物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建

1、3、物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)體系架構(gòu)是指導(dǎo)具體系統(tǒng)設(shè)計的首要前提。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛，系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計極易因角度的不同而產(chǎn)生不同的結(jié)果，因此急需建立一個具有框架支撐作用的體系架構(gòu).另外，隨著應(yīng)用需求的不斷發(fā)展， 各種新技術(shù)將逐漸納入物聯(lián)網(wǎng)體系中，體系架構(gòu)的設(shè)計也將決定物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)細節(jié)、應(yīng)用模式和發(fā)展趨勢。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究現(xiàn)狀物聯(lián)網(wǎng)的感知環(huán)節(jié)具有很強的異構(gòu)性，為實現(xiàn)異構(gòu)信息之間的互聯(lián)、互通與互操作，未來的物聯(lián)網(wǎng)需要以一個開放的、分層的、可擴展的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為框架目前，國內(nèi)的研究人員在描述物聯(lián)網(wǎng)的體系框架時，多采用ITU-T在建議中描述的 USN高層架構(gòu)(如下圖所示) 作為基礎(chǔ)，自下而上分為底層傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛

2、在傳感器網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺5個層次.I % -蟄再!'. i- ft| “ rnjpr圈3»JC朮與I丄卜丄i吏人判接人網(wǎng)瓷USN分層框架的一個最大特點是依托下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)架構(gòu)，各種傳感器網(wǎng)絡(luò)在最靠近用戶的地方組成無所不在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用戶在此環(huán)境中使用各種服務(wù)，NGN則作為核心的基礎(chǔ)設(shè)施為USN提供支持.實際上，在ITU的研究技術(shù)路線中， 并沒有單獨針對物聯(lián)網(wǎng)的研究，而是將人與物、物與物之間的通信作為泛在網(wǎng)絡(luò)的一個重要功能，統(tǒng)一納入了泛在網(wǎng)絡(luò)的研究體系中.ITU在泛在網(wǎng)絡(luò)的研究中強調(diào)兩點，一是要在NGN

3、勺基礎(chǔ)上，增加網(wǎng)絡(luò)能力， 實現(xiàn)人與物、物與物之間的泛在通信；二是在 NGN勺基礎(chǔ)上，增加網(wǎng)絡(luò)能力，擴大和增加對廣大公眾用戶的服 務(wù).因此在考慮泛在網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)能力時，一定要考慮這兩點最基本的需求.除ITU夕卜，其他的國際標準化組織也從不同的側(cè)面對物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)有所涉及研究，如歐洲電信標準化協(xié)會機器對機器技術(shù)委員會(ETSI M2M TC)，從端到端的全景角度研究機器對機器通信，給出了一個簡單的 M2M架構(gòu)，如下圖所示.該體系架構(gòu)可看作 USN體系架構(gòu)的一個簡化版本.M21山用応用域n or出Hl ,圖6簡單的M2MS®架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的研究建議整體而言，與物聯(lián)網(wǎng)的概念類似，目前還

4、沒有一個規(guī)范化的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)模型.USN的高層架構(gòu)可描述物聯(lián)網(wǎng)的物理構(gòu)成和涉及的主要技術(shù)，但不能完整反映出物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)中的功能集劃分、組網(wǎng)方式、互操作接口、管理模型等，不利于物聯(lián)網(wǎng)的標準化和產(chǎn)業(yè)化.因此需要進一步提取物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)和方法，設(shè)計一個通用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)模型.對于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的研究， 建議遵循ITU采用的相關(guān)研究方法， 首先抽象物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng) 用類型和應(yīng)用場景， 這是設(shè)計和驗證物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的主要依據(jù)； 然后提出物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的通 用原則和總體需求；再對物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)做進一步的詳細劃分， 定義通用框架和功能結(jié)構(gòu) 模型.通用框架的目標是開發(fā)一種功能方法學(xué)和通用模型，保證物聯(lián)

5、網(wǎng)可使用從主要控制領(lǐng)域中抽象出來的控制功能進行描述；功能結(jié)構(gòu)模型對怎樣定義一個物聯(lián)網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)提供指 南，包括拆分成適當?shù)墓δ芗?、定義功能集之間的參考點、相對應(yīng)的物理實現(xiàn)、接口的定義等按照ITU觀點，“互連任何物品”是對下一代網(wǎng)的能力、服務(wù)和應(yīng)用的擴展因此，建 議將物聯(lián)網(wǎng)納入 NGN勺研究范疇，延續(xù)NGN技術(shù)發(fā)展路線，依托NGNB有的研究成果，進 步研究物聯(lián)網(wǎng)的功能框架、體系框架和具體配置模型等.面向企業(yè)供應(yīng)鏈管理的物聯(lián)網(wǎng)模型Abstract : Establishingenterprise orientedInternet of things is the main contentof su

6、pply cha in man ageme nt and a key link ofthe developme nt of product ion service. On the base of an alyz ing basic eleme nts ofInternet of things , an enterpriseorientedstructure model has bee n put forward the key tech niq ues of corporatio n of ONS andenterprise inplication program and the design

7、of SAVANT middleware has also been studied , then a solution has been brought . It can push up the level of en terprise supplychain management .Keywords: Internet of things ; Internet ; wireless access ; supply chain management; product ion servic物聯(lián)網(wǎng)(In ternt of Thi ngs )指的是將射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系

8、統(tǒng)(GPS、激光掃描器等各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，將生活中各種“物品”都納入這個網(wǎng)絡(luò)中，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它隨著無線通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，得到了高速的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享，它具有兩層含義：(2)其用戶端(1、物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上的延伸和拓展的網(wǎng)絡(luò); 延伸和拓展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。隨著制造業(yè)的全球化，產(chǎn)品的生產(chǎn)制造擴大到了全球范圍，因而不可避免的涉及到部件及成品的全球化物流管理問題。物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)供應(yīng)鏈 管理的融合將成為企業(yè)信息

9、發(fā)展的趨勢， 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也應(yīng)用將會進一步推供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)的無縫集 成，并實現(xiàn)企業(yè)管理層對供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的透明管理，提高了供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的協(xié)同能力。目前，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)已經(jīng)取得一定成效。 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)引發(fā)全美工商界的高度關(guān)注， 并認為“智 慧地球”有望成為有一個“信息高速公路”計劃。無論是物聯(lián)網(wǎng)還是泛在網(wǎng)、M2M其實都不是一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更不是對現(xiàn)有技術(shù)的顛覆，它是在綜合利用現(xiàn)有的各種技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新，涵蓋了軟 件、通信、智能計算、自動控制等各領(lǐng)域，是跨學(xué)科的綜合應(yīng)用。1 面向企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)的基本要素面向企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)主要由 EpqElectronic Product Code)編碼、epc標簽

10、、rfid讀寫器、 savant間件，對象名解析服務(wù)(Object Naming Service, ONS和實體標記語言(Physical Markup Language pML)6 個部分組成，它的最終不表示為單個產(chǎn)品建立全球的、開放的標識 標準，并實現(xiàn)基于全球網(wǎng)絡(luò)連接的產(chǎn)品信息共享。1.1 EPC編碼EPC 編碼是物聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容，它是把產(chǎn)品及產(chǎn)品的相關(guān)信息編碼統(tǒng)一、規(guī)范化的代碼，建立全球通用的信息交換語言，與全球貿(mào)易項目標識代碼兼容。每個產(chǎn)品的EPC編碼都是唯一的，用于標志產(chǎn)品的相關(guān)信息。產(chǎn)品的 EPC碼由EPC碼版本號、域名管理字符段、對象分類字符碼、序列號組成。1.2 EPC標簽EP

11、C通常采用射頻標簽，它存貯 EPC編碼的載體。根據(jù)能量來源不同，EPC標簽分為主動型、被動型和半主動型 3 種類型。1.3 RFiD 讀寫器RFiD 射頻讀寫器是利用射頻技術(shù)讀取標簽信息、 獲獎信息寫入標簽的設(shè)備。 它的主要作用是激活 標簽，與標簽建立通信并通過計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在應(yīng)用軟件和標簽間傳輸數(shù)據(jù)。1.4 中間件 SAVANT每件產(chǎn)品都加上EPC標簽之后，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷地收到一連串的產(chǎn)品電子編碼。如何傳送和管理數(shù)據(jù)是整個流程中最為重要和困難的環(huán)節(jié)。SAVANT中間件適合用于海量數(shù)據(jù)處理，它相當于網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，負責(zé)處理各種不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)讀取和傳輸。1.5 對

12、象名解析服務(wù) ONS（Object Naming Service ）類似于互聯(lián)網(wǎng)的域名解析服務(wù)（ DNS）, 物聯(lián)網(wǎng)也需要一個自動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，進行對象名稱解析服務(wù)系統(tǒng)，進行對象名稱解析服務(wù)。 EPC標簽內(nèi)的產(chǎn)品電子代碼經(jīng) ONS解析后，ONS運算器利用格式 化轉(zhuǎn)換字符將EPC代碼轉(zhuǎn)換成EPC域名，ONS再一次進行查詢，并反饋域名對應(yīng)的一個或多個PML地址。1.6 物理標識語言（ Physical Markup Language PML ）PML語言是由可拓展標識（XML演變而來的，提供了一種通用的方法來描述物體、過程和環(huán)境的 標準。它是一個廣泛的層次結(jié)構(gòu)，可供工業(yè)和商業(yè)中的軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)存儲

13、和分析工具之用。2 物聯(lián)網(wǎng)對企業(yè)供應(yīng)鏈管理的作用物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)供應(yīng)鏈管理的融合，能夠幫助管理人員準確地追蹤和定位供應(yīng)鏈中流動的任一 物品，實現(xiàn)企業(yè)管理層對供應(yīng)鏈管理的透明管理。物聯(lián)網(wǎng)對供應(yīng)鏈管理的價值主要體現(xiàn)在促建了供應(yīng) 鏈各環(huán)節(jié)的高度集成，并提高各環(huán)節(jié)的管理效率：2 1 原材料采購環(huán)節(jié) 制造企業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)，進行原材料的招標和優(yōu)選。并實時監(jiān)控貨源的組織情況，避免了意外情況 的發(fā)生，節(jié)約了貨源組織的時間，有效控制原 材料的質(zhì)量。2 2 產(chǎn)品生產(chǎn)制造環(huán)節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有助于原材料、零部件、半成品和成品在企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)線或不同制造單元之間的準確 流動和識別，避免了人工識別的出錯率，促進了生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的自

14、動化。2 3 企業(yè)庫存管理環(huán)節(jié)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建立以后，就能通過 EP（標簽識別進行原材料和零部件的查找、盤點、出庫、人庫管理。 企業(yè)管理人員及時根據(jù)生產(chǎn)進度發(fā)出補貨信息實現(xiàn)流水線均衡、穩(wěn)步生產(chǎn)，同時也加強了對產(chǎn)品質(zhì)量的控 制與追蹤。2 4 物流管理環(huán)節(jié)物聯(lián)在物流管理環(huán)節(jié)中的貨物和車輛貼上 EP（標簽，運輸線的一些檢查點上安裝上 RFID接收轉(zhuǎn)發(fā)裝置。網(wǎng)可以有效的進行車輛的調(diào)度，可以有效地幫助供應(yīng)商和經(jīng)銷商實時了解貨物目前所處的位置及預(yù)計到達時間2 5 產(chǎn)品分銷環(huán)節(jié)物聯(lián)網(wǎng)可以幫助管理員快速查詢產(chǎn)品信息及通知供應(yīng)商商品已到或缺貨，并有效地協(xié)助管理人員進行 銷售數(shù)據(jù)的采集、產(chǎn)品銷售計劃的制定、監(jiān)控產(chǎn)品的

15、流向、以及提高售后服務(wù)的質(zhì)量。3 面向企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型面向企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)包含了 3個層次：傳感網(wǎng)絡(luò)層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層（見圖2） 。傳感網(wǎng)絡(luò)層作為物聯(lián)網(wǎng)的最底層包含了 EPC標簽、RFID移動站、RFID移動讀寫器等傳感設(shè)備。RFID技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、 短距離無線通訊技術(shù)是該層的最主要技術(shù)。EP（標簽信息被RFID設(shè)備采集后，便會傳輸?shù)较乱粚樱簜鬏斁W(wǎng)絡(luò)層。在傳輸網(wǎng)絡(luò)層中，本地服務(wù)器對 RFID讀寫器傳來的EP（代碼進行適當整理、過濾后，發(fā)送到本地ON運算器。本地ON運算器進行查詢，將整理后的 EP（域名發(fā)送到指定ON服務(wù)器基礎(chǔ)架，以獲得所需要的咨詢； ON基礎(chǔ)架構(gòu)給本地ON運算

16、器回饋EP（域名對應(yīng)一個或多個PM服務(wù)器的IP地址；本地ON運算器再將IP 地址回饋給本地服務(wù)器；本地服務(wù)器再根據(jù)IP地址聯(lián)系正確的PML服務(wù)器，獲取所需的EP（咨詢。ONS服務(wù)器一般分為3層：ON緩存、本地ON服務(wù)器和ON根服務(wù)器。為減少對外的查詢次數(shù)，先在 ON緩 存進行查詢是否含有其相應(yīng)的紀錄，其次在本地ON服務(wù)器查詢，最后再通過互聯(lián)網(wǎng)對 ONS艮服務(wù)器進行查詢。 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的第 3層，在這一層中個人用戶和企業(yè)用戶通過 不同輸人輸出控制終 端，從物聯(lián)網(wǎng)中的獲取有關(guān)物品的信息。4關(guān)鍵技術(shù)4. 1 ONS與企業(yè)應(yīng)用程序的協(xié)同ONS勺作用是將EP（標簽信息映射到一個或多個URI，并通過

17、獲取的URI查找到儲存在Web或EPCIS）服務(wù)器上的該產(chǎn)品或制造企業(yè)的詳細信息。目前ON醍供的服務(wù)分為靜態(tài)服務(wù)和動態(tài)服務(wù)兩 種。靜態(tài)服務(wù)根據(jù) EP（碼查詢產(chǎn)品的名稱、產(chǎn)地、價格、性能、生產(chǎn)日期等靜態(tài)信息；靜態(tài)服務(wù)則是可根據(jù)EP（碼查詢產(chǎn)品的物流路線、使用狀況、維修歷史等動態(tài)信息。為了充分利用現(xiàn)有的互聯(lián) 網(wǎng)資源，ON被設(shè)計為運行在DNS上，從而減少了物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)的成本。企業(yè)應(yīng)用程序與 ONd間工作模型如下圖 所示：（1）企業(yè)應(yīng)用程序?qū)P（碼提交給ON解析器解析；（2）ONS解析器將解析后生 成的URI返回給企業(yè)應(yīng)用程序；（3）企業(yè)應(yīng)用程序根據(jù) UR進行查詢；（4）Web服務(wù)器將查詢到的

18、PML提交給企業(yè)應(yīng)用程序使用。4. 2 SAVANT中間件設(shè)計在企業(yè)物流服務(wù)系統(tǒng)中， 設(shè)計的SAVAN中間件需具備以下功能：(1)自動校對EP(標簽上的錯誤或誤讀信息； (2) 識別企業(yè)重疊庫區(qū)的閱讀器讀取的信息，刪除冗余的產(chǎn)品代碼； (3) 根據(jù)工作要求， 決定各種信息在物聯(lián)網(wǎng)以及企業(yè)物流 服務(wù)系統(tǒng)中的流向； (4) 對存儲的資料進行維護，確保多個企 業(yè)應(yīng)用程序能夠訪問這些資料；(5)實時監(jiān)控企業(yè)庫存水平。因此，本文在對 SA VAN中間件進行設(shè) 計時，一個SAVAN對應(yīng)一臺閱讀器，SAVAN的各種指令通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給閱讀器，閱讀器天線接受到的 信息也由閱讀器通過網(wǎng)絡(luò)返回給 SAVANT并將每個天線映射為一個邏輯閱讀器。邏輯閱讀器的ID由其物理閱讀器的ID和天線號組成。每個邏輯閱讀器對應(yīng)一個實際的物理地址，每個標簽對應(yīng)一個物 理實體。5 結(jié)束語由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展重點依賴固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)， 中國最大的移動運營商和最大的固網(wǎng)運營商都 已經(jīng)在無錫建立物聯(lián)網(wǎng)研究中心。對生產(chǎn)型企業(yè)而言，制造服務(wù)將是其產(chǎn)品增值的主要渠道，而供應(yīng) 鏈管理是制造服務(wù)的主要內(nèi)容之一。面向 企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)作為供應(yīng)鏈管理與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié) 合產(chǎn)物， 其發(fā)展將不可避免提高了企業(yè)供應(yīng)鏈管理的水平和層次。參考文獻：1 黃鵬，楊云志，李元忠.“物