石公司的防偽技術(shù)。
EPCglobal提出了Auto-ID系統(tǒng)的五大技術(shù)組成,分別是EPC(電子產(chǎn)品碼)標簽、RFID標簽閱讀器、ALE中間件實現(xiàn)信息的過濾和采集、EPCIS信息服務(wù)系統(tǒng),以及信息發(fā)現(xiàn)服務(wù)(包括ONS和PML)。由于從一開始就讓世界各大洲的從業(yè)人員充分參與,EPCGlobal標準(架構(gòu)圖如下)得到了較廣泛認同,這里不再對其標準體系架構(gòu)贅述。
ONS(即對象命名服務(wù)Object Name Service)主要處理電子產(chǎn)品碼與對應(yīng)的EPCIS信息服務(wù)器地址的查詢和映射管理(如圖3),類似于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)很成熟的域名解析服務(wù)(DNS)。在設(shè)計ONS規(guī)范時,EPCGlobal組織要求必須結(jié)合現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)規(guī)范進行,這顯然是一個正確的決定。于是ONS基本上按DNS的原理實現(xiàn),甚至采用了DNS的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施,現(xiàn)今全球ONS服務(wù)也是EPCglobal委由世界最大的DNS營運商VeriSign營運。
EPC產(chǎn)品電子碼識別只是“標簽”,所有關(guān)于產(chǎn)品有用的信息都用一種新型的標準的XML語言——實體標識語言(Physical Markup Language )來描述,PML的作用就像互聯(lián)網(wǎng)的基本語言HTML一樣。
有了ONS和PML,以RFID為主的EPC系統(tǒng)才真正從Network of Things走向了Internet of Things(物聯(lián)網(wǎng))?;贠NS和PML,企業(yè)對RFID技術(shù)的應(yīng)用將由企業(yè)內(nèi)部的閉環(huán)應(yīng)用過渡到供應(yīng)鏈的開環(huán)應(yīng)用上,實現(xiàn)真正的“物聯(lián)網(wǎng)”。
ONS和PML作為物聯(lián)網(wǎng)框架下的關(guān)鍵技術(shù),有著廣泛的應(yīng)用前景。相比之下,傳感網(wǎng)和M2M從業(yè)群體的技術(shù)架構(gòu)還沒有完全上升到ONS/PML這樣同等的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)體系高度,這大概也就是Auto-ID人群認為物聯(lián)網(wǎng)概念是他們首創(chuàng)的主要原因吧。筆者認為,在走向物聯(lián)網(wǎng)的道路上,傳感網(wǎng)和M2M群體應(yīng)該借鑒和直接采用ONS/PML技術(shù)體系。
基于傳感網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)
當(dāng)人們談?wù)搨鞲芯W(wǎng)絡(luò)的時候,一般主要是指無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN, Wireless Sensor Networks),此外還有視覺傳感網(wǎng)(VSN, Visual Sensor Networks)以及人體傳感網(wǎng)(BSN, Body Sensor Networks)等其他傳感網(wǎng),這里我們也主要討論WSN。
WSN由分布在自由空間里的一組“自治的”無線傳感器組成,共同協(xié)作完成對特定周邊環(huán)境狀況,包括溫度、濕度、化學(xué)成分、壓力、聲音、位移、振動、污染顆粒等的監(jiān)控。WSN中的一個節(jié)點(或叫Mote)一般由一個無線收發(fā)器、一個微控制器和一個電源組成。WSN一般是自治重構(gòu)(Ad-Hoc或Self-Configuring)網(wǎng)絡(luò),包括無線網(wǎng)狀網(wǎng)(Mesh Networks)和移動自重構(gòu)網(wǎng)(MANET)等