試論物聯(lián)網(wǎng)分類服務(wù)及應(yīng)用

李少峰

（鄖陽師范高等?？茖W(xué)校 計算機(jī)科學(xué)系，湖北 鄖陽 442000）

一 引 言

互聯(lián)網(wǎng)可以被描述為一個無處不在的基礎(chǔ)設(shè)施，這是一個連接技術(shù)，連接人和世界事情演變的技術(shù)。未來的物聯(lián)網(wǎng)（IOT）是在一個共同的基礎(chǔ)設(shè)施下，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，讓我們不僅控制我們周圍的東西，也讓我們知道我們周圍的事物處于何種狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)的主要問題是物聯(lián)網(wǎng)如此龐大，沒有一個廣泛的概念和結(jié)構(gòu)。那么，物聯(lián)網(wǎng)的工作必須包括各種各樣的傳感器、網(wǎng)絡(luò)、通信和計算技術(shù)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，統(tǒng)一工作。但是當(dāng)我們開始整合這些不同類型技術(shù)的時候，就會產(chǎn)生相互操作性的問題。解決這個問題的方法之一是：在商業(yè)軟件系統(tǒng)下，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）部署標(biāo)準(zhǔn)。另一種方法是：提出 Web服務(wù)的集成與優(yōu)化，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)建立一座橋梁，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和終端之間的差距。在一般情況下，它可以為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用提供服務(wù)，也可以作為開發(fā)商在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用這些技術(shù)和程序之間的橋梁。我們提出根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)類別、技術(shù)特點，為應(yīng)用程序開發(fā)者提供起點。讓他們知道物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)是一個建立在可用的類型上。從而，讓他們更專注于設(shè)計需要支撐物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的類型而不是架構(gòu)。

二 物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型

對于一個物體，物聯(lián)網(wǎng)可以利用應(yīng)用程序從自動化生產(chǎn)線和零售進(jìn)行跟蹤。對于每個應(yīng)用程序，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)可以在程序的開發(fā)、分類、優(yōu)化等方面，加快應(yīng)用程序的實現(xiàn)[1]。

（一）身份相關(guān)的服務(wù)

一般的身份相關(guān)的服務(wù)包括兩個主要部分組成：1.所有配備了某種身份標(biāo)識符的事情，例如RFID標(biāo)簽；2.讀取裝置，它讀取基于標(biāo)簽東西的身份。在讀取裝置發(fā)出一個請求名稱解析服務(wù)器訪問特定設(shè)備的詳細(xì)信息。這種情況下，RFID標(biāo)簽信息編碼就會發(fā)到讀取裝置進(jìn)行讀取。

身份相關(guān)的服務(wù)分為主動和被動兩類，主動身份相關(guān)的服務(wù)是廣播信息的服務(wù)，它必須具有恒功率或至少有穩(wěn)定的電源。被動身份相關(guān)的服務(wù)，沒有電源服務(wù)，需要一些外部裝置或機(jī)構(gòu)為其傳遞身份。例如，一個活躍的RFID標(biāo)簽一旦外部源已被確定，那么是電源供電可以傳輸信號。在另一方面，一個無源RFID標(biāo)簽，只有要求外部電磁場的啟動為其信號傳輸。在一般情況下，積極主動的身份服務(wù)可以發(fā)送或主動發(fā)送信息到另一個設(shè)備，而被動服務(wù)必須借助外部力量。

（二）信息聚合服務(wù)

信息聚合服務(wù)指的是來自不同傳感器獲取數(shù)據(jù)的過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并形成了發(fā)送報告。這些服務(wù)可以作為通過網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序來收集、處理、發(fā)送信息的一種方法。

信息聚合服務(wù)沒有實施單一類型和通信信道一起工作。隨著接入網(wǎng)關(guān)的使用，一個信息聚合服務(wù)可以通過公共服務(wù)使用不同類型傳感器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用共享數(shù)據(jù)。例如，一個應(yīng)用程序可以使用RFID標(biāo)簽來說明一些設(shè)備的身份，也可以使用傳感器從網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)，用網(wǎng)關(guān)設(shè)備來傳遞信息。這不僅會讓開發(fā)者的應(yīng)用程序包含許多不同技術(shù)的應(yīng)用，同時，也允許應(yīng)用程序訪問各種IT和企業(yè)服務(wù)[2]。

（三）協(xié)同感知服務(wù)

協(xié)同感知服務(wù)的服務(wù)性是使用門控數(shù)據(jù)做出決策，這些決策的基礎(chǔ)上執(zhí)行一個動作。協(xié)同感知服務(wù)作為物聯(lián)網(wǎng)的類別，它應(yīng)該帶來更多的服務(wù)。那就是可以利用傳感器對的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行廣泛檢索。這不僅要求能夠檢索信息，還要求繼電器對收集回來的信息進(jìn)行處理。這些服務(wù)將因此需要“端到端”以及“終端”的溝通。通過提供協(xié)同感知物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，自然需要更高的可靠性和速度，并將要求的終端有更強(qiáng)的處理能力，或者一些其他能處理的設(shè)備。

（四）無處不在的服務(wù)

無處不在的服務(wù)是物聯(lián)網(wǎng)的縮影。無處不在的服務(wù)不僅是一個協(xié)同感知的服務(wù)，他還是在不同的時間內(nèi)，每個人都能協(xié)同意識的服務(wù)。為了能夠提供無處不在的服務(wù)，就必須克服網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)壁壘、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一等方面的問題?；ヂ?lián)網(wǎng)上的東西沒有特定的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，但無處不在的服務(wù)可以讓它們重復(fù)使用和共享。如果網(wǎng)絡(luò)采用IPv6協(xié)議，可以增加無處不在的服務(wù)的能力。

三 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的應(yīng)用是為每個服務(wù)類型，提供一個通用的技術(shù)，以建立一個應(yīng)用程序為特定類型的服務(wù)提供了一個基本的框架和一系列例子。

（一）身份相關(guān)服務(wù)的應(yīng)用

身份相關(guān)服務(wù)是最簡單的，然而也是最重要的，是提供給物聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用服務(wù)。這種應(yīng)用服務(wù)是提供給應(yīng)用程序的開發(fā)人員在他們的應(yīng)用程序中某一件事和所有設(shè)備的重要信息。身份相關(guān)的服務(wù)，最突出的是RFID技術(shù)。大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，指利用 RFID技術(shù)提供身份相關(guān)的服務(wù)。RFID是一種能使數(shù)據(jù)通過一個微小的便攜式設(shè)備傳送，然后由RFID閱讀器讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行特定的應(yīng)用處理。對于設(shè)備識別的傳統(tǒng)形式，RFID技術(shù)更靈活，因為它不需要任何傳送介質(zhì)，在有介質(zhì)的情況下，RFID不僅是一個閱讀器，還可以發(fā)送其數(shù)據(jù)。身份相關(guān)服務(wù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個方面：第一生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用，另一個是解決供應(yīng)鏈管理與供應(yīng)鏈信息不對稱問題的應(yīng)用。每一個物聯(lián)網(wǎng)的身份相關(guān)服務(wù)的應(yīng)用都是基于或至少包含一些實例。這是因為物聯(lián)網(wǎng)存在一切物理世界和數(shù)字世界中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序需要能夠識別所有連接在物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。

（二）信息聚合服務(wù)的應(yīng)用

信息聚合服務(wù)的應(yīng)用包括身份有關(guān)服務(wù)，以及接入網(wǎng)關(guān)收集的信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)收發(fā)、處的應(yīng)用。信息聚合服務(wù)只負(fù)責(zé)提供所有收集的信息在到達(dá)系統(tǒng)的終端過程中處理的應(yīng)用程序。在物聯(lián)網(wǎng)中，只要無線傳感器作為網(wǎng)絡(luò)平臺，那么無線傳感器就可以被用來收集終端與平臺之間數(shù)據(jù)通信的一個功能強(qiáng)大的工具。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用包括多個無線傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)一起工作，為我們提供周圍世界的信息。這些網(wǎng)絡(luò)的連接就是接入網(wǎng)關(guān)。每個接入網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，因此每個裝置的連接和信息都在整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器聚集。擴(kuò)展信息聚合服務(wù)是利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)（CN）提出了延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的范圍，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)訪問無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和CN資源的信息。

聚合服務(wù)的應(yīng)用是監(jiān)測情況信息，在社會上只要有物聯(lián)網(wǎng)，就能監(jiān)控任何東西、任何地方。例如：農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)測量和記錄臨界溫度，濕度和土壤的信號，然后通過物聯(lián)網(wǎng)傳送到終端平臺處理。另一個應(yīng)用程序是利用手機(jī)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測學(xué)生的上課記錄數(shù)據(jù)。

（三）協(xié)同感知服務(wù)的應(yīng)用

協(xié)同感知服務(wù)與信息聚合服務(wù)的區(qū)別是收集決策和執(zhí)行操作數(shù)據(jù)的使用。如2.3所述，創(chuàng)造一個協(xié)同感知服務(wù)的關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò)安全、速度和終端的處理能力。終端可以不再只是簡單的傳感器收集信息，必須是在網(wǎng)絡(luò)中可以使用數(shù)據(jù)的獨(dú)立嵌入式設(shè)備。

IPv6是協(xié)同感知服務(wù)應(yīng)用的一種新技術(shù)，將有助于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。IPv6是一種新的因特網(wǎng)協(xié)議，允許可以尋址更大數(shù)量的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)中許多嵌入式設(shè)備被認(rèn)為是協(xié)同感知服務(wù)，那么我們就需要更多的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，IPv6就可以滿足未來IP地址不足的情況。IPv6的低功率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將得到充分使用。通過IPv6協(xié)議的使用，協(xié)同感知服務(wù)終端和個人終端通信，需要三種類型的節(jié)點即：基站節(jié)點（路由器），移動節(jié)點（無線適配器，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到一個標(biāo)準(zhǔn)的筆記本電腦）和專門的節(jié)點完成。

（四）無處不在服務(wù)的應(yīng)用

無處不在的服務(wù)應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)的終極目標(biāo)，無論是通過電腦、移動電話、其他的東西，以協(xié)同感知服務(wù)到下一級提供完整的訪問和控制我們周圍的一切。

無處不在的服務(wù)的應(yīng)用還需要意識到今天的世界，物聯(lián)網(wǎng)研究給社會提供無處不在的服務(wù)[3]。無處不在的服務(wù)對于物聯(lián)網(wǎng)最大障礙是必須要有一個架構(gòu)，允許不同的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層相互通信。這個架構(gòu)是物聯(lián)網(wǎng)中每個設(shè)備都能與其他設(shè)備聯(lián)系，它是基于無處不在服務(wù)的應(yīng)用。

結(jié) 論

本文概述了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的四個類別，并試圖提供一些例子給物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)商以啟迪和幫助。許多人都在使用Web服務(wù)和接入網(wǎng)關(guān)為終端接口，而有些人正使用 IPv6，這將使更多的設(shè)備可以直接連接到 Internet?？偟膩碚f，物聯(lián)網(wǎng)分類服務(wù)及應(yīng)用仍有很多工作要做，特別是在尋找一種方式，將所有的服務(wù)和應(yīng)用形成一體，這種的方式宗旨是不管何時何地為人與人，人與物，物與物提供通信。

[1]周煒.基于材質(zhì)的實時渲染場景組織技術(shù)研究[J].計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報,2009,(6).

[2]蔡偉.目錄服務(wù)設(shè)計及用戶控制實現(xiàn)[J].電子測量與儀器學(xué)報,2005,(1).

[3]付航.移動通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合之路[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò),2010,(12).