1.2　物联网服务平台在物联网架构中的地位与作用

全面感知、可靠传送、智能处理是物联网技术的三个核心技术特征。物联网环境中的全面感知指利用射频识别（RFID）技术、传感器、摄像头、二维码、GPS（Global Positioning System，全球定位系统）及传感器网络等相关技术手段实现对物体信息随时随地感知、捕获及测量；可靠传送指利用各种形式的信息传输、网络通信及互联网技术达到物体（Things）的无缝接入，以实现随时随地的可靠信息共享与交互；智能处理指对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据及信息利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术进行分析和处理，提升对物理世界、经济社会活动规律和变化的洞察力，最终实现智能化的决策和控制。

因为物联网需要连接大量的传感器、各种类型的设备和应用程序，所以除允许管理、控制一系列的应用系统和设备外，成功、可扩展、有效的物联网解决方案的关键先决条件之一是需要提供跨不同设备和数据源的物联网服务平台。物联网服务平台必须将所有基本技术和所需组件集成到公共、开放、支持多应用程序的环境中，完成对物联网设备的部署、配置、故障排除、安全保障、管理和监控。此外，还需要提供软件/固件安装、补丁、启动/停止、调试和状态监视等管理应用程序的能力，即服务平台需要具备收集相关数据、进行数据分析、创建可操作的解决方案的能力。

物联网服务平台能够提供通过一组核心通用应用程序服务简化应用程序开发的能力，这些服务包括数据管理、临时缓存、永久存储、数据规范化、基于策略的访问控制和公开等。除此之外，物联网服务平台还能够提供一些高级应用服务，包括对业务规则、复杂事件的处理，以及对数据分析和闭环控制的支持等。

因此，从产业化需求的角度来看，物联网的体系架构可以划分为由感知层、传送层、物联网服务平台、应用层所构成的层次结构，如图1-1所示。

1.感知层

感知层的核心任务是执行信息的收集及处理，需要解决的关键问题是对物体的采集、捕获及感知识别。部分学者也将感知层称为感知延伸层。在技术层面，感知层由传统的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术及相关的各种执行器组成，包括阅读器和二维码标签、RFID标签和读写器、传感器、摄像头、GPS及M2M（Machine-to-Machine/Man）终端、手持终端、传感器物联网网关和传感器网络等。目前，对于感知层来说，最迫切的技术需求是提供更敏感、全面的感知能力，大力解决低功耗问题，以及实现小型化、低成本等。

感知是物联网的基础，其核心技术包括RFID、短距离无线通信及传感和控制等，涉及芯片研发、RFID材料、通信协议和智能节点供电方案等各方面的细分技术，其关键技术问题如下。

（1）远程管理：有效的信息采集是物联网服务的保证，因此，对于各种感知设备、通信终端设备及感知层子网和物联网接入网关等设备的远程管理都是最基本的关键技术。

（2）低成本：低成本是实现物联网大规模应用的基础，包括低成本的RFID标签技术、传感器技术、M2M模组技术等。

（3）低功耗：降低物联网感知层设备功耗是其能够满足更多应用场景需求的关键，其可行的解决方案包括优化网络通信协议降低通信功耗，提供能源补充的辅助手段（如生物环境供电、太阳能供电等）。

（4）提升传感器感知能力：生物、智能传感器、MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）等是该领域可预期的发展方向。

（5）即插即用：物联网外设包括各种RFID设备，以及传感器、控制器、摄像头、GPS等感知设备，这些设备的即插即用是完成业务灵活部署及有效管理的重要基础。

2.传送层

物联网传送层是物联网的网络基础设施层，用于承担各类信息的远距离传输。它建立在现有的互联网和移动通信网基础设施之上，是由各种通信网络和互联网构成的融合网络系统，还包括智能处理海量信息的基础设施，如物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等。可见，传送层既要完成网络运营，又要实现信息运营。传送层的特点是，既要向上与应用层相联系，又要向下与感知层相结合。

传送层中的感知数据管理和处理技术是物联网实现以数据为中心的核心技术，具体包括感知数据的存储、查询、理解、挖掘和行为分析，以及基于感知数据的决策等相关理论和技术。从物联网产业链整体来看，网络运营商在传送层中无疑占据了重要的地位，而快速发展的云计算平台是推动物联网进一步发展的新兴力量。作为海量感知数据的存储和分析平台，云计算平台将成为物联网的核心组成部分，也是支撑众多应用的基础。

传送层的主要问题及关键技术如下。

（1）提升业务运营能力：业务运营涉及信息与通信两个方面。因此，加强信息与通信服务运营水平并深入研究通信及信息运营关键技术是实现物联网快速发展的重要保障。

（2）大规模接入技术：物联网的通信规模是难以预期的。因此，为了以尽可能低的成本实现可靠的通信以应对规模化通信需求，网络优化技术是关键的因素。

（3）码号体系：码号是网络运营商的核心资源。因此，需要充足的码号和有效的寻址体系以支撑业务的持续发展。

（4）端到端QoS（Quality of　Service，服务质量）：物联网信息差异巨大，为满足不同业务的需求应该区分不同价值的信息并提供相应的服务质量，实现端到端的QoS差分服务。

（5）端到端的安全保障：物联网所承载信息的安全性需求差异很大，对于某些特定的信息需要满足极强的端到端安全需求，如政府管理、企业生产、个人安全信息等。

3.物联网服务平台

物联网服务平台也称为“物联网平台”或任何物联网解决方案中的“物联网应用服务平台”。物联网服务平台接收来自物联网设备和网络实体的信息，并向应用实体提供服务，更重要的是，它提供了各种网络级和服务级的管理功能。

物联网服务平台负责监测、控制物联网设备和网络层的各物联网功能元素，创建物理设备（如传感器、执行器、网关等）和基于计算机的应用系统之间的直接集成，以提高物联网的工作效率、准确性和经济效益。物联网服务平台承担了物联网解决方案中大量最具挑战性和最复杂的任务，无疑是物联网解决方案的关键组成部分。

根据物联网服务的相关需求及物联网相关标准，如oneM2M和ESTI标准机构推荐的物联网标准，为了确保物联网服务能被可靠和安全地部署，并能够有效地对其实施全面的监督和控制，物联网服务平台需要提供一组完备的基本功能，包括服务发现和注册管理、通信管理、数据管理、固件管理、拓扑管理、组件管理、账务管理、订阅和通知管理、API（Application Programming Interface，应用程序接口）管理、网络元素管理、服务配置管理、故障管理、性能管理和安全性管理等。

4.应用层

物联网应用层主要完成服务的发现和呈现工作，通过结合物联网技术和行业专业技术来提供智能化的行业应用解决方案，实现信息技术和行业的深度融合。应用层的核心是信息的社会化共享及安全保障，这对国民经济和社会发展具有深远的影响。

基于分析和处理的感知数据，物联网应用层能够提供类型丰富的特定服务，如查询型（智能检索、远程抄表）、监控型（物流监控、污染监控）、扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）、控制型（智能交通、智能家居、路灯控制）等服务。应用层服务是物联网存在和发展的根本，智能控制技术、软件开发技术的快速发展能够为用户提供丰富的物联网应用。与此同时，这些应用在行业及家庭中的普及又能够给整个物联网的产业链带来丰厚的利润和更广阔的发展空间。

当前，应用层需要解决的关键技术问题如下。

（1）行业融合技术：通信、网络技术与行业IT技术的有效融合是物联网成功与否的关键，也是其价值的重要体现。

（2）应用集成技术：包括系统集成技术自身及相关的应用设计、维护、部署等技术。

总体来看，国内目前并没有实用的物联网通用架构实现方案，在物联网标识等关键技术方面也面临发达国家强有力的挑战。长期以来，美国一直引领网络技术发展潮流，主导网络架构体系发展，不仅基本垄断了世界市场，也掌握着网络安全的主动权。随着我国经济基础和技术能力的提高，抓住我国物联网繁荣发展机遇，从网络的整体架构上对物联网的概念进行统一的清晰描述，形成通用技术架构，建立自主可控的软硬件支撑环境，对推进我国物联网技术的快速成熟，引领技术发展潮流，抢占未来科技制高点，以及打破美国在网络架构方面建立的长期垄断地位，保障我国网络技术发展和安全的主动权具有重大战略意义。