探究物聯網的概念模型和體系結構

邢瀟 中海油石化工程有限公司 王楠 濟南森林公園服務中心

引言

物聯網作為一種人與物、物與物互聯的網絡，是網絡技術不斷發展的必然產物。如今的物聯網技術還處于初期發展階段，學術界、實務界并未完全認識到物聯網內在巨大優勢，對物聯網復雜性缺乏認知。當今已經有很多研究人員或企業研究出了物聯網產品，以個人角度對物聯網進行理解，這也在一定程度上形成了物聯網的認知誤區，讓人們對物聯網產生了兩個極端認知。一是認為物聯網技術涵蓋了所有信息技術、網絡技術，是信息時代發展的機遇；二是物聯網無法獨立生存，更多是現有挽留過技術、信息技術的集成。針對學術界的爭論，我們不能否認物聯網技術的存在，并且還要結合物聯網概念模型、既有體系結構展開進一步分析工作。

1 物聯網的相關闡述

物聯網可以劃分為公共物聯網、專用物聯網兩種。公共物聯網是指可以連接所有物品、覆蓋社會某個領域、與公共網絡連接、是社會公共信息基礎設施之一的物聯網；專用物聯網是指連接某個特定物品、覆蓋某個特定區域、機構特殊用途的物聯網。無論是哪種物聯網，更多是在實際應用中的差異，二者的概念模型、體系結構通常沒有較大改變。

2 物聯網的概念模型

物聯網概念模型作為深度理解和研究物聯網技術的基礎，而客觀的物聯網概念可以有效引導具備實用價值的物聯網理論研發與技術開發。主要的概念模型表現在：

2.1 兩個世界融合的概念模型

針對學者們所爭論的“物聯網是否有特定技術？”需要客觀的從概念模型角度進行特征和定義分析，其中兩個世界融合概念模型則更為客觀。理論上網絡世界、物理世界融合要涉及到三個方面，包括技術、社會、系統方面。技術方面主要包括與物聯網相關的技術，如傳感器、RFID 等；社會方面主要是涉及到網絡世界和物理世界融合的經濟、社會、法律等問題；系統方面主要是實現網絡世界與物理世界融合的系統，如智能電網系統、智能交通系統等。

從物聯網系統方面來看，兩個世界融合必須要有特殊技術作為介質，也就是兩個世界融合技術，如CPS 技術、PCS 技術等，這些都是隱藏在物聯網系統背后的核心技術，如果研究人員沒有對這些隱藏技術進行研究，所得到的結果必然較為片面。當然，在兩個世界融合概念模型中，還有很多問題亟待解決。如兩個世界融合后如何展開經濟活動；如何更加合理的獲取合法收益；物理世界中相關法律如何改進；如何保護組織或個人隱私等。

2.2 經濟模型

網絡世界和物理實際融合勢必會生成一種新的經濟模型，想要在物聯網體系下更好的促進社會、經濟發展，就必須要設計一個兩個世界融合的經濟模型，加強虛擬貨幣和實體貨幣之間、網絡資源與現實資源、網絡經濟與現實經濟等關聯。

(1）網絡貨幣與現實貨幣關聯。網絡價值度量單位就是網絡貨幣，現實價值度量單位就是現實貨幣，二者的融合必要需要構建動態匯率調控機制，合理的引導用戶的網絡資源、現實資源消耗與價值創造，通過良好的物聯網運營，不斷促進精神與物質財務的雙向增長。

(2）網絡資源與現實資源關聯。如今，網絡資源已經占據了很多的現實資源，如谷歌數據中心耗電量巨大，造成網絡世界無效運轉，這也勢必會導致人類社會發展受到影響。但谷歌數據中心耗電量相比人類社會耗電量要低很多。因此，如何合理的界定網絡資源、現實資源關聯，需要進一步核算網絡世界、現實直接成本核算，這樣才可以進一步提高物聯網運營效益。

(3）網絡經濟與現實經濟關聯。在過去，網絡經濟盈利主要是利用吸引用戶注意力、吸引用戶時間；現實經濟主要是通過供需、消費實現盈利。物聯網與網絡不一樣，想要實現盈利就必須要打破網絡經濟與現實經濟的壁壘，引導用戶展開自然消費模式，如購買物聯網設備是現實消費，而實現部分物聯網設備功能則需要網絡消費，但這種經濟模式是否完善還需要進一步研究。

3 物聯網的體系結構

3.1 物聯網層級

物聯網主要有三個層級，包括感知層、網絡層、應用層，其主要表現在：

3.1.1 感知層

感知層主要是用作物體感知、獲取信息。利用傳感器、終端、RFID、二維碼、定位等技術，采集或辨識物體屬性、環境、運行狀態等信息。感知任務主要是通過協同處理方案，進行多角度、多種類、多尺度的在線計算，與網絡中其他單元資源共享、交互、傳輸。是整個物聯網層次的基礎。

3.1.2 網絡層

網絡層是實現物與物、人與物連接的介質，包括Internet、GSM、CDMA 等，保證信息傳輸的安全性、可靠性。在網絡信息傳輸中，需要應用各類異構通信網絡通過接口與設備連接，通過各種網關實現操控。新時期的物聯網設備有強大的硬件作為支撐，可以采用更加復雜的軟件協議設計。傳輸層就好比人的語言，可以傳輸、處理信息，從而為實現物聯網功能提供支撐。

3.1.3 應用層

應用層作為人與物、物與物互聯的接口，并結合不同行業或用戶的需求，實現物聯網的相關功能。結合用戶需求，應用層可以與各行各業的管理平臺結合，根據業務特點展開服務。為了可以提供更加精準的信息服務，還要根據不同行業的業務模型，從而完成更加精細化的操作。

3.2 物聯網的EPC 體系結構

整個結構體系主要包括：EPC 編碼體系、射頻識別技術、信息網絡系統構成，其主要表現在：

3.2.1EPC 編碼體系

在實現物聯網功能過程中，其功能發展最終目標是全球物品信息共享。而想要實現該目標，則要對物聯網相關物品統一編碼，也就是全球物品生產都使用一個編碼，實現全球范圍內的應用。如今，最常見的編碼除了有EPC，還有UID 編碼。

3.2.2RFID

RFID 系統當中涵蓋了讀寫器、EPC 標簽兩個方面。其中，EPC標簽是商品編號載體，在物品當中鑲嵌EPC 標簽后，此時物品就與特定編碼相互聯系，編碼成為了商品的標簽。EPC 標簽是一個電子編碼，通過數據分析和處理就會產生數據信息，將這些數據信息進行處理統一存儲到分布式數據庫當中。如果用戶想要獲取物品信息，通過掃碼即可一鍵式獲取基礎信息，從而掌握物品的信息狀況。

3.2.3EPC 信息網絡系統

EPC 信息網絡系統當中涵蓋了中間件、發現服務、EPC 信息服務三個層面。主要功能表現在以下幾點：

(1）中間件。想要實現環境與系統的連通，則要設置通用平臺與接口，設置在后臺軟件和讀寫器之間。中間件可以實現應用系統與RFID 信息交互，更好的捕獲信息和事件。EPC 中間件應用了標準協議，從而實現信息連通的統一性與標準性。

(2）發現服務。主要對象包括解析服務、代碼服務、訪問服務。如今ONS 系統以及相關配套系統也已經變得更加完善。

(3）信息服務。EPC 軟件支持系統主要是EPC IS 系統，可以實現用戶與物聯網環境相互交流。

4 結束語

綜上所述，物聯網是網絡世界和現實世界融合的產物，當今的物聯網概念模型還不夠完善，體系結構還存在一定的弊端，但物聯網給人類社會帶來的貢獻是不容忽視的，并且未來互聯網還有很大的發展空間。這就需要進一步加強物聯網概念模型與體系結構的研究，從而更好的發揮物聯網技術的價值。