從運營商角度看物聯網的技術和發展

林偉

摘 要：以物聯網為代表的新興IT技術，為傳統網絡運營商帶來了機遇和挑戰。本文從物聯網的技術出發，闡述了物聯網的誕生背景、基本要素、體系結構，展望了其與云計算技術的融合的前景，并從運營商的角度出發，分析了運營商在物聯網產業鏈中所能發揮的作用。

關鍵詞：物聯網；云計算；結構體系

中圖分類號：U692 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）09-0038-02

21世紀以來，互聯網技術的不斷發展給人們的生活帶來了極大的便利和可觀的經濟效益，物聯網技術則是隨著互聯網的發展應運而生的新型網絡技術。它被看作是互聯網技術的延伸和擴展，是通信網絡的接入網部分或末端網絡，通常也被稱為“物物相連的互聯網”。

對于網絡運營商來說，物聯網的應用具有廣闊的前景。同時，如何最大限度地利用現有通信網絡發展物聯網業務、降低物聯網通信對現有通信網絡運營維護的影響、增強通信網絡未來的競爭力，就成為擺在各網絡運營商面前的重要課題。

1 物聯網的基本概念

根據國際電信聯盟（ ITU） 發布的ITU 互聯網報告，物聯網（IOT， Internet of things）是通過二維碼識讀設備、射頻識別（RFID） 裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

按照國際電信聯盟（ ITU）的定義 ，物聯網主要解決物品到物品，人到物品 ，人到人之間的互連。它把目前網絡所實現的M2M（Man to Man、Man to Machine、Machine to Machine）的互聯通過傳感技術擴大到了更廣闊的范圍。

2 物聯網的關鍵技術

在物聯網應用中有著若干項關鍵技術，涵蓋RFID識別、傳感器、傳感網絡、嵌入式系統以及傳輸數據計算等諸多技術領域。

2.1射頻識別RFID。RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的一種非接觸式自動識別技術[3]。它能形成物聯網的感知節點，其終端接入通信網絡，即可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。

2.2傳感技術。感知與標識均是物聯網的基礎。利用射頻識別（RFID）、Zigbee、Zigwave、藍牙、WiFi等傳感設備能實現對物品的視音頻、標簽、物理信息等數據的采集。

2.3嵌入式系統技術。在目前，嵌入式系統已廣泛用于各類物理設備中，對于利用計算技術監測和控制物理設備行為的嵌入式系統，國際上稱之為信息物理系統（CPS）。

2.4通信技術與數據計算。網絡是物聯網信息傳遞和服務的承載平臺，云計算則是建立物聯網服務平臺的有力支撐。

3 物聯網的體系結構

以ITU-T在Y.2002的建議中描述的USN高層結構作為基礎，物聯網的體系結構自下而上可以分為感知層、接入層、基礎骨干層、網絡中間件、應用層五個層次。

感知層主要是應用多種傳感設備，如射頻識別（RFID）、Zigbee、Zigwave、藍牙、WiFi等無線和有線傳感設備，主要實現物品的信息采集、捕獲和識別功能。

接入層包括多種有線和無線網絡的接入，由一些網關和匯聚節點組成，為物聯網終端提供至骨干網絡的接入功能和移動性管理。

網絡層相當于物聯網的核心中樞，是基于IP的統一、高性能、可擴展的NGN網絡，支持異構接入和終端的移動性。

中間件由負責大規模數據采集與處理的軟件組成，根據網絡層傳輸來的數據，進行應用程序的處理加工，實現智能控制。

應用層主要提供與物聯網息息相關的應用服務，它涉及未來各個行業，將有效使用物聯網以提高生產和生活的效率。

綜上所述，信息感知、信息傳輸和信息的應用處理，是物聯網的基本要素。由于USN體系結構按照功能層次比較清楚地定義和劃分了物聯網的組成，因此目前被國內工業與學術界廣泛接受。

4 物聯網和云計算技術

隨著業務應用數量的增加，物聯網對計算也提出了更高的要求，而作為通過網絡提供可伸縮的廉價分布式計算能力的云計算則具備了這些服務于物聯網的條件。

“云”是一種資源平臺，是存在于互聯網上的服務器集群上的資源；云計算將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能根據需要獲取計算力、存儲空間和信息服務，以按需即取的服務形式交付給用戶。物聯網運營平臺的功能和性能需求，決定了其具備云計算的特征：

（1）對資源有大規模、海量需求。物聯網運營平臺需要存儲數以億計的傳感設備在不同時間采集的海量信息，并對信息進行匯總、拆分、統計、備份；利用云計算的資源池化和泛在接入的特點，分布式的存儲能讓云環境下的多個服務器實現資源的存儲和管理需求。

（2）資源負載變化大。不同行業應用的資源負載不同，峰值負載、閑時負載、正常負載差距明顯。利用云計算的彈性服務特點，能根據企業的實際情況動態分布資源，能夠綜合運用Mapreduce等技術進行任務分割、分布式計算，從而滿足用戶應付峰值時間的使用需求。

（3）以服務方式提供計算能力。從物聯網的運營角度來看，不同行業應用的計算控制需求存在一致性，都需要對海量信息進行數據分析處理。這部分可從行業中剝離出來，以平臺服務的方式提供給用戶。利用云計算的按需服務和服務可計費特點，大量用戶在共享同一堆棧的計算資源，而各個用戶又具有服務和收取費用的獨立性。

物聯網運營平臺架構是面向各行各業、大數據量、高性能計算的信息處理系統。借助云計算的優勢，通過引入云基礎設施形成資源池、建立云平臺實現分布式存儲和計算、強化云應用實現多租戶資源共享、引進彈性資源伸縮機制的云管理等手段，吸引更多的行業用戶參與進來，可以達到促進物聯網資源更新、進入良性發展循環的效果。endprint

5 物聯網為運營商帶來的機遇和挑戰

從運營商的角度，關注類似物聯網等應用最早的是M2M，中國移動在2004年就開始開發M2M業務。M2M業務是物聯網的雛形，是被電信運營商普遍認可的物聯網在現階段的主要形式。隨著物聯網概念的不斷升溫，傳感網被逐漸引入，當網絡運營商不再將傳感網看作用戶設備，而是將其作為通信網絡終端節點向下延伸的毛細網絡，同時積極向物聯網的計算控制單元延伸時，運營商才能掌控物聯網的核心、主導其未來的發展。

如前所述，信息感知、信息傳遞和信息處理，是物聯網的基本要素。感知層由傳感設備進行信息的采集和標識，而在信息傳遞、信息處理中，運營商將發揮自身的網絡、集成等優勢，在物聯網產業鏈的背景下，提供以下的應用服務：

（1）基礎網絡服務。安全可靠的接入與承載網絡是運營商的核心價值所在。目前很多物聯網都還處于孤立系統的階段，運營商如能主導感知設備的大規模入網，將進一步有利于物聯網實現異構網絡融合。

（2）行業的集成服務。物聯網的運營平臺需要具備第三方行業的集成能力，能夠滿足不同行業應用的差異化性能需求。基于這一條件，運營商可將已有的基礎電信業務能力與物聯網應用相結合，從信息流的傳輸者演變為應用服務的聚合者。

（3）云計算服務。云計算模式是海量智能信息處理的重要手段。積極跟蹤云技術和應用，建立能提供云計算服務的數據中心，并實現電信云和IT云的結合，將推動運營商逐步成為云計算服務的提供者。

（4）完善的支撐系統。運營商應建立一套運營服務體系，充分發揮其業務管理和運營支撐能力。

6 結語

從物聯網自身演進需求來看，它必然會從孤立的、局域的垂直應用階段發展到泛在的、聯網的協同應用階段，通信網絡和電信運營商要主導物聯網的發展，就需要在未來構建物聯網的運營平臺，掌控其計算控制能力、集成產業鏈，為企業和用戶提供全面的電信級物聯網運營服務。

我國的網絡運營商如能利用已有的3G移動網、寬帶互聯網上的技術優勢，克服技術難點，完善的服務體系和能力，就能逐步從提供簡單的網絡傳輸通道轉向能提供物聯網發展所需的計算和控制能力。這一角色的轉變，將會為物聯網的發展起到有力的推動作用，并引導運營商在物聯網產業鏈中占據重要的地位。

參考文獻：

[1] 朱洪波等. 物聯網的技術思想與應用策略研究 通信學報 2010 第31卷第11期

[2] 沈蘇彬等. 物聯網的體系結構與相關技術研究 南京郵電大學學報 2009 第29卷第6期

[3] 郝鋒鋼. 物聯網發展對通信網絡的影響 中國有線電視 2012

[4] 陳海明等. 物聯網體系結構與實現方法的比較研究 計算機學報 2013 第36卷第1期

[5] 趙鈞. 構建基于云計算的物聯網運營平臺 電信科學 2010

[6] 唐雄燕. 電信運營商的云計算與物聯網的發展策略 中興通訊技術 2011 第17卷第2期endprint