物聯(lián)網(wǎng)“后端集中式”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)與研究

周桃義

杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院 杭州 310023

1 物聯(lián)網(wǎng)及其發(fā)展概述

在信息技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步的過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并成為其中的一大重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并在該技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展為不同物和物之間的信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在發(fā)展過程中不斷完善，綜合運(yùn)用了目前各項(xiàng)重要的通信感知技術(shù)，例如智能感知技術(shù)、智能識(shí)別技術(shù)等。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展階段，需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新。

物聯(lián)網(wǎng)最早在1999年提出，并由國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）于2005年正式提出，最初的定義是針對(duì)三大關(guān)系指出的，分別是人與人之間的互聯(lián)關(guān)系，人與物以及物與物之間的互聯(lián)關(guān)系。在此之后物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，并迅速席卷全球。并且在我國(guó)快速發(fā)展和崛起的這一契機(jī)下，物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)的發(fā)展得到了最為迅猛的發(fā)展，并對(duì)其發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。在我國(guó)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的定義更加完善，把一切實(shí)現(xiàn)物與物之間環(huán)境以及狀態(tài)互聯(lián)并與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù)都劃歸為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展不斷深入，最終成為了我國(guó)發(fā)展的一大推動(dòng)力。

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，例如常見的農(nóng)業(yè)和工業(yè)中，甚至被應(yīng)用到城市建設(shè)以及交通等領(lǐng)域。

2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)能夠精確地定義物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)各組成部件及其之間的關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)者遵循一致的原則實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，以保證最終建立的系統(tǒng)符合預(yù)期的需求。依據(jù)信息的生成、傳輸、處理和應(yīng)用的不同環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可由低到高分為四層，即感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。

3 后端集中式體系結(jié)構(gòu)分析

（1）Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)分析 。Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)（如圖1）主要針對(duì)的是實(shí)體物品，并且其范圍非常廣泛，擴(kuò)展到整個(gè)世界范圍內(nèi)，其中在進(jìn)行Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過程中采用了RFID的方式。在該系統(tǒng)中以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合以射頻設(shè)別技術(shù)為代表的遙感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的功能，并最終達(dá)到智能識(shí)別以及智能管理。Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)當(dāng)前被應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，例如在零售行業(yè)中的條碼標(biāo)價(jià)的智能識(shí)別等。

圖1 Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)

就目前體系結(jié)構(gòu)的研究中，其各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)最低的就是該系Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)。首先其屬于后端集中式的信息處理方式，會(huì)受到物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的影響，其擴(kuò)展性就大大下降；并且該體系結(jié)構(gòu)中值包含已經(jīng)表示的信息網(wǎng)絡(luò)，也就使得它的水平性比較弱；其他幾項(xiàng)性能基本都是基于環(huán)境感知性能進(jìn)行的，而Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)只能物品標(biāo)識(shí)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(yīng)性均相對(duì)較差；操作性能也相對(duì)較差，但是其由于ID加密機(jī)制的采用，使得其具有安全性的優(yōu)越性。

圖2 USN體系結(jié)構(gòu)

（2）USN體系結(jié)構(gòu)分析。USN體系結(jié)構(gòu)中實(shí)際上是一種由下而上進(jìn)行工作的，在該體系結(jié)構(gòu)中主要包含五部分，第一部分是感知網(wǎng)，第二部分是接入網(wǎng)，除此之外，還有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、中間件和應(yīng)用平臺(tái)（如圖2）。在目前的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中，USN體系結(jié)構(gòu)是一種常見的體系結(jié)構(gòu)。但是其本身還存在一定的問題，有待于進(jìn)一步發(fā)展和完善。

通過相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)展開對(duì)USN體系結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)。其中USN體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)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(jìn)行信息感知，并能夠進(jìn)行處理，從而使得其具有很好的環(huán)境感知性，在良好環(huán)境感知的影響下，就具有良好的環(huán)境交互性和自適應(yīng)性。其該三種評(píng)價(jià)指標(biāo)比較而言的話，其他的相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)就相對(duì)較差。例如在互操作性方面，就因?yàn)槠?個(gè)部分之間的關(guān)系并沒有具體的明確，就導(dǎo)致其互操作性較差。

4 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)其功能，具有必要對(duì)其體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)。本文就物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中出現(xiàn)的常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合討論，基本內(nèi)容見下表（如表1），主要是八大指標(biāo)。

表1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)

5 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)綜合比較分析

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)主要是從功能角度進(jìn)行的，由于前端式和后端式本身的特點(diǎn)使得體系結(jié)構(gòu)本身具有不同的優(yōu)勢(shì)。后端式體系結(jié)構(gòu)往往由于對(duì)于信息采集和處理較好，所以具有良好的環(huán)境感知、環(huán)境交互性和自適應(yīng)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(xiàng)目“基于地磁的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究”的研究成果。

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