物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)調(diào)研匯報\o"物聯(lián)網(wǎng)"物聯(lián)網(wǎng)描繪了人類未來全新信息活動場景:讓全部物品都與\o"網(wǎng)絡(luò)"網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)任何時間和任何地點無處不在連接。人們能夠經(jīng)過對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)對應事件,形成信息化處理方案。當前很多全球主要國家都制訂了開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)長久發(fā)展計劃。中國已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)明確列入<國家中長久科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(—)>和<2050年國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖>。物聯(lián)網(wǎng)作為一個新領(lǐng)域有些什么關(guān)鍵技術(shù)?物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域標準化方面進展怎樣?本文將對此進行初步探討。1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不是對現(xiàn)有技術(shù)顛覆性革命,而是經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)綜合利用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)全新\o"通信"通信模式轉(zhuǎn)變,同時,經(jīng)過融合也必定會對現(xiàn)有技術(shù)提出改進和提升要求,催生出一些新技術(shù)。在通信業(yè)界,物聯(lián)網(wǎng)通常被公認為有3個層次,從下到上依次是感知層、傳送層和應用層,如圖1所表示。假如拿人來比喻話,感知層就像皮膚和五官,用來識別物體,采集信息;傳送層則是神經(jīng)系統(tǒng),將信息傳遞到大腦進行處理;應用層類似人們從事各種復雜事情,完成各種不一樣應用。物聯(lián)網(wǎng)包括關(guān)鍵技術(shù)非常多,從\o"傳感器"傳感器技術(shù)到\o"通信網(wǎng)絡(luò)"通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),從\o"嵌入式"嵌入式微處理節(jié)點到\o"計算機"計算機軟件系統(tǒng),包含了自動控制、通信、計算機等不一樣領(lǐng)域,是跨學科綜合應用。(1)感知層物聯(lián)網(wǎng)感知層主要完成信息采集、轉(zhuǎn)換和搜集。感知層包含兩個部分:傳感器(或\o"控制器"控制器)、短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)。傳感器(或控制器)用來進行數(shù)據(jù)采集及實現(xiàn)控制,短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)將傳感器搜集數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)或?qū)闷脚_控制指令發(fā)送到控制器。感知層關(guān)鍵技術(shù)主要為傳感器技術(shù)和短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù),比如\o"射頻"射頻標識(\o"RFID"RFID)標簽與用來識別RFID信息掃描儀、視頻采集攝像頭和各種傳感器中傳感與控制技術(shù)、短距離\o"無線"無線通信技術(shù)(包含由短距離傳輸技術(shù)組成無線傳感網(wǎng)技術(shù))。在實現(xiàn)這些技術(shù)過程中,又包括到芯片研發(fā)、通信協(xié)議研究、RFID材料研究、智能節(jié)點供電等細分領(lǐng)域。(2)傳送層物聯(lián)網(wǎng)傳送層主要完成信息傳遞和處理,傳送層包含兩個部分:接入單元、接入網(wǎng)絡(luò)。接入單元是連接感知層網(wǎng)橋,它匯聚從感知層取得數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)即現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò),包含\o"移動通信"移動通信網(wǎng)、有線電話網(wǎng)、有線寬帶網(wǎng)等。經(jīng)過接入網(wǎng)絡(luò),人們將數(shù)據(jù)最終傳入互聯(lián)網(wǎng)。傳送層是基于現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立起來層。傳送層關(guān)鍵技術(shù)既包含了現(xiàn)有通信技術(shù),如移動通信技術(shù)、有線寬帶技術(shù)、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)技術(shù)、Wi-Fi通信技術(shù)等,也包含了終端技術(shù),如實現(xiàn)傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)結(jié)合網(wǎng)橋設(shè)備、為各種行業(yè)終端提供通信能力通信模塊等。(3)應用層物聯(lián)網(wǎng)應用層主要完成數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理,并將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應用結(jié)合。應用層包含兩部分:物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)應用。物聯(lián)網(wǎng)中間件是一個獨立系統(tǒng)軟件或服務程序。中間件將許多能夠公用能力進行統(tǒng)一封裝,提供給豐富多樣物聯(lián)網(wǎng)應用。統(tǒng)一封裝能力包含通信管理能力、設(shè)備控制能力、定位能力等。物聯(lián)網(wǎng)應用是用戶直接使用各種應用,種類非常多。物聯(lián)網(wǎng)應用包含家庭物聯(lián)網(wǎng)應用,如\o"家電"家電智能控制、家庭安防等,也包含很多企業(yè)和行業(yè)應用,如石油監(jiān)控應用、電力抄表、車載應用、遠程醫(yī)療等。應用層主要基于軟件技術(shù)和計算機技術(shù)實現(xiàn)。應用層關(guān)鍵技術(shù)主要是基于軟件各種數(shù)據(jù)處理技術(shù),另外\o"云計算"云計算技術(shù)作為海量數(shù)據(jù)存放、分析平臺,也將是物聯(lián)網(wǎng)應用層主要組成部分。應用是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展目標。各種行業(yè)和家庭應用開發(fā)是物聯(lián)網(wǎng)普及源動力,將給整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來巨大利潤。2物聯(lián)網(wǎng)標準進展在標準方面,與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準化組織較多。圖2所表示為全球主要物聯(lián)網(wǎng)標準組織徽標。物聯(lián)網(wǎng)覆蓋技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛,包括總體架構(gòu)、感知技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應用技術(shù)等各個方面。物聯(lián)網(wǎng)標準組織有從機器對機器通信(M2M)角度進行研究,有從泛在網(wǎng)角度進行研究,有從互聯(lián)網(wǎng)角度進行研究,有專注傳感網(wǎng)技術(shù)研究,有關(guān)注\o"移動"移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究,有關(guān)注總體架構(gòu)研究。當前介入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主要國際標準組織有\(zhòng)o"IEEE"IEEE、ISO、ETSI、\o"ITU"ITU-T、\o"3G"3GPP、3GPP2等。針對泛在網(wǎng)總體框架方面進行系統(tǒng)研究國際標準組織比較有代表性是國際電信聯(lián)盟(ITU-T)及歐洲電信標準化協(xié)會(ETSI)M2M技術(shù)委員會。ITU-T從泛在網(wǎng)角度研究總體架構(gòu),ETSI從M2M角度研究總體架構(gòu)。感知技術(shù)(主要是對無線傳感網(wǎng)研究)方面進行研究國際標準組織比較有代表性是國際標準化組織(ISO)、美國電氣及\o"電子工程"電子工程師學會(IEEE)。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面進行研究國際標準組織主要有3GPP和3GPP2。她們主要從M2M業(yè)務對移動網(wǎng)絡(luò)需求方面進行研究,只限定在移動網(wǎng)絡(luò)層面。在應用技術(shù)方面,各標準組織都有一些研究,主要是針對特定應用制訂標準?？倎碚f,國際上物聯(lián)網(wǎng)標準工作還處于起步階段,當前各標準組織自成體系,標準內(nèi)容包括架構(gòu)、傳感、編碼、數(shù)據(jù)處理、應用等,不盡相同。各標準組織都比較重視應用方面標準制訂。在智能\o"測量"測量、E-Health、城市\(zhòng)o"自動化"自動化、汽車應用、\o"消費電子"消費電子應用等領(lǐng)域都有相當數(shù)量標準正在制訂中,這與傳統(tǒng)計算機和通信領(lǐng)域標準體系有很大不一樣(傳統(tǒng)計算機和通信領(lǐng)域標準體系通常不包括詳細應用標準),這也說明了”物聯(lián)網(wǎng)是由應用主導”觀點在國際上已成為共識。圖3所表示是物聯(lián)網(wǎng)在不一樣領(lǐng)域主要標準組織分布情況。本文選擇一些在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主要有一定影響力標準組織進行簡明介紹。2.1ITU-T物聯(lián)網(wǎng)標準進展提到物聯(lián)網(wǎng)標準,首先必須先提一下ITU-T。ITU-T早在就開始進行泛在網(wǎng)研究,能夠說是最早進行物聯(lián)網(wǎng)研究標準組織。ITU-T研究內(nèi)容主要集中在泛在網(wǎng)總體框架、標識及應用3方面。ITU-T在泛在網(wǎng)研究方面已經(jīng)從需求階段逐步進入到框架研究階段,當前研究框架模型還處于高層層面。圖4所表示為ITU-T提出物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),曾經(jīng)在各種場所被廣泛引用。ITU-T在標識研究方面和ISO通力合作,主推基于對象標識(OID)解析體系;ITU-T在泛在網(wǎng)應用方面已經(jīng)逐步展開了對健康和車載方面研究。下面詳細介紹ITU-T各個相關(guān)研究課題組研究情況。SG13主要從\o"NGN"NGN角度展開泛在網(wǎng)相關(guān)研究,標準主導是韓國。當前標準化工作集中在基于NGN泛在網(wǎng)絡(luò)/泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)需求及架構(gòu)研究、支持標簽應用需求和架構(gòu)研究、身份管理(IDM)相關(guān)研究、NGN對車載通信支持等方面。SG16組成立了專門問題組展開泛在網(wǎng)應用相關(guān)研究,日、韓共同主導,內(nèi)容集中在業(yè)務和應用、標識解析方面。SG16組研究詳細內(nèi)容有:Q.25/16泛在感測網(wǎng)絡(luò)(USN)應用和業(yè)務、Q.27/16通信/智能交通系統(tǒng)(ITS)業(yè)務/應用車載網(wǎng)關(guān)平臺、Q.28/16電子健康(E-Health)應用多媒體架構(gòu)、Q.21和Q.22標識研究(主要給出了針對標識應用需求和高層架構(gòu))。SG17組成立有專門問題組展開泛在網(wǎng)安全、身份管理、解析研究。SG17組研究詳細內(nèi)容有:Q.6/17泛在通信業(yè)務安全,Q.10/17身份管理架構(gòu)和機制,Q.12/17抽象語法標識(ASN.1)、OID及相關(guān)注冊。SG11組成立有專門問題組”NID和USN\o"測試"測試規(guī)范”,主要研究節(jié)點標識(NID)和泛在感測網(wǎng)絡(luò)(USN)測試架構(gòu)、H.IRP測試規(guī)范以及X.oid-res測試規(guī)范。ITU-T還在\o"智能家居"智能家居、車輛管理等應用方面開展了一些研究工作。2.2ETSI物聯(lián)網(wǎng)標準進展ETSI采取M2M概念進行總體架構(gòu)方面研究,相關(guān)工作進展非?？焖?是在物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)方面研究得比較深入和系統(tǒng)標準組織,也是當前在總體架構(gòu)方面最有影響力標準組織。ETSI專門成立了一個專題小組(M2MTC)從M2M角度進行相關(guān)標準化研究。ETSI成立M2MTC小組主要是考慮:當前即使已經(jīng)有一些M2M標準存在,包括各種無線\o"接口"接口、格狀網(wǎng)絡(luò)、路由和標識機制等方面,但這些標準主要是針對某種特定應用場景,彼此相互獨立,怎樣將這些相對分散技術(shù)和標準放到一起并找出不足,這方面所做工作極少。在這么研究背景下,ETSIM2MTC小組主要研究目標是從端到端全景角度研究機器對機器通信,并與ETSI內(nèi)NGN研究及3GPP已經(jīng)有研究展開協(xié)同工作。M2MTC小組職責是:從利益相關(guān)方搜集和制訂M2M業(yè)務及運行需求,建立一個端到端M2M高層體系架構(gòu)(假如需要會制訂詳細體系結(jié)構(gòu)),找出現(xiàn)有標準不能滿足需求地方并制訂對應詳細標準,將現(xiàn)有組件或子系統(tǒng)映射到M2M體系結(jié)構(gòu)中,M2M處理方案間互操作性(制訂測試標準),硬件接口標準化方面考慮,與其它標準化組織進行交流及合作。2.33GPP/3GPP2物聯(lián)網(wǎng)標準進展3GPP和3GPP2也采取M2M概念進行研究。作為移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要標準組織,3GPP和3GPP2關(guān)注重點在于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能力增強方面,是在網(wǎng)絡(luò)層方面開展研究主要標準組織。3GPP針對M2M研究主要從移動網(wǎng)絡(luò)出發(fā),研究M2M應用對網(wǎng)絡(luò)影響,包含網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)等。3GPP研究范圍為:只討論移動網(wǎng)M2M通信;只定義M2M業(yè)務,不詳細定義特殊M2M應用。Verizon、Vodafone等移動運行商在M2M應用中發(fā)覺了很多問題,比如大量M2M終端對網(wǎng)絡(luò)沖擊,系統(tǒng)控制面容量不足等。所以,在Verizon、Vodafone、三星、高通等企業(yè)推進下,3GPP對M2M研究在開始加速,當前基本完成了需求分析,轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)框架研究,但關(guān)鍵無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)研究工作還未展開。相比較而言,3GPP2相關(guān)研究進展要慢一些,當前關(guān)于M2M方面研究多處于研究匯報階段。2.4IEEE物聯(lián)網(wǎng)標準進展在物聯(lián)網(wǎng)感知層研究領(lǐng)域,IEEE主要地位顯然是毫無爭議。當前無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域用得比較多Zigbee技術(shù)就基于IEEE802.15.4標準。IEEE802系列標準是IEEE802LAN/MAN標準委員會制訂\o"局域網(wǎng)"局域網(wǎng)、\o"城域網(wǎng)"城域網(wǎng)技術(shù)標準。1998年,IEEE802.15工作組成立,專門從事無線個人局域網(wǎng)(WPAN)標準化工作。在IEEE802.15工作組內(nèi)有5個任務組,分別制訂適合不一樣應用標準。這些標準在傳輸速率、功耗和支持服務等方面存在差異。TG1組制訂IEEE802.15.1標準,即藍牙無線通信標準。標準適適用于手機、PDA等設(shè)備中等速率、短距離通信。TG2組制訂IEEE802.15.2標準,研究IEEE802.15.1標準與IEEE802.11標準共存。TG3組制訂IEEE802.15.3標準,研究超寬帶(UWB)標準。標準適適用于個域網(wǎng)中多媒體方面高速率、近距離通信應用。TG4組制訂IEEE802.15.4標準,研究低速無線個人局域網(wǎng)(WPAN)。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標,意在為個人或者家庭范圍內(nèi)不一樣設(shè)備之間低速互聯(lián)提供統(tǒng)一標準。TG5組制訂IEEE802.15.5標準,研究無線個人局域網(wǎng)(WPAN)無線網(wǎng)狀網(wǎng)(MESH)組網(wǎng)。該標準意在研究提供MESH組網(wǎng)WPAN物理層與\o"MAC"MAC層必要機制。傳感器網(wǎng)絡(luò)特征與低速無線個人局域網(wǎng)(WPAN)有很多相同之處,所以傳感器網(wǎng)絡(luò)大多采取IEEE802.15.4標準作為物理層和媒體存取控制層(MAC),其中最為著名就是ZigBee。所以,IEEE802.15工作組也是當前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域在無線傳感網(wǎng)層面主要標準組織之一。中國也參加了IEEE802.15.4系列標準制訂工作,其中IEEE802.15.4c和IEEE802.15.4e主要由中國起草。IEEE802.15.4c擴展了適合中國使用頻段,IEEE802.15.4e擴展了工業(yè)級控制部分。2.5中國物聯(lián)網(wǎng)標準進展總來說,中國物聯(lián)網(wǎng)標準制訂工作還處于起步階段,但發(fā)展快速。當前中國已經(jīng)有包括物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)、無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應用層面眾多標準正在制訂中,而且有相當一部分標準項目已在相關(guān)國際標準組織立項。中國研究物聯(lián)網(wǎng)標準組織主要有傳感器網(wǎng)絡(luò)標準工作組(WGSN)和中國通信標準化協(xié)會(CCSA)。WGSN是由中國國家標準化管理委員會同意籌建,中國信息技術(shù)標準化技術(shù)委員會同意成立并領(lǐng)導,從事傳感器網(wǎng)絡(luò)(簡稱傳感網(wǎng))標準化工作全國性技術(shù)組織。WGSN于9月正式成立,由中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所任組長單位,中國電子技術(shù)標準化研究所任秘書處單位,組員單位包含中國三大運行商、主要科研院校、主流設(shè)備廠商等。傳感器網(wǎng)絡(luò)標準工作組將”適應中國社會主義市場經(jīng)濟建設(shè)需要,促進中國傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,加緊開展標準化工作,認真研究國際標準和國際上先進標準,主動參加國際標準化工作,并把中國和國際標準化工作結(jié)合起來,加速傳感網(wǎng)標準制修訂工作,建立和不停完善傳感網(wǎng)標準化體系,深入提升中國傳感網(wǎng)技術(shù)水平?！弊鳛槠渥谥?。當前WGSN已經(jīng)有一些標準正在制訂中,并代表中國主動參加ISO、IEEE等國際標準組織標準制訂工作。因為成立時間尚短,當前WGSN還沒有形成可公布標準文稿。CCSA于12月18日在北京正式成立。CCSA主要任務是為了愈加好地開展通信標準研究工作,把通信運行企業(yè)、制造企業(yè)、研究單位、大學等關(guān)心標準企事業(yè)單位組織起來,按照公平、公正、公開標準制訂標準,進行標準協(xié)調(diào)、把關(guān),把高技術(shù)、高水平、高質(zhì)量標準推薦給政府,把具備中國自主知識產(chǎn)權(quán)標準推向世界,支撐中國通信產(chǎn)業(yè),為世界通信做出貢獻。11月,CCSA新成立了泛在網(wǎng)技術(shù)工作委員會(即TC10),專門從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究工作。即使TC10剛才成立很快,但在TC10成立以前,CCAS其它工作委員會對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域也進行過一些研究。當前CCSA有多個與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準正在制訂中,但尚沒有公布標準文稿。與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān),還有4月成立RFID標準工作組。RFID工作組在信息產(chǎn)業(yè)部科技司領(lǐng)導下開展工作,專門致力于中國RFID領(lǐng)域技術(shù)研究和標準制訂,當前已經(jīng)有一定工作結(jié)果。上述標準組織各自獨立開展工作,各標準組工作各有側(cè)重。WGSN偏重傳感器網(wǎng)絡(luò)層面,CCSATC10偏重通信網(wǎng)絡(luò)和應用層面,RFID標準工作組則關(guān)注RFID相關(guān)領(lǐng)域。同時各標準組工作中也有不少重復部分,如WGSN也會包括到傳感器網(wǎng)絡(luò)以上通信部分和應用部分內(nèi)容,而CCSA也包括到了一些傳感網(wǎng)層面工作內(nèi)容。對于這些重復部分,各標準組之間當前還沒有很好橫向溝通和協(xié)調(diào)機制,所以,近期國家層面正在籌備成立”物聯(lián)網(wǎng)標準聯(lián)合工作組”。聯(lián)合工作組意在整合中國物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準化資源,聯(lián)合產(chǎn)業(yè)各方共同開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究,主動推進物聯(lián)網(wǎng)標準化工作,加緊制訂符合中國發(fā)展需求物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準,為政府部門物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展決議提供全方面技術(shù)和標準化服務支撐。3結(jié)束語物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)內(nèi)容眾多,所包括到標準組織也較多,不一樣標準組織基本上都按照各自體系進行研究,采取概念也各不相同?？傮w架構(gòu)層面,當前分感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應用層3層架構(gòu)已經(jīng)得到業(yè)界共識,可是對于3層之間詳細界限、研究內(nèi)容還未有統(tǒng)一共識,總體性概念和術(shù)語,也還未統(tǒng)一。在感知層,傳感器技術(shù)已經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展,相對成熟,并已形成了專門學科。當前傳感器種類繁多,并已在各行各業(yè)被廣泛應用,而無線傳感網(wǎng)技術(shù)尚處于百家爭鳴階段,是物聯(lián)網(wǎng)研究重點之一。網(wǎng)絡(luò)層遠程通信技術(shù)以現(xiàn)有包含移動網(wǎng)、固網(wǎng)、寬帶、窄帶等通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上探討通信網(wǎng)絡(luò)怎樣愈加好地適應承載物聯(lián)網(wǎng)應用,是保障物聯(lián)網(wǎng)應用有序發(fā)展前提。物聯(lián)網(wǎng)應用種類繁多,包括社會生活各個方面,是物聯(lián)網(wǎng)研究重點。［1-3］中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心(無錫傳感網(wǎng)中心)是國內(nèi)研究物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵單位09.8.7溫總理調(diào)研無錫時,對該中心高度關(guān)注,提出把傳感網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在無錫、輻射全國想法溫家寶指出:在傳感網(wǎng)發(fā)展中早一點謀劃未來---早一點攻破關(guān)鍵技術(shù)在國家重大科技專題中,加緊推進傳感網(wǎng)發(fā)展,盡快建立中國傳感信息中心--感知中國中心江蘇省委省政府落實溫總理指示,熱情擁抱”物聯(lián)網(wǎng)”,突出抓好平臺建設(shè)和應用示范工作快速形成”研發(fā)安全感”與”產(chǎn)業(yè)突破””先發(fā)優(yōu)勢”無錫作出布署:舉全市之力搶占新1輪科技革命制高點--把無錫建成--傳感技術(shù)創(chuàng)新高地--人才高地--產(chǎn)業(yè)高地假如軟件是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵和靈魂,中間件(Middleware)就是這個靈魂關(guān)鍵。中間件與操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫并列作為三足鼎立”基礎(chǔ)軟件”理念經(jīng)過多年探討已經(jīng)被國內(nèi)業(yè)界和政府主管部門認可,但在國內(nèi)長久”重硬輕軟”大環(huán)境下,中間件產(chǎn)業(yè)并未受到足夠重視,或更確切地說可能是不知道怎樣抓。除OS,數(shù)據(jù)庫,和直接面向用戶客戶端軟件以外,凡是能批量生產(chǎn),高度可復用軟件都能夠算是中間件。中間件有很多個類,如通用中間件,嵌入式中間件,數(shù)字電視中間件,RFID中間件,和M2M物聯(lián)網(wǎng)中間件等等,中間件無處不在。IBM,Oracle,微軟等軟件巨頭都是引領(lǐng)時尚中間件生產(chǎn)商。SAP等大型(ERP)應用軟件廠商產(chǎn)品也是基于中間件架構(gòu)。國內(nèi)用友,金蝶等軟件廠商也都有中間件部門或分企業(yè)。在OS和數(shù)據(jù)庫市場格局早已確定情況下,中間件,尤其是面向行業(yè)業(yè)務基礎(chǔ)中間件,可能是各國軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展唯一機會。能夠毫不夸大地說,能否做大做強中間件,是整個中國IT產(chǎn)業(yè)能否做大做強關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)中間件處于物聯(lián)網(wǎng)集成服務器端和感知層、傳輸層嵌入式設(shè)備中。服務器端中間件稱為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務基礎(chǔ)中間件,通常都是基于傳統(tǒng)中間件(應用服務器,ESB/MQ等)構(gòu)建,加入設(shè)備連接和圖形化組態(tài)展示等模塊(如同方ezM2M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務中間件)。嵌入式中間件是一些支持不一樣通訊協(xié)議模塊和運行環(huán)境。中間件特點是它固化了很多通用功效,但在詳細應用中多半需要”二次開發(fā)”來實現(xiàn)個性化行業(yè)業(yè)務需求,所以全部物聯(lián)網(wǎng)中間件都要提供快速開發(fā)(RAD)工具。在物聯(lián)網(wǎng)概念被大眾了解和接收以后,大家早已發(fā)覺,物聯(lián)網(wǎng)并不是什么全新東西,上萬億末端”智能物件”和各種應用子系統(tǒng)早已經(jīng)存在于工業(yè)和日常生活中。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵在于把現(xiàn)有智能物件和子系統(tǒng)鏈接起來,實現(xiàn)應用大集成(GrandIntegration)和”管控營一體化”,為實現(xiàn)”高效、節(jié)能、安全、環(huán)境保護”友好社會服務,要做到這一點,軟件(包含嵌入式軟件)和中間件將作為關(guān)鍵和靈魂起至關(guān)主要作用。這并不是說發(fā)展傳感器等末端不主要,在大集成工程中,系統(tǒng)變得愈加智能化和網(wǎng)絡(luò)化,反過來會對末端設(shè)備和傳感器提出更高要求,如此循環(huán)螺旋上升推進整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。所以,要占領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)制高點,軟件和中間件作用至關(guān)主要,應該得到國家層面決議和扶持政策高度重視。在包含物聯(lián)網(wǎng)軟件在內(nèi)軟件領(lǐng)域,美國長久引領(lǐng)時尚,基本上壟斷了世界市場,歐盟(世界級軟件廠商只有SAP一家在歐洲)早已看到了軟件和中間件在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中主要性,從開始資助了HYDRA項目,這是一個研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)中間件和”網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)軟件”組織,已取得不少結(jié)果。當前在中國有很多傳感器,傳感網(wǎng),RFID研究中心及產(chǎn)業(yè)(生產(chǎn))基地,也有很多人呼吁建立物聯(lián)網(wǎng)標準,唯獨沒有物聯(lián)網(wǎng)軟件和中間件研發(fā)基地和組織,這種本末倒置現(xiàn)象很讓人擔心。假如我們軟件不夠強,制訂物聯(lián)網(wǎng)標準也一定是紙上談兵,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地一定是低層次重復建設(shè)造成生產(chǎn)過剩,我們在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)永遠不會有話語權(quán),更談不上占領(lǐng)什么制高點?！蔽锫?lián)網(wǎng)技術(shù)”關(guān)鍵和基礎(chǔ)依然是”互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”,是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上延伸和擴展一個網(wǎng)絡(luò)技術(shù);其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間,進行信息交換和通訊。所以,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義是:經(jīng)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(shè)備,按約定協(xié)議,將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通訊,以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理一個網(wǎng)絡(luò)技術(shù)叫做物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)?！蔽锫?lián)網(wǎng)”是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮,當前國際上還沒有形成一個關(guān)于”物聯(lián)網(wǎng)”明確通用官方定義?，F(xiàn)階段廣泛認為是指把全部物品經(jīng)過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實現(xiàn)智能化識別和可管理網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)具備三個特點,即全方面感知、可靠傳遞以及智能處理。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應用拓展與深化。物聯(lián)網(wǎng)不是重新建設(shè)一套平行于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),而是充分利用互聯(lián)網(wǎng)所提供信息高速公路,完成實時數(shù)據(jù)讀取、信息交換、遠程控制等特色功效。2、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應用層,如圖1所表示。感知層包含二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)等,主要是識別物體,采集信息,與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官作用相同。網(wǎng)絡(luò)層包含通信與互聯(lián)網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取信息進行傳遞和處理,類似于人體結(jié)構(gòu)中神經(jīng)中樞和大腦。應用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合,與行業(yè)需求結(jié)合實現(xiàn)行業(yè)智能化,這類似于人社會分工,最終組成人類社會。3、物聯(lián)網(wǎng)工作步驟物聯(lián)網(wǎng)工作步驟是首先經(jīng)過標簽等對物體屬性進行標識,接著利用感應器和識別設(shè)備完成對物體屬性讀取,并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)格式。最終物體信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行?由處理中心完成物體通信相關(guān)計算。這個過程是可逆,信息使用者能夠經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)指揮物體做出對應動作。在此基礎(chǔ)上,人類能夠以愈加精細和動態(tài)方式管理生產(chǎn)和生活,達成”智慧”狀態(tài)。二、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)實狀況1、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程及應用依照物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平、用戶需求和系統(tǒng)成熟度等方面特點,業(yè)內(nèi)教授普遍認為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進路線可分為信息匯聚、協(xié)同感知和泛在聚合三個階段。三個階段將會漸進式發(fā)展,經(jīng)過技術(shù)發(fā)展來滿足不一樣層次應用需求。從應用發(fā)展角度來看,與技術(shù)演進一致物聯(lián)網(wǎng)也將經(jīng)歷三個階段方能成熟:當前是經(jīng)典應用示范期,然后是規(guī)模增加期和全方面發(fā)展期。在當前階段,普遍認為M2M(MachinetoMachine)是物聯(lián)網(wǎng)最主要表現(xiàn)形式。M2M是一個以機器終端智能交互為關(guān)鍵、網(wǎng)絡(luò)化應用與服務,它與社會發(fā)展和人們生活、工作親密相關(guān)。當前智能交通、食品安全管理、環(huán)境保護監(jiān)測、人員出入管理、倉儲與供給鏈管理等應用已在國內(nèi)外小范圍內(nèi)推廣應用,物聯(lián)網(wǎng)雛形已基本形成。從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程,我們不難看出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也將是一個循序漸進技術(shù)完善與市場推廣過程,中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)尚處于初創(chuàng)階段,標準、技術(shù)、商業(yè)模式以及配套政策等還遠沒有成熟。2、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)是在當前通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展延伸,產(chǎn)業(yè)鏈也與通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈類似,增加了部分參加者如RFID/傳感器制造商、傳感網(wǎng)節(jié)點制造商、物聯(lián)網(wǎng)運行商這幾個步驟,如圖2所表示。其中物聯(lián)網(wǎng)運行商是海量數(shù)據(jù)處理和信息管理服務提供商。在中國,最有可能成為物聯(lián)網(wǎng)運行商就是電信運行商。首先,電信運行商擁有固定和移動通信網(wǎng)絡(luò),能夠很輕易地采取系統(tǒng)集成商處理方案來推出物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務;其次,運行商有龐大用戶群,這些用戶群必定同時也是物聯(lián)網(wǎng)物理信息消費者,運行商完全能夠建立一個公共、按照行業(yè)劃分基礎(chǔ)物理信息數(shù)據(jù)平臺,成為信息提供者和分發(fā)者;再者,因為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈較長,所以產(chǎn)業(yè)聚合者和主導者角色至關(guān)主要,而電信運行商在這方面具備獨特優(yōu)勢。當前,國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)主動推進者當屬電信運行商,各大電信運行商不但把物聯(lián)網(wǎng)看作是未來移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向,更把物聯(lián)網(wǎng)看作是下一個”凈利潤增加點”。國內(nèi)三大運行商紛紛加大對物聯(lián)網(wǎng)投入力度,并已在有些領(lǐng)域涉足物聯(lián)網(wǎng)應用。中國移動率先在無錫成立物聯(lián)網(wǎng)研究中心,緊接著中國電信、中國聯(lián)通也相繼在無錫成立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點試驗室和研究院。綜合來看,當前中國移動在物聯(lián)網(wǎng)起步較早走在前列,并已取得了實質(zhì)性進展。中國電信和中國聯(lián)通在政府大力提倡發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)前提下,當前均處于概念宣傳和布署應用試點階段。但中國電信對IPv6技術(shù)早有布署,當前已處于試商用階段。另外,中國電信擁有眾多行業(yè)客戶資源,后期對發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)將形成有利條件。而中國聯(lián)通相對其它兩個運行商而言,擁有最成熟3G網(wǎng)絡(luò)這將給物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供可靠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。三、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)機會分析1、應用前景伴隨IC制造、傳感器、軟件、網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)在各國不停發(fā)展,各國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭黾?應用領(lǐng)域廣泛拓展。中科院泛在與傳感網(wǎng)研究中心副主任趙壯表示”中國物聯(lián)網(wǎng)到至會出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)萌芽。”業(yè)內(nèi)教授預計未來十年,將廣泛利用于智能交通、環(huán)境保護、公共安全、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理等多個領(lǐng)域。近期來看,值得期待就是智能電網(wǎng)、智能家居、智能交通、智能醫(yī)療等。到當前為止,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已具備了一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),蘊含著信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展新機遇。據(jù)美國權(quán)威咨詢機構(gòu)forrester預測,到世界上物物互聯(lián)業(yè)務,跟人與人通信業(yè)務相比,將達成30:1。所以,物聯(lián)網(wǎng)被稱為下一個萬億級通信業(yè)務,具備寬廣發(fā)展前景。據(jù)賽迪顧問研究顯示,中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達成億元,到整體市場規(guī)模將達成7500億元,將給通信業(yè)帶來更大發(fā)展空間。2、產(chǎn)業(yè)機會物聯(lián)網(wǎng)時代,海量數(shù)據(jù)傳輸和處理需求對傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求,這將促使運行商對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行擴容和升級,這將給通信設(shè)備制造商提供難得發(fā)展機遇。另外,從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看,還將給通信芯片、RFID/傳感器產(chǎn)業(yè)、系統(tǒng)集成、電信運行商等帶來巨大產(chǎn)業(yè)機會。從受益時間角度來看,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展首先受益是RFID和傳感器廠商,接著是系統(tǒng)集成商,最終是物聯(lián)網(wǎng)運行商。這是因為:第一、RFID和傳感器需求量最為廣泛,且廠商當前最了解客戶需求;第二、物聯(lián)網(wǎng)包括眾多技術(shù)和行業(yè),系統(tǒng)集成需求巨大,且系統(tǒng)集成商有可能掌控上游供給商;第三、伴隨物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)應用將從行業(yè)垂直應用向橫向擴展,對海量數(shù)據(jù)處理和信息管理需求將隨之提升,同時也將凸顯物聯(lián)網(wǎng)運行商在產(chǎn)業(yè)鏈主要地位。但從增加空間角度看,增加最大是物聯(lián)網(wǎng)運行商,其次是系統(tǒng)集成商,最小是RFID和傳感器供給商。這是因為:第一、未來物聯(lián)網(wǎng)具備海量信息處理和管理需求、個性化數(shù)據(jù)分析要求特點,必將催生物聯(lián)網(wǎng)運行商需求量,且未來很可能形成寡頭壟斷格局;第二、系統(tǒng)集成需求將遠高于當前電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)需求;第三、RFID和傳感器廠商因為關(guān)鍵技術(shù)掌握度較低,很可能形成完全競爭格局。四、結(jié)論總而言之,即使當前中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)尚處于初創(chuàng)階段,標準、技術(shù)、商業(yè)模式以及配套政策等還遠沒有成熟,但應用前景非常寬廣,未來將成為中國新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),將給信息產(chǎn)業(yè)及通信產(chǎn)業(yè)帶來眾多機遇和挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)時代,海量數(shù)據(jù)傳輸和處理需求對傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求,這勢必將促使運行商對網(wǎng)絡(luò)擴容升級。網(wǎng)絡(luò)擴容升級將帶動光纖光纜技術(shù)、接入以及骨干傳輸發(fā)展,同時還將促進3G、4G以及其它無線技術(shù)應用,為通信設(shè)備商帶來更大發(fā)展空間。另外,物聯(lián)網(wǎng)還將給通信芯片、RFID/傳感器產(chǎn)業(yè)、系統(tǒng)集成等帶來巨大產(chǎn)業(yè)機會。對此,烽火也在主動進行布署。年底,烽火完成了對武漢理工光科收購,武漢理工光科是中國最早從事光傳感技術(shù)研究企業(yè)之一。對理工光科收購,標志著烽火已經(jīng)從傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)領(lǐng)域向傳感領(lǐng)域延伸和發(fā)展,相信未來烽火在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)杏雍猛黄啤?lt;物聯(lián)網(wǎng)中M2M技術(shù)國內(nèi)外標準進展>研究12月18日16:57中國電子商務研究中心發(fā)表評論聯(lián)絡(luò)我們1引言:物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮,將給IT和通信帶來寬廣新市場。國際電信聯(lián)盟(ITU)在信息社會世界峰會(WSIS)上公布<ITU互聯(lián)網(wǎng)匯報:物聯(lián)網(wǎng)>匯報中正式提出了”物聯(lián)網(wǎng)”概念,匯報指出:”無所不在物聯(lián)網(wǎng)通信時代即未降臨,世界上全部物體從輪胎到牙刷,從房屋到紙巾都能夠經(jīng)過因特網(wǎng)主動進行交換”?？倎碚f,物聯(lián)網(wǎng)就是”物與物相連網(wǎng)絡(luò)”。這里有兩層含義:首先,信息提供者和使用者從人逐步擴展到物理實體,物體之間經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)通信和信息交換;其次,經(jīng)過各種無線和/或有線、長距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)物理實體間互聯(lián)互通,通信和傳輸過程不需要或僅需要有限人工干預。歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPoSS)在<InternetofThingsin>匯報中分析預測,未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將經(jīng)歷4個階段,之前RFID被廣泛應用于物流、零售和制藥領(lǐng)域,—物體互聯(lián),—物體進入半智能化,之后物體進入全智能化。M2M是”機器對機器通信(MachinetoMachine)”或者”人對機器通信(MantoMachine)”簡稱。主要是指經(jīng)過”通信網(wǎng)絡(luò)”傳遞信息從而實現(xiàn)機器對機器或人對機器數(shù)據(jù)交換,也就是經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機器之間互聯(lián)、互通。移動通信網(wǎng)絡(luò)因為其網(wǎng)絡(luò)特殊性,終端側(cè)不需要人工布線、能夠提供移動性支撐,有利于節(jié)約成本,并能夠滿足在危險環(huán)境下通信需求,使得以移動通信網(wǎng)絡(luò)作為承載M2M服務得到了業(yè)界廣泛關(guān)注。M2M作為物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)階段最普遍應用形式,在歐洲、美國、韓國、日本等國家實現(xiàn)了商業(yè)化應用。主要應用在安全監(jiān)測、機械服務和維修業(yè)務、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、工業(yè)自動化、城市信息化等領(lǐng)域。提供M2M業(yè)務主流運行商包含英國BT和Vodafone,德國T-Mobile,日本NTT-DoCoMo,韓國SK等。中國M2M應用起步較早,當前正處于快速發(fā)展階段,各大運行商都在主動研究M2M技術(shù),盡力拓展M2M應用市場。國際上各大標準化組織中M2M相關(guān)研究和標準制訂工作也在不停推進。幾大主要標準化組織按照各自工作職能范圍,從不一樣角度開展了針對性研究。ETSI從經(jīng)典物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務用例,比如智能醫(yī)療、電子商務、自動化城市、智能抄表和智能電網(wǎng)相關(guān)研究入手,完成對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求分析、支持物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務概要層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計以及相關(guān)數(shù)據(jù)模型、接口和過程定義。3GPP/3GPP2以移動通信技術(shù)為工作關(guān)鍵,重點研究3G,LTE/CDMA網(wǎng)絡(luò)針對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務提供而需要實施網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)技術(shù),研究包括業(yè)務需求、關(guān)鍵網(wǎng)和無線網(wǎng)優(yōu)化、安全等領(lǐng)域。CCSA早在完成了M2M業(yè)務研究匯報,與M2M相關(guān)其它研究工作已經(jīng)展開。本文主要介紹M2M在國際和國內(nèi)標準化組織中工作進展情況。2M2ETSI是國際上較早系統(tǒng)展開M2M相關(guān)研究標準化組織,初成立了專門TC來負責統(tǒng)籌M2M研究,意在制訂一個水平化、不針對特定M2M應用端到端處理方案標準。其研究范圍能夠分為兩個層面,第一個層面是針對M2M應用用例搜集和分析;第二個層面是在用例研究基礎(chǔ)上,開展應用無關(guān)統(tǒng)一M2M處理方案業(yè)務需求分析,網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)定義和數(shù)據(jù)模型、接口和過程設(shè)計等工作。按照TC計劃,研究工作分為3個階段進行,詳細參見表1。表1ETSITCM2M研究階段表ETSI研究M2M相關(guān)標準有十多個,詳細內(nèi)容包含:(1)M2M業(yè)務需求,該研究課題描述了支持M2M通信服務、端到端系統(tǒng)能力需求。匯報已于8月公布。(2)M2M功效體系架構(gòu),重點研究為M2M應用提供M2M服務網(wǎng)絡(luò)功效體系結(jié)構(gòu),包含定義新功效實體,與ETSI其它TB或其它標準化組織標準間標準訪問點和概要級呼叫流程。本研究課題輸出將是第三階段工作出發(fā)點,也是與其它標準組織物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究之間進行協(xié)調(diào)參考點。圖1是該匯報中提出了M2M體系架構(gòu),從圖中能夠看出,M2M技術(shù)包括到了通信網(wǎng)絡(luò)中從終端到網(wǎng)絡(luò)再到應用各個層面,M2M承載網(wǎng)絡(luò)包含了3GPP,TISPAN以及IETF定義多個類型通信網(wǎng)絡(luò)。圖1ETSIM2M通信功效體系架構(gòu)(3)M2M術(shù)語和定義,對M2M術(shù)語進行定義,從而確保各個工作組術(shù)語一致性。當前正在進行初稿討論,預計第1季度末公布正式版本。(4)SmartMeteringM2M應用實例研究,該課題對SmartMetering用例進行描述。包含角色和信息流定義,將作為智能抄表業(yè)務需求定義基礎(chǔ)。(5)eHealthM2M應用實例研究,該課題經(jīng)過對智能醫(yī)療這一重點物聯(lián)網(wǎng)應用用例研究,來展示通信網(wǎng)絡(luò)為支持M2M服務在功效和能力方面增強。該課題與ETSITCeHEALTH中相關(guān)研究保持協(xié)調(diào),預計7月公布正式版本。(6)用戶互聯(lián)M2M應用實例研究,該研究匯報定義了用戶互聯(lián)這一M2M應用用例,預計7月公布正式版本。(7)城市自動化M2M應用實例研究,本課題經(jīng)過搜集自動化城市用例和相關(guān)特點,來描述未來具備M2M能力網(wǎng)絡(luò)支持該應用需求和網(wǎng)絡(luò)功效與能力方面增強。當前正在進行初稿討論,預計于7月公布正式版本。(8)基于汽車應用M2M應用實例研究,課題經(jīng)過搜集自動化應用用例和相關(guān)特點,來描述未來具備M2M能力網(wǎng)絡(luò)支持該應用需求和網(wǎng)絡(luò)功效與能力方面增強。當前正在進行初稿討論,預計7月公布正式版本。(9)ETSI關(guān)于M/441工作計劃和輸出總結(jié),這一研究屬于歐盟SmartMeter項目(EUMandateM/441)組成部分,本課題將向EUMandateM/441提交研究匯報,匯報包含支撐SmartMeter應用規(guī)劃和其它技術(shù)委員會輸出結(jié)果。當前正在進行初稿討論,預計于7月公布正式版本。(10)智能電網(wǎng)對M2M平臺影響,該課題基于ETSI定義M2M概要級體系結(jié)構(gòu)框架,研究M2M平臺針對智能電網(wǎng)適用性并分析現(xiàn)有標準與實際應用間差異。當前正在開啟前準備階段,預計5月公布正式版本。(11)M2M接口,該課題在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)上,主要完成協(xié)議/API、數(shù)據(jù)模型和編碼等工作。當前上述內(nèi)容合在一個標準中,未來等標準進入穩(wěn)定階段,可能會按不一樣接口拆分成多個標準文稿公布。當前正在處于初稿起草階段,預計2月公布正式版版本。3M23GPP早在9月就開展了移動通信系統(tǒng)支持物聯(lián)網(wǎng)應用可行性研究,正式研究于R10階段開啟。M2M在3GPP內(nèi)對應名稱為機器類型通信(MTC,Machine-TypeCommunication)。3GPP并行設(shè)置了多個工作項目(WorkItem)或研究項目(StudyItem),由不一樣工作組按照其領(lǐng)域,并行展開針對MTC研究,下面按照項目標分類簡述3GPP在MTC領(lǐng)域相關(guān)研究工作進展情況。(1)FS_M2M:這個項目是3GPP針對M2M通信進行可行性研究匯報,由SA1負責相關(guān)研究工作。研究匯報<3GPP系統(tǒng)中支持M2M通信可行性研究>于9月立項,3月完成。(2)NIMTC相關(guān)課題,重點研究支持機器類型通信對移動通信網(wǎng)絡(luò)增強要求,包含對GSM、UTRAN、EUTRAN增強要求,以及對GPRS,EPC等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)增強要求,主要項目包含:●FS_NIMTC_GERAN:該項目于5月開啟,重點研究GERAN系統(tǒng)針對機器類型通信增強?！馞S_NIMTC_RAN:該項目于8月開啟,重點研究支持機器類型通信對3G無線網(wǎng)絡(luò)和LTE無線網(wǎng)絡(luò)增強要求?！馧IMTC:這一研究項目是機器類型通信重點研究課題,負責研究支持機器類型終端與位于運行商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)、專網(wǎng)內(nèi)或互聯(lián)網(wǎng)上物聯(lián)網(wǎng)應用服務器之間通信網(wǎng)絡(luò)增強技術(shù)。由SA1,SA2,SA3和CT1,CT3,CT4工作組負責其所屬部分工作?！?GPPSA1工作組負責機器類型通信業(yè)務需求方面研究。于初開啟技術(shù)規(guī)范,將MTC對通信網(wǎng)絡(luò)功效需求劃分為共性和特征兩類可優(yōu)化方向?！猄A2工作組負責支持機器類型通信移動關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)化技術(shù)研究。于底正式開啟研究匯報<支持機器類型通信系統(tǒng)增強>。匯報針對第一階段需求中給出共性技術(shù)點和特征技術(shù)點給出處理方案?！猄A3工作組負責安全性相關(guān)研究。于開啟了<遠程控制及修改M2M終端簽約信息可行性研究>匯報,研究M2M應用在UICC中存放時,M2M設(shè)備遠程簽約管理,包含遠程簽約可信任模式、安全要求極其對應處理方案等。開啟<M2M通信安全特征>研究匯報,計劃在SA2工作基礎(chǔ)上,研究支持MTC通信對移動網(wǎng)絡(luò)安全特征和要求。(3)FS_MTCe:支持機器類型通信增強研究是計劃在R11階段立項新研究項目。主要負責研究支持位于不一樣PLMN域MTC設(shè)備之間通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。此項目標研究需要與ETSITCM2M中相關(guān)研究保持協(xié)同。(4)FS_AMTC:本研究項目意在尋找E.164代替,用于標識機器類型終端以及終端之間路由消息,是R11階段新立項研究課題,已于2月開啟。(5)SIMTC:支持機器類型通信系統(tǒng)增強研究,此為R11階段新研究課題。在FS_MTCe項目標基礎(chǔ)上,研究R10階段NIMTC處理方案增強型版本。3GPP支持機器類型通信網(wǎng)絡(luò)增強研究課題在R10階段關(guān)鍵工作為SA2工作組正在進行MTC體系結(jié)構(gòu)增強研究,其中重點述及支持MTC通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)包含:●體系架構(gòu)研究匯報提出了對NIMTC體系結(jié)構(gòu)修改,其中包含增加MTCIWF功效實體以實現(xiàn)運行商網(wǎng)絡(luò)與位于專網(wǎng)或公網(wǎng)上物聯(lián)網(wǎng)服務器進行數(shù)據(jù)和控制信令交互,同時要求修改后體系結(jié)構(gòu)需要提供MTC終端漫游場景支持?！駬砣瓦^載控制因為MTC終端數(shù)量可能達成現(xiàn)有手機終端數(shù)量幾個數(shù)量級以上,所以因為大量MTC終端同時附著或發(fā)起業(yè)務請求造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和過載時移動網(wǎng)絡(luò)運行商面正確最緊迫問題。研究匯報在這首先進行了重點研究,討論了多個擁塞和過載場景要求網(wǎng)絡(luò)能夠精準定位擁塞發(fā)生位置和造成擁塞物聯(lián)網(wǎng)應用,針對不一樣擁塞場景和類型,給出了接入層阻止廣播,低接入優(yōu)先級指示,重置周期性位置更新時間等多個處理方案。●簽約控制研究匯報分析了MTC簽約控制相關(guān)問題,提出SGSN/MME具備依照MTC設(shè)備能力,網(wǎng)絡(luò)能力,運行商策略和MTC簽約信息來決定啟用或禁用一些MTC特征能力。同時也指出了需要深入研究問題,比如網(wǎng)絡(luò)獲取MTC設(shè)備能力方法,MTC設(shè)備漫游場景下等。●標識和尋址MTC通信標識問題已經(jīng)另外立項進行詳細研究。本匯報主要研究了MT過程中MTC終端尋址方法,按照MTC服務器布署位置不一樣,匯報詳細分析了尋址功效需求,給出了NATTT和微端口轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)尋址兩種處理方案?！駮r間控制特征時間受控特征適適用于那些能夠在預設(shè)時間段內(nèi)完成數(shù)據(jù)收發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用。匯報指出,歸屬網(wǎng)絡(luò)運行商應分別預設(shè)MTC終端許可時間段和服務禁止時間段。服務網(wǎng)絡(luò)運行商能夠依照當?shù)夭呗孕薷脑S可時間段,設(shè)置MTC終端通信窗口等。●MTC監(jiān)控特征MTC監(jiān)控是運行商網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)簽約用戶提供針對MTC終端行為監(jiān)控服務。包含監(jiān)控事件簽約、監(jiān)控事件偵測、事件匯報和后續(xù)行動觸發(fā)等完整處理方案。4M2為推進CDAM系統(tǒng)M2M支撐技術(shù)研究,3GPP2在1月曼谷會議上經(jīng)過了M2M立項。提議從以下方面加緊M2M研究進程。(1)當運行商布署M2M應用時,應給運行商帶來較低運行復雜度。(2)降低處理大量M2M設(shè)備群組對網(wǎng)絡(luò)影響和處理工作量。(3)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工作模式,以降低對M2M終端功耗影響等研究領(lǐng)域。(4)經(jīng)過運行商提供滿足M2M需要業(yè)務,激勵布署更多M2M應用。3GPP2中M2M研究參考了3GPP中定義業(yè)務需求,研究重點在于cdma網(wǎng)絡(luò)怎樣支持M2M通信,詳細內(nèi)容包含3GPP2體系結(jié)構(gòu)增強、無線網(wǎng)絡(luò)增強和分組數(shù)據(jù)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)增強。5M2M2M相關(guān)標準化工作在中國通信標準化協(xié)會中主要在移動通信工作委員會(TC5)和泛在網(wǎng)技術(shù)工作委員會(TC10)進行。主要工作內(nèi)容以下:(1)TC5WG7完成了移動M2M業(yè)務研究匯報,描述了M2M經(jīng)典應用、分析了M2M商業(yè)模式、業(yè)務特征以及流量模型,給出了M2M業(yè)務標準化提議。(2)TC5WG9于立項支持M2M通信移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究,任務是跟蹤3GPP研究進展,結(jié)合國內(nèi)需求,研究M2M通信對RAN和關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)影響及其優(yōu)化方案等。(3)TC10WG2M2M業(yè)務總體技術(shù)要求,定義M2M業(yè)務概念、描述M(4)TC10WG2M2M通信應用協(xié)議技術(shù)要求,要求M6結(jié)束語M2M研究是ETSI和3GPP以及3GPP2標準化組織研究重點之一,研究相對愈加系統(tǒng),進展也比較快,在完成需求階段工作基礎(chǔ)上,第二階段網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)也已取得初步結(jié)果。3GPP研究重點在于移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù),當前已經(jīng)有了階段性研究結(jié)果;ETSI研究了多個行業(yè)應用需求,結(jié)果向應用移植過程比較平穩(wěn),同時這兩個標準化組織注意保持兩個研究體系間協(xié)同和兼容,國內(nèi)標準化工作正在如火如荼進行。標準化是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中主要一環(huán),研究和制訂M2M標準化工作有對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有著主要意義,對中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,乃至對通信業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)應用行業(yè)間融合有著主要借鑒價值和指導意義車載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討摘要:基于車載無線通信技術(shù)新進展,文章討論了未來車載網(wǎng)絡(luò)中不一樣網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面臨挑戰(zhàn);信息傳輸是車載網(wǎng)絡(luò)研究中最主要研究課題之一,文章圍繞信息這一中心元素,討論了宏觀和微觀信息傳輸過程中面臨挑戰(zhàn);文章還介紹了美國和歐洲幾個經(jīng)典車載網(wǎng)絡(luò)應用案例。關(guān)鍵詞:車載物聯(lián)網(wǎng)無線通信無線通信1車載物聯(lián)網(wǎng)概念車載物聯(lián)網(wǎng)是一項新興技術(shù),能夠大幅提升未來交通系統(tǒng)安全和效率,并將車輛連接到計算機網(wǎng)絡(luò)。車載物聯(lián)網(wǎng)能夠在行駛中車輛之間建立無線通信,也能夠在過路車輛和路邊基站之間建立無線通信。利用多跳轉(zhuǎn)發(fā)方式,車載網(wǎng)絡(luò)能夠讓兩個在信號范圍之外車輛也建立通信連接。車載網(wǎng)絡(luò)將成為未來智能交通系統(tǒng)主要組成部分。當前智能交通系統(tǒng)嚴重依賴于預先布署基礎(chǔ)設(shè)施。比如,嵌入路面電磁感應器,布署在主要道路交叉口交通攝像頭,高速公路收費口安裝射頻標簽(RFID)讀取器。通常,一個搜集和公布交通信息經(jīng)典過程以下:首先,路面?zhèn)鞲衅鲗嚵魉俣?、密度進行檢測,然后上傳到城市交通中心。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后,流量匯報能夠經(jīng)過蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳遞到用戶手機。這么來傳輸與位置相關(guān)信息是一個昂貴和低效方式,因為通常信息源和信息消費者實際距離只有幾百米遠。車載網(wǎng)絡(luò)短距離通信能力將會改變這種傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)通信模式,以更直接方式幫助信息產(chǎn)生、傳輸和消費。本質(zhì)上車載物聯(lián)網(wǎng)是一個巨大無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。每一輛汽車都能夠被視為一個超級傳感器節(jié)點。通常一輛汽車裝備有內(nèi)部和外部溫度計、亮度傳感器、一個或多個攝像頭、麥克風、超聲波雷達,以及許多其它裝備。另外,未來汽車將配置一個車載計算機、GPS定位儀和無線收發(fā)裝置。這使得汽車之間,以及汽車和路邊基站之間能夠無線通信。這種前所未有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴展了計算機系統(tǒng)對整個世界感知與控制能力,并能夠讓信息在當?shù)禺a(chǎn)生和共享,無須包括龐大基礎(chǔ)設(shè)施。未來汽車和車載網(wǎng)絡(luò)為人們提供了一系列應用。車載網(wǎng)絡(luò)應用可分為4個類別。(1)安全應用:安全應用包含碰撞預警、電子路牌、紅綠燈警告、網(wǎng)上車輛診療、道路濕滑檢測等。通常這類應用利用短距離通信實時性特點來為司機提供即時警告。(2)效率應用:效率應用包含城市交通管理、交通擁塞檢測、路徑規(guī)劃、公路收費、公共交通管理等。這類應用致力于改進公眾和個人出行效率。(3)商業(yè)應用:商業(yè)應用包含基于位置服務,將帶給人們巨大商機。這些商業(yè)應用種類繁多,如,最近餐館、最廉價加油站、商場促銷信息等。這些可能商業(yè)應用將為服務業(yè)帶來新競爭伎倆。(4)信息娛樂應用:信息娛樂應用包含視頻和音樂共享、基于位置餐廳評論、拼車、社交網(wǎng)絡(luò)等。實際上,信息娛樂一些應用,如福特SYNC[1]和起亞UVO,已成為當前汽車市場一個引人注目標亮點。信息娛樂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將是必定趨勢。在車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中,有4類參加者將起到主動作用。4類參加者為政府、汽車制造商、當?shù)亓闶凵毯拖M者。傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)由各國政府主導進行投資和實施,其它少數(shù)幾個地理信息系統(tǒng)(GIS)企業(yè),如谷歌、Garmin、TomTom等企業(yè)也參加了交通信息采集和公布。然而,未來車載網(wǎng)絡(luò)將吸引更多參加者,并使她們從車載網(wǎng)絡(luò)中獲取巨大商業(yè)利潤。首先,汽車制造商將很樂于開發(fā)裝備車載網(wǎng)絡(luò)汽車,這將增強汽車安全性,并提供更豐富車內(nèi)娛樂系統(tǒng),從而深入提升其汽車競爭力。汽車電子化是一個必定趨勢,安全系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)電子化是進程兩個主要方面。福特SYNC車載信息娛樂系統(tǒng)是一個非常成功例子。其次,當?shù)亓闶凵碳胺丈桃矊⒎浅８信d趣,車載網(wǎng)絡(luò)將十分方便地傳輸她們促銷信息以及推廣她們服務。車載網(wǎng)絡(luò)會帶來激烈商業(yè)競爭。最終,毫無疑問,這些增強安全性、提升效率、價廉物美商品、豐富娛樂應用等將吸引更多消費者,并使她們成為最終受益人。2車載物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)無線個人局域網(wǎng)(WPAN)在消費電子產(chǎn)品(包含汽車電子產(chǎn)品)領(lǐng)域取得了巨大成功。福特SYNC是一個很好例子。它經(jīng)過藍牙技術(shù)將司機手機連接到汽車音響系統(tǒng),因而司機能夠在行駛中經(jīng)過語音命令播放音樂或撥打電話。因為大規(guī)模生產(chǎn)降低了成本,802.11a/b/g無線局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用。即使802.11a/b/g最初不是針對車載環(huán)境而設(shè)計,但因為其被廣泛使用帶來優(yōu)勢,許多研究人員在車載環(huán)境中進行了試驗,如文件[2-4]對802.11a/b/g在車載環(huán)境中應用進行了一系列試驗。802.11p和專用短程通信(DSRC)標準對802.11標準進行了擴充,以使其能夠適應車載環(huán)境無線通信[5-6]。802.11p技術(shù)使用5.9GHz頻段,能夠在移動車輛之間,以及移動車輛和路邊基站之間建立短距離無線通信。無線城域網(wǎng)(WMAN),也稱為WiMAX(即IEEE802.16),是另一項新興技術(shù)。無線城域網(wǎng)能夠以不一樣方式提供長距離傳輸,比如,兩個固定位置節(jié)點之間通信,以及類似于蜂窩系統(tǒng)移動節(jié)點通信。然而,當前為止,最常見車載通信技術(shù)還基于蜂窩網(wǎng)絡(luò),通常稱之為汽車遠程信息處理。通用汽車OnStar系統(tǒng)[7]和福特RESCU系統(tǒng)都基于這一類技術(shù)。一些地理信息系統(tǒng)企業(yè),如TomTom和Garmin等,也使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)來傳輸實時交通信息。通常情況下,基于蜂窩遠程信息處理是一個基于用戶訂閱有償服務。本文認為在很快未來車載通信將建立于一個混合式架構(gòu),如圖1所表示。在這種混合架構(gòu)中,長距離通信技術(shù),如蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WiMAX,能夠為人們提供即時互聯(lián)網(wǎng)接入;而短距離通信技術(shù),如DSRC、Wi-Fi(即802.11a/b/g),則能夠為安全系統(tǒng)提供實時響應保障以及為基于位置信息服務提供有效支持。本文認為車載自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)將在未來智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮主要作用。車載自組織網(wǎng)絡(luò)依靠短距離通信技術(shù)實現(xiàn)車與車以及車與路邊基站之間通信。與傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)相比,車載自組織網(wǎng)絡(luò)有兩個主要優(yōu)勢:首先,車載自組織網(wǎng)絡(luò)具備成本低、輕易布署和操作優(yōu)勢。消費者無需訂閱即可享受服務。其次,從技術(shù)角度來看,智能交通系統(tǒng)中傳輸很多信息有很強位置相關(guān)性,車載自組織網(wǎng)絡(luò)能夠很方便地為臨近車輛建立實時或者非實時短距離通信。3車載物聯(lián)網(wǎng)面臨挑戰(zhàn)車載網(wǎng)絡(luò)所獨有特征給人們提來了前所未有挑戰(zhàn),然而,與此同時,這些特征也使人們能夠從與以往不一樣角度去思索和處理問題。車載網(wǎng)絡(luò)分3層:鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應用層。各網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面臨不一樣挑戰(zhàn)。3.1鏈路層面臨挑戰(zhàn)在鏈路層,面臨主要挑戰(zhàn)是怎樣使鏈路層協(xié)議適應獨特車輛運行環(huán)境,使鏈路層取得最好性能。鏈路層協(xié)議包含3個主要設(shè)計目標:響應能力、可靠性和可擴展性。首先,鏈路層協(xié)議需要能夠?qū)π诺罈l件和車輛移動性快速響應,同時協(xié)議可靠性和可擴展性對與安全相關(guān)應用也起著主要作用。一些傳統(tǒng)鏈路層協(xié)議設(shè)計方法,如無線接入點(AP)握手、媒體訪問控制(MAC)層超時管理、地址解析協(xié)議(ARP)超時等,在高速移動車載環(huán)境中已顯示出低下性能。這些傳統(tǒng)設(shè)計方法通常會造成增加開啟延時、未充分利用帶寬,以及帶寬不公平分配。實際上,可擴展性和可靠性在一定程度上相互影響,相互作用?？煽繌V播技術(shù)也是主要研究問題之一。當前可靠廣播技術(shù)通常包含重復廣播、合作式傳遞、發(fā)射功率自適應等?？煽啃院涂蓴U展性依然值得深入深入研究,尤其是針對車輛安全系統(tǒng)應用,因為最終用戶對車輛安全系統(tǒng)要求很高。3.2網(wǎng)絡(luò)層面臨挑戰(zhàn)在網(wǎng)絡(luò)層,面臨主要挑戰(zhàn)是建立一個新路由模式,以促進車載網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。在過去中,無線自組織網(wǎng)絡(luò)方面得到廣泛研究。尤其是,研究人員為車載網(wǎng)絡(luò)提出了許多具備環(huán)境自適應能力路由協(xié)議,如MDDV[8]和VADD[9]。這些協(xié)議利用車輛移動性,經(jīng)過GPS定位技術(shù)、數(shù)字地圖技術(shù),在車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提升數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能。從本質(zhì)上講,這些協(xié)議都是針對以數(shù)據(jù)包為基本單位而設(shè)計。數(shù)據(jù)包在從源到目標地整個轉(zhuǎn)發(fā)過程中都保持不變。然而,這種基于分組轉(zhuǎn)發(fā)模式已不能適應以信息為中心應用需求。首先,對于一些應用轉(zhuǎn)發(fā)路由沒有明確數(shù)據(jù)源和目標地。信息由一些節(jié)點共同產(chǎn)生,然后傳遞給另一些節(jié)點。其次,信息在傳遞過程中會被修改。如在交通阻塞檢測中,每部車都能產(chǎn)生交通擁塞匯報,而這個匯報能夠和其它臨近車輛產(chǎn)生匯報相融合。全部向擁塞地點行駛車輛是這些匯報接收者。在這類應用中,人們事先并不知道什么時間、什么地點、哪些車輛會產(chǎn)生匯報,人們也不知道誰會成為接收者。有一些基于分組轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議,比如多播技術(shù)和基于位置廣播技術(shù),能夠部分處理這類應用需求。然而,從本質(zhì)上講,人們需要一個新路由模式,能夠為以信息為中心數(shù)據(jù)傳輸提供支持,這個模式將能夠有利于信息產(chǎn)生,融合,傳輸和刪除。3.3應用層面臨挑戰(zhàn)在應用層,人們所面臨主要挑戰(zhàn)是怎樣效地表示、發(fā)覺、存放和更新整個網(wǎng)絡(luò)信息。命名和尋址是車載網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問題。怎樣有效地將真實世界信息建立索引,以方便信息存放和傳輸,是一個有待研究問題。本文認為尋址將采取混合型、多層次方案,真實世界環(huán)境信息將起主要作用。命名和尋址政策對系統(tǒng)中其它協(xié)議,如路由和信息發(fā)覺有重大影響。因為車輛高移動性,另一個挑戰(zhàn)是怎樣動態(tài)地將車輛標簽(ID)映射到基于位置地址,如在基于位置廣播中,人們需要知道在某一區(qū)域內(nèi)全部車輛列表。這個問題對于整個混合網(wǎng)絡(luò)體系都有非常主要影響。本文認為能夠在車輛以及路邊基站上實現(xiàn)類似地址解析協(xié)議/反向地址解析協(xié)議(ARP/RARP)來幫助處理這個問題。分布式數(shù)據(jù)管理是另一個車載網(wǎng)絡(luò)中具備挑戰(zhàn)性問題。它包含數(shù)據(jù)復制、數(shù)據(jù)刪除、緩存管理等一系列問題。傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)管理假定在地理上分散多臺服務器連接在同一網(wǎng)絡(luò),這在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中不再成立。從本質(zhì)上講,人們能夠把車載網(wǎng)絡(luò)看作一個巨大分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),其中每個車輛維護一個當?shù)財?shù)據(jù)庫。車和車間不定時交換數(shù)據(jù),從而逐步更新全局數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。從全局角度來說,不一致性不可防止。為此,一個研究問題是怎樣以最小開銷來維護一個相對一致分布式數(shù)據(jù)庫。4車載物聯(lián)網(wǎng)中信息傳輸本文認為車載網(wǎng)絡(luò)是一個以信息為中心分布式系統(tǒng),信息在網(wǎng)絡(luò)不一樣位置生成、搜集和公布。人們能夠把信息傳輸分為兩個不一樣層次:宏觀信息傳輸和微觀信息傳輸。以信息為中心來發(fā)覺系統(tǒng)需求十分主要。表1列出了宏觀和微觀層次上主要研究課題和及其代表性工作。4.1宏觀信息傳輸宏觀信息傳輸指在一個特定地理區(qū)域里將信息傳遞給一個或一組節(jié)點。信息傳輸目標地是網(wǎng)絡(luò)中特定單個節(jié)點或者一組指定節(jié)點組,甚至可能是一組未知節(jié)點。宏觀信息傳輸目標是降低信息傳遞延時,降低傳遞開銷(包含存放開銷和通信開銷),并提升未來查詢成功率(假如接收節(jié)點是事先未知)。宏觀信息傳輸研究課題通常包含信息路由、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)融合等。信息傳輸能夠建立在基礎(chǔ)設(shè)施之上,也能夠不依賴基礎(chǔ)設(shè)施。Jedrzej等[10]提出建立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上P2P疊加網(wǎng)絡(luò)。車輛經(jīng)過蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建立到互聯(lián)網(wǎng)可靠鏈接,然后這些車輛之間能夠以P2P疊加網(wǎng)絡(luò)方式來實現(xiàn)非安全應用信息共享、發(fā)覺和交換。然而,因為基礎(chǔ)設(shè)施提供服務通常是付費訂閱方式,這實際上限制了消費者數(shù)量。與基于基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)服務相比,相對廉價自組織網(wǎng)絡(luò)方案顯得更有吸引力。另首先,大多數(shù)非安全應用沒有嚴格實時性要求,因而,當前一項研究熱點是以容遲方式來實現(xiàn)車載自組織網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。研究者提出了一些通用容遲網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議,如流行性路由[12]。還有一些前攝方法,如文件[13]、文件[14]利用預知地理位置、連接模式和可能運動方向來幫助信息傳輸。一些現(xiàn)有容遲網(wǎng)絡(luò)(DTN)路由協(xié)議假定一個預定義源和目標地。如Small和Hass研究[11]建立了監(jiān)控野生鯨魚DTN網(wǎng)絡(luò)。她們在鯨魚背上安裝一個傳感器節(jié)點,鯨魚運動信息就以容遲方式一跳一跳地傳遞到接收站。數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)融合也是車載自組織網(wǎng)絡(luò)中熱門研究方向。Zhao等人[15]使用了定時廣播和緩沖方法從數(shù)據(jù)中心分發(fā)信息到車載自組織網(wǎng)絡(luò)。根本上來說,它是一個從數(shù)據(jù)中心到車輛單向信息傳輸。Lochert等人[21]提出了一個層次性數(shù)據(jù)融合方案。該方案定義了一組地標來幫助計算旅行時間。她們還提出了一個路邊基站布署算法來優(yōu)化信息融合。在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中,信息傳輸、緩存和融合都有過對應研究。然而,在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中,大多數(shù)類型信息中并不包含任何目標車輛先驗知識,因而容遲數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)緩存以及數(shù)據(jù)融合親密地聯(lián)絡(luò)在了一起。任何車輛可能會產(chǎn)生并發(fā)出一個查詢,且希望其臨近車輛能盡快響應。傳統(tǒng)包路由已不能適應以信息為中心應用,人們需要建立一個全新信息路由模式。首先,需要定義信息路由目標地。對大多數(shù)人而言,傳輸目標地是一個虛擬概念。它受時間、空間和車輛限制。換句話說,目標地包含是全部滿足當初時空條件車輛。有兩個基本信息傳輸模式:拉(Pull)模式和推(Push)模式。拉是指一輛車定時廣播它感興趣查詢,并從鄰居車輛中獲取數(shù)據(jù)。推模式是指車輛有目標地把信息推入周圍車輛,使得對此信息感興趣用戶能夠更方便地得到這些信息。在車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)市場化初級階段,只有較少百分比車輛具備車載通信能力,通信僅限于一跳,所以推模式更為主要。當制訂推模式策略時,人們必須考慮到數(shù)據(jù)緩存和融合潛在影響。人們能夠利用啟發(fā)式周圍信息(如行駛方向、速度、經(jīng)常光臨地方等)或社交網(wǎng)絡(luò)信息來預測和控制傳輸。4.2微觀信息傳輸微觀信息傳輸指包括一跳或者幾跳局部信息傳遞。在車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)市場化初級階段,車輛極少有機會碰到其它車輛或路邊基站。所以,提升兩車相遇時信息傳輸效率十分主要。最近一些研究關(guān)注于車載環(huán)境中單跳通信性能。Bychkovsky等人[3]研究了在公共Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)中提升單跳通信數(shù)據(jù)吞吐量技術(shù)。她們進行了一系列實地測試來調(diào)查在MAC握手、獲取IP地址、建立IP路由等時候可能性能損失。Hadaller等人[4]進行了以802.11協(xié)議為基礎(chǔ)單跳通信試驗,并提供了詳細試驗分析。經(jīng)過試驗,她們發(fā)覺了一些現(xiàn)有沒有線訪問機制在數(shù)據(jù)吞吐量方面低效根本原因。以上這些工作從底層協(xié)議(物理層、MAC地址、路由)角度來分析和改進鏈路吞吐量。微觀信息傳輸也包括局部多跳通信。通常來說,當?shù)囟嗵ㄐ胖饕蝿帐菂f(xié)調(diào)當?shù)剀囕v并幫助信息沿預定方向傳輸。VADD[9]是一個利用車流模式和道路拓撲來找到傳