智慧城市關鍵技術研究

顧磊　王藝

探討了城市智能管理運行架構、城市泛在感知設施、機器通信能力提升技術、數據共享和活化技術等關鍵技術。認為巨系統要形成良好的生態體系和自我成長機制，關鍵技術的突破和相關技術的綜合運用都至關重要。關鍵技術的突破和相關技術的綜合運用才能推動智慧城市建設的深入開展和演進。

智慧城市；物聯網；機器與機器通信；感知網絡；政府數據開放

This article investigates some key technologies in smart city， including city-level smart operation framework， city-wide sensing infrastructure， M2M telecommunication， and city open data. It points out that breakthroughs in key technologies and comprehensive utilization of these technologies are important to form a good ecological system and self-development mechanism. These technologies will promote the development and evolution of smart city.

smart city； IOT； M2M； sensor network； open government data

智慧城市技術體系架構自下而上可劃分為感知層、設施層、數據層和應用層4個層次；橫向則輔之安全體系、標準體系和評價體系三大支撐體系。

智慧城市技術架構如圖1所示。圖1中，感知層的核心能力是泛在的外界感知能力和本地智能處理能力，通過傳感器及傳感網等技術實現對城市范圍內各種關注對象的監測和控制。設施層為智慧城市提供健壯的信息基礎設施，其核心是實現互聯的廣域通信網絡和高效一體化的云基礎設施，可以有效支撐人與人通信（H2H）、人與機器通信（H2M）、機器與機器通信（M2M）間隨時、隨地、隨需的無縫通信，并以數據存儲和應用計算為中心綜合承載各類信息化應用。數據是城市最有價值的戰略資產，數據層的主要目標是通過數據關聯、數據挖掘、數據活化等技術解決數據割裂、無法共享的問題，重點是為城市實現數據共享、數據活化等建立的數據倉庫和數據服務。各種智慧政府、智慧產業和智慧民生應用構成了智慧城市的應用層。

本文主要就上述技術架構中的部分重要內容：城市智能管理運行架構、城市泛在感知設施、機器通信能力提升，以及數據共享和活化幾個方面進行探討。

1 城市智能管理運行架構

城市已經成為一部永不停息的巨型機器，每天都面臨著眾多管理運行問題。這些問題的及時發現和及時解決影響著城市為市民提供的服務質量。為了確保公共安全并提供水、電、運輸及其他服務，城市需要獲得大量的有效信息，促進城市的各個機構之間的實時溝通和協作，并在問題發生之前及時采取措施，解決潛在的風險。

在信息與通信技術（ICT）層面，針對上述目標，城市智能管理運行架構開始出現。這種運行架構在新增感知設施等數據采集和控制能力元素的基礎上，整合集成現有和未來的系統，支持實現城市運行過程中各種事件的捕捉和處理、信息交換和分析、用戶交互，以及不同垂直應用和系統之間的協同。采用這種架構的系統功能包括：

·通過實時集成和整合多種信息源獲得反映城市當前運行狀態的跨部門、跨機構的統一視圖；其信息來源有多種，既包括來自內部的信息，也包括來自外部的信息，諸如來自傳感器的信息，以及來自各種應用的信息。

·通過新增的數據采集實體和整合其他系統生成的實時事件實現各種城市動態事件，尤其是關鍵事件的即時捕獲、即時交付和即時處理；通過從原始信息抽象具體事件并即時發布到相關機構促成城市機構具備快速響應事件的能力。

·通過信息和業務流程的整合以及相互開放數據和服務能力促進城市跨部門、跨機構的業務協作。

·通過面向服務的架構，以開放和可動態延伸的標準接口滿足與現有系統和未來系統的動態整合。

·通過通用建模和資產管理、服務數據監控、Dashboard等可視化技術實現系統本身的動態擴展、質量保證和高效的人機交互界面。

目前，城市智能管理運行架構的提出和當前的主要推動力是一些行業廠商。其中最具代表性的是IBM提出的智能運行中心（IOC）架構[1]。從技術上看，IOC架構由兩大中樞機構（信息交換中樞和信息處理中樞）和信息采集域，以及信息呈現域組成。信息采集域采集各種信息或者動態事件，要么通過感知設施得到，要么從其他專業系統采集得到。通過各種適配網關將不同的數據格式以及交互形式統一和標準化后，接入信息交換中樞。信息交換中樞按照既有規則進行信息路由。信息處理中樞得到來自信息交換中樞的警報和關鍵性能指標后，基于事件規則、語義模型和工作流等技術進行信息的處理和分析，得到分析結果后，要么將結果輸送到信息呈現域進行展現（報表、警報、城市儀表板等），要么根據處理結果形成指令，通過信息交換中樞下發到感知設施或者其他專業系統，形成對城市部件的反向控制或者觸發其他系統即時響應事件，進行進一步的處理。

上述架構可以看作是IBM諸多已有產品和方案在智慧城市領域的一次重新組合，并針對智慧城市的需求進行了一定程度的提升和完善。在智慧城市信息整合和系統協同的理念之下，IOC架構整合原有的應用中間件/門戶/數據存儲/數據分析產品，向下延伸到數據采集領域，引入感知數據、視頻數據、城市公共部門數據、第三方數據；向上延伸到數據呈現領域和智慧應用領域，引入城市儀表板、智慧水務等針對城市運行需求的數據呈現功能和智慧應用；同時，在事件處理中，引入了基于可擴展標記語言（XML）的用于公共安全與應急領域的通用預警協議（CAP）等數據交換標準[2]；最終形成了一種面向智慧城市的管理運行架構。endprint

實際上，中國各地已經開展的政府應急管理平臺的建設，其“橫向到邊，縱向到底”、互聯眾多系統、采集多種數據的特性已經呈現出上述智能管理運行架構的一些特征。只不過政府應急管理平臺主要針對重大突發事件。而城市智能管理運行體系主要針對城市日常運行中的各種日常事件（當然也包括重大突發事件的發現和捕捉工作）。實踐結果表明，借鑒、擴充或延伸政府應急管理平臺體系，是形成城市智能管理運行體系的途徑之一。

2 城市泛在感知設施

城市中各種形式的感知設備，按照預設邏輯自動對所關注的對象進行狀態監控、信息采集和傳送，在降低大量人力成本的同時，實現了感知的自動化、即時化、準確化、精細化和泛在化，讓我們能夠更精確地感知到城市的運行現狀。通過泛在感知，物理空間和信息空間實現了雙向映射，從而打通了兩個空間，使得后續一系列基于信息的操作成為現實。

目前，感知網絡的建設通常通過兩種方式實現。或者利用已有的提供公共服務的感知設施，諸如GPS、北斗和移動通信網絡定位系統等。或者利用特定政府部門和特定行業為諸如監測、控制和監管等目的而建設的行業感知網絡。例如平安城市中的視頻感知網絡、資源環境系統中的環境感知網絡等。

政府層面亟需采取配套政策并在市政配套上鼓勵相應的行業感知網絡在覆蓋范圍、感知內容和精度等方面進一步提升，并實現受管控的感知信息共享機制。

在傳統的感知器之外，隨著感知器件的體積小型化和能力多樣化，移動終端開始集成了越來越多的感知器件，使其感知能力不斷提升。智能手機的逐步普及和密集使用使得群體的感知能力和信息匯聚能力大幅提升。原有的情境感知計算逐漸從個體感知和為個體服務，走向群體感知和為群體服務。如同蜂群能夠在低智商的個體基礎上，通過群體合作來完成一系列復雜的工作一樣，群體感知計算通過群體的感知和信息匯聚，能夠充分匯聚細微的力量完成很多復雜的信息采集和部分分析工作，提供信息服務[3]。普通用戶的移動設備（手機、平板電腦等），或者特定行業的定制終端都可以作為基本感知單元，通過移動通信網絡互聯實現感知任務分發與感知數據收集，完成大規模的、復雜的社會感知任務。例如基于手機和感知外設的城市環境指標的細粒度數據采樣和后續形成的城市環境指標全局視圖；基于出租車車載終端定位信息的采樣和后續形成的交通流量現狀全局視圖等。

由于終端無法保證所有時間都實時在線，群體感知計算往往不強調數據采集的嚴格實時性和整體性。對于實時性要求較高的服務，則需要經過相應的算法處理從一個小的樣本并結合近期的歷史數據獲得“當前”的數據。感知數據的分析和利用則面臨數據的多源性、異構性、大規模性、質量差異性等問題和挑戰[3]。而且不同類型的數據、不同的應用場景和應用目標需要采用不同的算法模型和處理技巧。取決于具體場景和問題，這些模型和技巧既可以很簡單，也可以很復雜。基于移動終端的移動信令分析是群體感知計算領域的重要應用。其中，既有分析難度較低的人群密度分析，也有分析難度較大的交通流量分析。后者除了需要一套復雜的基于信令軌跡進行車輛速度推演的算法，還需要有配套的道路空間建模（必須適應城市立體交通模型）。后者目前由一些專業化公司進行運營。而前者則已存在運營商提供的服務。例如西班牙電信推出的智慧足跡（Smart Steps）產品[4]。在室內定位領域，一些學術研究機構正在探討如何通過群體感知計算來實現信號指紋庫自動建立和室內建筑結構自動探測機制。這兩者都用于基于信號指紋（Fingerprinting）的定位方法，即利用室內現有的環境特征（如無線信號、聲音、光線等）作為指紋進行定位，通過終端當前獲取的指紋信息的匹配來實現位置估計。其最大難題是工作量龐大的室內環境勘測，且室內環境是多變的，指紋數據庫要定期更新。如果利用手機自動記錄下當前位置的信號指紋，這樣收集就變得簡單而幾乎沒有成本了，同時利用智能手機中的多種傳感器，可以隨時隨地記錄用戶的行為、路徑。而用戶的行走路徑最真實地呈現了建筑物內部的結構：凡是可活動區域，用戶的足跡都可能出現；凡是阻隔區域例如墻體等，用戶路徑均不可能到達或穿過。因此，大量的用戶移動路徑交織在一起，真實地刻畫出建筑物內部的空間結構[3]。

此外，城市規劃中可以考慮將市政建設與感知基礎設施建設相結合。例如，智能燈柱[5]系統利用城市中的路燈燈柱，在其上加載Wi-Fi熱點、蜂窩網基站、交通監控設備、氣象監測設備、污染監測等設備，通過通信網絡進行連接，采用集中的中心進行管理和監控，形成城市范圍內的數據采集、信息感知和發布的包含終端設備通用物理加載平臺和互聯網絡的基礎設施。這個基礎設施將大大降低需要廣泛布放感知終端的智慧城市應用的部署難度。這個平臺上可以加載各種類型的感知終端，例如警報設備、對講設備、攝像頭等。其中，智能燈柱的遠程通信連接可以利用有線網絡，也可以利用無線網絡。雖然存在電力線通信、無線專網通信等多種方案，但基于移動通信網絡的遠程互聯模式仍是最合理的方案。

3 機器通信能力提升技術

物聯網是智慧城市的關鍵技術之一。在原有的近距和遠距通信技術，以及信息交互技術的基礎上，機器通信能力需要通過各種手段加以提升。

遠距通信層面，將沿著混合承載、部分區隔承載、乃至完全區隔承載的路徑發展。目前正處于從混合承載走向部分區隔承載的階段。M2M具有其鮮明的特點。3GPP TS 22.368將M2M通信稱為MTC通信，并描述了MTC通信的業務場景及業務特征。3GPP所定義的MTC通信特征主要包括低移動性、通信時間受控、時間寬容、純數據業務（PS）、小數據包傳送、終端單向觸發通信場景模式、終端觸發為主平臺偶爾觸發通信場景模式、終端監控、優先報警、安全連接、特定位置觸發、不頻繁數據傳送，以及群組通信等特征[6-7]。

為更好地支持M2M通信，滿足M2M通信的需求。3GPP從R10開始，逐漸加入支持M2M通信的功能，同時提升LTE承載M2M通信的效率。R10完成了信令擁塞及過載控制相關的標準化。R11進行了編址和標識、終端觸發機制以及純數據業務終端的標準研究。R12則針對小數據傳輸效率進行優化、增強監控能力、實現基于組的策略管理、編址、觸發和計費，以及降低終端耗電等。endprint

3GPP2也對M2M通信的需求，以及碼號方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，針對M2M進行了協議優化。主要優化內容包括：

·實現M2M終端優先級控制

·信道分配流程中使用單條消息來快速建立數據連接、降低模塊的功耗

·改進發送數據時信道使用方式，實現網絡增容和模塊功耗降低

·簡化信令機制，降低信令流量，實現網絡增容和模塊功耗降低

·實現基于反向增強接入信道（R-EACH）的基于信令的數據傳輸（DOS）機制，實現快速接入和數據快速發送

IEEE成立的M2M Task Group借鑒了3GPP對M2M通信需求的研究，將其協議改進集中在4個方面：低功耗、海量終端接入、突發小數據傳輸和安全。

全球部分運營商已經開始在核心網內設立專用網元承載M2M通信，滿足其在接入、QoS、以及業務管理等方面的特殊需求，并探索進一步開發新的增值服務的可行性。同時，在網絡本身的能力提升之外，通過采用M2M終端和應用平臺的協作，以及終端和網絡側配置參數的優化等策略來提高網絡的承載能力。

移動通信網絡的演進實現了針對M2M通信的信息傳輸能力的提升。M2M通信還面臨著信息交互能力的提升要求。物聯網構建的目的是為了采集目標對象的實時狀態，并對目標對象進行控制。任何一個物聯網應用必然涉及到處理對象的數據描述和數據交換問題。除了垂直應用所采用的私有數據格式之外，通用數據處理標準目前尚沒有統一的標準。但大量標準組織和公司紛紛制訂各自的標準，目前處于標準林立的狀態，例如：

·BITXML[8]協議，一個基于XML的M2M數據傳輸和通信協議。

·CAP[2]協議，基于XML的、用于公共安全與應急領域內的數據交換標準。允許報警信息通過系統傳遞給不同的應用。

·SensorML[9]協議，提供標準模型和描述傳感器與測量過程的XML語言。用來描述包括動態和靜態、現場和遠程在內的多種傳感器。

·M2MXML[10]協議，一個基于XML的協議的設備間通信協議。

·oBIX[11]協議，開放式樓宇信息交換標準。基于XML/WebServices技術的系統集成和互操作應用方案。

·PML[12]協議，EPCGlobal的實體標識語言。

·IRIG[13]協議，一個PCM Telemetry技術標準。更強調實時性，未采用XML技術。

目前，OneM2M等標準組織也正在傳輸數據的語義標準化層面展開一些標準化工作。總的來看，簡單終端、窄帶傳輸模式下協議關注傳輸高效率和終端低處理能力要求，所以二進制標準占優勢。智能終端、寬帶情況下關注語法表達的可擴展和完整性，XML占優勢。

4 數據共享和活化技術

數據是智慧城市的無價之寶和價值提升的重要源泉。一方面城市積淀了大量的數據并持續在生成大量的數據；另一方面，這些數據大都處于割裂的狀態，常常發生數據沒有實現共享而導致無法獲取數據的情形，更無從談起通過數據的關聯對照和數據挖掘實現數據的活化，服務于城市的智能化運行。

如同“開放源代碼”和“開放軟件”等概念一樣，“開放數據”是指有些數據不應受版權、專利以及其他一些因素的制約，而是應該對所有人免費開放使用（含再發布）。開放數據的來源目前主要來自科學研究的數據以及政府數據。而后者在智慧城市中又被稱為“政府數據開放”[14]。

國際上的政府數據開放起源于政府透明化和民主監督、公民參與，以及改進政府效能的出發點。因為大部分政府數據本身受法律的規定是需要公開的。在此基礎上，這些開放的數據可以被社會機構以及市民個人來進一步處理后，通過挖掘數據中的模式和整合不同數據源來產生新的知識和新的服務。

當前政府數據開放模式基本上借鑒Data.gov網站所創立的模式。元數據是用來描述數據本身的數據，即描述數據的組成元素、組成元素的數量和類型等信息。它使信息的描述和分類可以實現格式化，從而為機器處理創造了可能。1995年誕生的“都柏林核心”（DC）元數據描述體系經過10多年的發展，形成了一套可以描述各種信息的通用元數據格式。其針對政府信息的修訂版本都柏林核心元數據-政府和政府信息定位服務（GILS）核心元數據一起稱為當前國際上政府數據開放的兩大元數據體系。數據開放人機接口方面，往往通過一個門戶為公眾提供數據的查詢和搜索服務，同時提供數據集的文件下載服務。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。數據開放程序接口層面，存在多種選擇。常用的模式是通過Web服務接口或者表述性狀態轉移（Rest）模式接口開放數據，供社會機構和個人基于開放的數據開發應用程序。從輔助用戶快速開發的角度出發，部分政府系統提供了諸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府數據開放是智慧城市發展的趨勢。而政府數據開放的各項組成技術本身是成熟的。各個政府面臨的問題主要是開放哪些數據內容，開放數據如何組織，如何保障數據的即時性、準確性、完整性，通過何種接口對外開放等問題，以及如何構建一個良好的生態氛圍形成數據的有效開放、吸引更多實體參與到數據的增值效應構建工作中來。

2007年以來，國際上的數據開放，尤其是政府數據開放已經取得了長足的發展。美國、英國、俄羅斯等幾十個國家相繼建立網站開放政府數據。其中的標桿性案例是美國政府的Data.gov網站。2013年8月23日，Data.gov網站提供210 881個數據集和295套數據訪問接口。基于這些數據集和數據訪問接口，社會機構和個人已經開發了349個應用和137個移動應用。這種趨勢也引起了中國相關政府和相關部門的重視。李克強總理提出的透明政府、開放政府的概念，一些地方政府和部門在“十二五”規劃中紛紛做了考慮，希望通過數據開放一方面促進公眾參與，助力政府解決社會難題，推動服務型政府建設；另一方面促進數據創新應用，充分發掘政府公共數據的附加價值。其中，北京市政府數據資源網預計2014年年底之前正式開通[15]，為政府信息資源的社會化開發利用提供數據支撐。

5 結束語

智慧城市是一個復雜的巨系統，endprint

3GPP2也對M2M通信的需求，以及碼號方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，針對M2M進行了協議優化。主要優化內容包括：

·實現M2M終端優先級控制

·信道分配流程中使用單條消息來快速建立數據連接、降低模塊的功耗

·改進發送數據時信道使用方式，實現網絡增容和模塊功耗降低

·簡化信令機制，降低信令流量，實現網絡增容和模塊功耗降低

·實現基于反向增強接入信道（R-EACH）的基于信令的數據傳輸（DOS）機制，實現快速接入和數據快速發送

IEEE成立的M2M Task Group借鑒了3GPP對M2M通信需求的研究，將其協議改進集中在4個方面：低功耗、海量終端接入、突發小數據傳輸和安全。

全球部分運營商已經開始在核心網內設立專用網元承載M2M通信，滿足其在接入、QoS、以及業務管理等方面的特殊需求，并探索進一步開發新的增值服務的可行性。同時，在網絡本身的能力提升之外，通過采用M2M終端和應用平臺的協作，以及終端和網絡側配置參數的優化等策略來提高網絡的承載能力。

移動通信網絡的演進實現了針對M2M通信的信息傳輸能力的提升。M2M通信還面臨著信息交互能力的提升要求。物聯網構建的目的是為了采集目標對象的實時狀態，并對目標對象進行控制。任何一個物聯網應用必然涉及到處理對象的數據描述和數據交換問題。除了垂直應用所采用的私有數據格式之外，通用數據處理標準目前尚沒有統一的標準。但大量標準組織和公司紛紛制訂各自的標準，目前處于標準林立的狀態，例如：

·BITXML[8]協議，一個基于XML的M2M數據傳輸和通信協議。

·CAP[2]協議，基于XML的、用于公共安全與應急領域內的數據交換標準。允許報警信息通過系統傳遞給不同的應用。

·SensorML[9]協議，提供標準模型和描述傳感器與測量過程的XML語言。用來描述包括動態和靜態、現場和遠程在內的多種傳感器。

·M2MXML[10]協議，一個基于XML的協議的設備間通信協議。

·oBIX[11]協議，開放式樓宇信息交換標準。基于XML/WebServices技術的系統集成和互操作應用方案。

·PML[12]協議，EPCGlobal的實體標識語言。

·IRIG[13]協議，一個PCM Telemetry技術標準。更強調實時性，未采用XML技術。

目前，OneM2M等標準組織也正在傳輸數據的語義標準化層面展開一些標準化工作。總的來看，簡單終端、窄帶傳輸模式下協議關注傳輸高效率和終端低處理能力要求，所以二進制標準占優勢。智能終端、寬帶情況下關注語法表達的可擴展和完整性，XML占優勢。

4 數據共享和活化技術

數據是智慧城市的無價之寶和價值提升的重要源泉。一方面城市積淀了大量的數據并持續在生成大量的數據；另一方面，這些數據大都處于割裂的狀態，常常發生數據沒有實現共享而導致無法獲取數據的情形，更無從談起通過數據的關聯對照和數據挖掘實現數據的活化，服務于城市的智能化運行。

如同“開放源代碼”和“開放軟件”等概念一樣，“開放數據”是指有些數據不應受版權、專利以及其他一些因素的制約，而是應該對所有人免費開放使用（含再發布）。開放數據的來源目前主要來自科學研究的數據以及政府數據。而后者在智慧城市中又被稱為“政府數據開放”[14]。

國際上的政府數據開放起源于政府透明化和民主監督、公民參與，以及改進政府效能的出發點。因為大部分政府數據本身受法律的規定是需要公開的。在此基礎上，這些開放的數據可以被社會機構以及市民個人來進一步處理后，通過挖掘數據中的模式和整合不同數據源來產生新的知識和新的服務。

當前政府數據開放模式基本上借鑒Data.gov網站所創立的模式。元數據是用來描述數據本身的數據，即描述數據的組成元素、組成元素的數量和類型等信息。它使信息的描述和分類可以實現格式化，從而為機器處理創造了可能。1995年誕生的“都柏林核心”（DC）元數據描述體系經過10多年的發展，形成了一套可以描述各種信息的通用元數據格式。其針對政府信息的修訂版本都柏林核心元數據-政府和政府信息定位服務（GILS）核心元數據一起稱為當前國際上政府數據開放的兩大元數據體系。數據開放人機接口方面，往往通過一個門戶為公眾提供數據的查詢和搜索服務，同時提供數據集的文件下載服務。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。數據開放程序接口層面，存在多種選擇。常用的模式是通過Web服務接口或者表述性狀態轉移（Rest）模式接口開放數據，供社會機構和個人基于開放的數據開發應用程序。從輔助用戶快速開發的角度出發，部分政府系統提供了諸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府數據開放是智慧城市發展的趨勢。而政府數據開放的各項組成技術本身是成熟的。各個政府面臨的問題主要是開放哪些數據內容，開放數據如何組織，如何保障數據的即時性、準確性、完整性，通過何種接口對外開放等問題，以及如何構建一個良好的生態氛圍形成數據的有效開放、吸引更多實體參與到數據的增值效應構建工作中來。

2007年以來，國際上的數據開放，尤其是政府數據開放已經取得了長足的發展。美國、英國、俄羅斯等幾十個國家相繼建立網站開放政府數據。其中的標桿性案例是美國政府的Data.gov網站。2013年8月23日，Data.gov網站提供210 881個數據集和295套數據訪問接口。基于這些數據集和數據訪問接口，社會機構和個人已經開發了349個應用和137個移動應用。這種趨勢也引起了中國相關政府和相關部門的重視。李克強總理提出的透明政府、開放政府的概念，一些地方政府和部門在“十二五”規劃中紛紛做了考慮，希望通過數據開放一方面促進公眾參與，助力政府解決社會難題，推動服務型政府建設；另一方面促進數據創新應用，充分發掘政府公共數據的附加價值。其中，北京市政府數據資源網預計2014年年底之前正式開通[15]，為政府信息資源的社會化開發利用提供數據支撐。

5 結束語

智慧城市是一個復雜的巨系統，endprint

3GPP2也對M2M通信的需求，以及碼號方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，針對M2M進行了協議優化。主要優化內容包括：

·實現M2M終端優先級控制

·信道分配流程中使用單條消息來快速建立數據連接、降低模塊的功耗

·改進發送數據時信道使用方式，實現網絡增容和模塊功耗降低

·簡化信令機制，降低信令流量，實現網絡增容和模塊功耗降低

·實現基于反向增強接入信道（R-EACH）的基于信令的數據傳輸（DOS）機制，實現快速接入和數據快速發送

IEEE成立的M2M Task Group借鑒了3GPP對M2M通信需求的研究，將其協議改進集中在4個方面：低功耗、海量終端接入、突發小數據傳輸和安全。

全球部分運營商已經開始在核心網內設立專用網元承載M2M通信，滿足其在接入、QoS、以及業務管理等方面的特殊需求，并探索進一步開發新的增值服務的可行性。同時，在網絡本身的能力提升之外，通過采用M2M終端和應用平臺的協作，以及終端和網絡側配置參數的優化等策略來提高網絡的承載能力。

移動通信網絡的演進實現了針對M2M通信的信息傳輸能力的提升。M2M通信還面臨著信息交互能力的提升要求。物聯網構建的目的是為了采集目標對象的實時狀態，并對目標對象進行控制。任何一個物聯網應用必然涉及到處理對象的數據描述和數據交換問題。除了垂直應用所采用的私有數據格式之外，通用數據處理標準目前尚沒有統一的標準。但大量標準組織和公司紛紛制訂各自的標準，目前處于標準林立的狀態，例如：

·BITXML[8]協議，一個基于XML的M2M數據傳輸和通信協議。

·CAP[2]協議，基于XML的、用于公共安全與應急領域內的數據交換標準。允許報警信息通過系統傳遞給不同的應用。

·SensorML[9]協議，提供標準模型和描述傳感器與測量過程的XML語言。用來描述包括動態和靜態、現場和遠程在內的多種傳感器。

·M2MXML[10]協議，一個基于XML的協議的設備間通信協議。

·oBIX[11]協議，開放式樓宇信息交換標準。基于XML/WebServices技術的系統集成和互操作應用方案。

·PML[12]協議，EPCGlobal的實體標識語言。

·IRIG[13]協議，一個PCM Telemetry技術標準。更強調實時性，未采用XML技術。

目前，OneM2M等標準組織也正在傳輸數據的語義標準化層面展開一些標準化工作。總的來看，簡單終端、窄帶傳輸模式下協議關注傳輸高效率和終端低處理能力要求，所以二進制標準占優勢。智能終端、寬帶情況下關注語法表達的可擴展和完整性，XML占優勢。

4 數據共享和活化技術

數據是智慧城市的無價之寶和價值提升的重要源泉。一方面城市積淀了大量的數據并持續在生成大量的數據；另一方面，這些數據大都處于割裂的狀態，常常發生數據沒有實現共享而導致無法獲取數據的情形，更無從談起通過數據的關聯對照和數據挖掘實現數據的活化，服務于城市的智能化運行。

如同“開放源代碼”和“開放軟件”等概念一樣，“開放數據”是指有些數據不應受版權、專利以及其他一些因素的制約，而是應該對所有人免費開放使用（含再發布）。開放數據的來源目前主要來自科學研究的數據以及政府數據。而后者在智慧城市中又被稱為“政府數據開放”[14]。

國際上的政府數據開放起源于政府透明化和民主監督、公民參與，以及改進政府效能的出發點。因為大部分政府數據本身受法律的規定是需要公開的。在此基礎上，這些開放的數據可以被社會機構以及市民個人來進一步處理后，通過挖掘數據中的模式和整合不同數據源來產生新的知識和新的服務。

當前政府數據開放模式基本上借鑒Data.gov網站所創立的模式。元數據是用來描述數據本身的數據，即描述數據的組成元素、組成元素的數量和類型等信息。它使信息的描述和分類可以實現格式化，從而為機器處理創造了可能。1995年誕生的“都柏林核心”（DC）元數據描述體系經過10多年的發展，形成了一套可以描述各種信息的通用元數據格式。其針對政府信息的修訂版本都柏林核心元數據-政府和政府信息定位服務（GILS）核心元數據一起稱為當前國際上政府數據開放的兩大元數據體系。數據開放人機接口方面，往往通過一個門戶為公眾提供數據的查詢和搜索服務，同時提供數據集的文件下載服務。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。數據開放程序接口層面，存在多種選擇。常用的模式是通過Web服務接口或者表述性狀態轉移（Rest）模式接口開放數據，供社會機構和個人基于開放的數據開發應用程序。從輔助用戶快速開發的角度出發，部分政府系統提供了諸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府數據開放是智慧城市發展的趨勢。而政府數據開放的各項組成技術本身是成熟的。各個政府面臨的問題主要是開放哪些數據內容，開放數據如何組織，如何保障數據的即時性、準確性、完整性，通過何種接口對外開放等問題，以及如何構建一個良好的生態氛圍形成數據的有效開放、吸引更多實體參與到數據的增值效應構建工作中來。

2007年以來，國際上的數據開放，尤其是政府數據開放已經取得了長足的發展。美國、英國、俄羅斯等幾十個國家相繼建立網站開放政府數據。其中的標桿性案例是美國政府的Data.gov網站。2013年8月23日，Data.gov網站提供210 881個數據集和295套數據訪問接口。基于這些數據集和數據訪問接口，社會機構和個人已經開發了349個應用和137個移動應用。這種趨勢也引起了中國相關政府和相關部門的重視。李克強總理提出的透明政府、開放政府的概念，一些地方政府和部門在“十二五”規劃中紛紛做了考慮，希望通過數據開放一方面促進公眾參與，助力政府解決社會難題，推動服務型政府建設；另一方面促進數據創新應用，充分發掘政府公共數據的附加價值。其中，北京市政府數據資源網預計2014年年底之前正式開通[15]，為政府信息資源的社會化開發利用提供數據支撐。

5 結束語

智慧城市是一個復雜的巨系統，endprint