物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用導(dǎo)論第7章-物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)課件

第7章

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)7.1服務(wù)交付平臺(tái)7.2基于事件驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)7.3感知和響應(yīng)業(yè)務(wù)體系架構(gòu)7.4云計(jì)算平臺(tái)7.57.1物聯(lián)網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)7.1.1現(xiàn)有業(yè)務(wù)體系存在的問(wèn)題

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨，多種應(yīng)用因素介入，多網(wǎng)絡(luò)、多技術(shù)的應(yīng)用將成為物聯(lián)網(wǎng)的一大特色，應(yīng)用將成為主流。

誰(shuí)把握了業(yè)務(wù)應(yīng)用，誰(shuí)將占領(lǐng)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的制高點(diǎn)。

當(dāng)前典型的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系如圖7-1所示，分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。

感知層主要用于識(shí)別物體、采集信息；傳輸層以無(wú)線或有線的方式將感知層上傳的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞和處理；應(yīng)用層則結(jié)合具體行業(yè)需求，利用感知層采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)和服務(wù)。圖7-1物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)圖7.1.2業(yè)務(wù)平臺(tái)的需求分析

為了解決圖7-1所示的現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)體系在單個(gè)業(yè)務(wù)的交互性及設(shè)備資源重復(fù)投資和互相隔離等問(wèn)題，需要一種新的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。

由于未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向?qū)O大地影響物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體系的發(fā)展，而下一代網(wǎng)絡(luò)正朝著一個(gè)扁平的綜合網(wǎng)絡(luò)體系演進(jìn)，因此，物聯(lián)網(wǎng)也將適應(yīng)這一發(fā)展方向。

為了充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的整體潛能，實(shí)現(xiàn)多異構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能力的融合，提升網(wǎng)絡(luò)的智能服務(wù)能力，可以在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的新體系中增加了一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)，如圖7-2所示。圖7-2增加了業(yè)務(wù)平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖

該體系架構(gòu)在現(xiàn)有的3層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，在應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)層之間增加了一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)層，由該層向上層的所有應(yīng)用提供服務(wù)，以便單個(gè)業(yè)務(wù)能方便調(diào)用接入層各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能力。

本小節(jié)將從物聯(lián)網(wǎng)的特征入手探索物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)的特征需求。1．物聯(lián)網(wǎng)的特征（1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)（2）自組織感知網(wǎng)（3）物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈多元化（4）安全隱私2．業(yè)務(wù)平臺(tái)的特征需求（1）自主自治（2）自適應(yīng)（3）智能感知（4）安全可靠7.1.3業(yè)務(wù)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

為了滿足上節(jié)所描述的特征需求，物聯(lián)網(wǎng)智能業(yè)務(wù)平臺(tái)必須具備提取并抽象下層網(wǎng)絡(luò)的能力，封裝成標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)引擎；向上層應(yīng)用業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)商提供便利的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)難度，縮短業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)周期，降低業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)最終用戶進(jìn)行統(tǒng)一的用戶管理和鑒權(quán)計(jì)費(fèi)，以增強(qiáng)各種智能化應(yīng)用的用戶體驗(yàn)；向平臺(tái)運(yùn)營(yíng)人員提供對(duì)用戶和業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理，方便其進(jìn)行安全維護(hù)。

基于以上分析，我們引述了新的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu)如圖7-3所示。

該平臺(tái)包括3大模塊：業(yè)務(wù)接入與部署、平臺(tái)控制管理及平臺(tái)用戶接口。

其中，業(yè)務(wù)接入與部署模塊包括3個(gè)基本層次：業(yè)務(wù)引擎層、業(yè)務(wù)支持層、業(yè)務(wù)編排層；平臺(tái)控制管理模塊包括5個(gè)功能子模塊：鑒權(quán)計(jì)費(fèi)、用戶管理、SP/CP管理、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)管維護(hù)；平臺(tái)用戶接口模塊為系統(tǒng)維護(hù)人員和業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者提供標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)接口和操作界面。1．業(yè)務(wù)接入與部署模塊2．平臺(tái)控制管理模塊3．平臺(tái)用戶接口模塊圖7-3業(yè)務(wù)平臺(tái)架構(gòu)圖7.2服務(wù)交付平臺(tái)7.2.1服務(wù)交付平臺(tái)的發(fā)展

服務(wù)交付平臺(tái)（ServiceDeliveryPlatform，SDP），關(guān)注服務(wù)/業(yè)務(wù)的創(chuàng)建、分發(fā)和管理，其一般部署在控制平面，為第三方業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者提供接口，以便簡(jiǎn)便地開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)。

服務(wù)交付平臺(tái)能使那些不具備電信技術(shù)專業(yè)知識(shí)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者方便快捷地開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)。 MorianaGroup給出了一個(gè)SDP的基本框架，結(jié)構(gòu)如圖7-4所示。圖7-4SDP的基本框架（1）電信網(wǎng)絡(luò)抽象層（2）服務(wù)運(yùn)行層（3）服務(wù)/業(yè)務(wù)編排和管理層（4）服務(wù)/業(yè)務(wù)暴露層7.2.2SPA業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

本節(jié)引述一個(gè)業(yè)務(wù)平臺(tái)構(gòu)架（ServicePlatformArchitecture，SPA）。 SPA是一種基于SOA的架構(gòu)，它提供了大量的業(yè)務(wù)構(gòu)件和接口。

為了方便業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)應(yīng)能靈活地連接業(yè)務(wù)構(gòu)件和相關(guān)邏輯實(shí)體，并給出功能定義和交互原則。1．業(yè)務(wù)平臺(tái)架構(gòu) SPA平臺(tái)的邏輯實(shí)體如下：①平臺(tái)應(yīng)用②業(yè)務(wù)構(gòu)件③終端設(shè)備2．業(yè)務(wù)構(gòu)件（1）業(yè)務(wù)總控構(gòu)件（2）基本業(yè)務(wù)構(gòu)件（3）業(yè)務(wù)組合構(gòu)件3．通信模塊4．一致性處理5．資源控制圖7-5SPA平臺(tái)架構(gòu)圖7-6資源控制系統(tǒng)圖7.3基于事件驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)

本節(jié)引述了一種基于事件驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)能適應(yīng)任意的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，靈活自主地管理本地物聯(lián)網(wǎng)資源，能提供豐富的服務(wù)供其他系統(tǒng)使用，并能快速地添加模塊以實(shí)現(xiàn)用戶的特殊要求。

下面詳細(xì)分析平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。7.3.1平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7-7所示。

該平臺(tái)的服務(wù)器需要與被管理的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在應(yīng)用層進(jìn)行連接，以便可以訪問(wèn)該物聯(lián)網(wǎng)的中間件服務(wù)。

平臺(tái)運(yùn)行需要有對(duì)象名解析服務(wù)（ObjectNameService，ONS）服務(wù)支持，用于解析物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)EPC的網(wǎng)絡(luò)位置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置。

平臺(tái)還需要數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，用于管理物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，維護(hù)平臺(tái)的正常運(yùn)行。

平臺(tái)還可以接入Internet，為Internet用戶提供服務(wù)。圖7-7物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.3.2平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)最基本的兩個(gè)問(wèn)題：一是物聯(lián)網(wǎng)如何接入該平臺(tái)：二

是對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)所提供的各種功能及服務(wù)，該平臺(tái)如何做到全部支持。

圖7-8所示為該平臺(tái)結(jié)構(gòu)層次圖。圖7-8物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)據(jù)感知層2．網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)接口層用來(lái)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的接入和訪問(wèn)，主要提供代理/網(wǎng)關(guān)服務(wù)。

代理/網(wǎng)關(guān)服務(wù)主要提供以下3個(gè)功能：（1）傳感節(jié)點(diǎn)注冊(cè)（2）子網(wǎng)信息的訪問(wèn)管理（3）傳感節(jié)點(diǎn)注銷3．服務(wù)支持層

服務(wù)支持層維護(hù)和管理平臺(tái)運(yùn)行的基本環(huán)境，類似于平臺(tái)的“硬件”。

服務(wù)支持層向系統(tǒng)提供完整的數(shù)據(jù)交互方式、系統(tǒng)故障處理和監(jiān)視以及全部的數(shù)據(jù)管理功能，維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

該層提供兩類服務(wù)：基本服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。

基本服務(wù)用來(lái)維護(hù)平臺(tái)的基本運(yùn)行，功能包括以下4個(gè)方面。（1）初始化功能（2）ONS維護(hù)（3）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚S護(hù)（4）節(jié)點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)視

數(shù)據(jù)服務(wù)則用于維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)所有能夠訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)維護(hù)可以分為兩類：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)維護(hù)。4．服務(wù)構(gòu)建層

服務(wù)構(gòu)建層相當(dāng)于“軟件層”，它利用已經(jīng)搭建好的運(yùn)行環(huán)境，提供一些最基本的系統(tǒng)服務(wù)集。

系統(tǒng)可以提供的服務(wù)集包括以下4種：（1）數(shù)據(jù)服務(wù)集（2）數(shù)據(jù)處理服務(wù)集（3）內(nèi)容顯示服務(wù)集（4）系統(tǒng)操作服務(wù)集5．用戶操作層

用戶操作層是面向用戶應(yīng)用的一層，向用戶直接提供操作的接口。

它的功能是通過(guò)用戶的需要，利用提供的用戶配置向?qū)?，將服?wù)構(gòu)建層的各種服務(wù)有機(jī)地組合和配置，使平臺(tái)實(shí)現(xiàn)用戶需要的管理功能。7.3.3平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù) SOA可以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)平臺(tái)的預(yù)期功能，即用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)松耦合的粗顆粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的管理。

服務(wù)可以由運(yùn)行在同一主機(jī)或不同主機(jī)不同網(wǎng)絡(luò)位置的應(yīng)用程序來(lái)提供。

但由于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的不可預(yù)知和異步性，單一的SOA技術(shù)并不能很好地做到物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

因此，該平臺(tái)的設(shè)計(jì)需要事件驅(qū)動(dòng)技術(shù)的支持。

定義于該系統(tǒng)的事件可以傳輸在所有服務(wù)組件之間。

服務(wù)組件通過(guò)響應(yīng)特定的事件來(lái)完成系統(tǒng)指定的各種功能。圖7-9平臺(tái)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)7.4感知和響應(yīng)業(yè)務(wù)體系架構(gòu)

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，許多業(yè)務(wù)要求對(duì)傳感器進(jìn)行大量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，從而滿足業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性的要求。

為響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)感知層的情況變化并實(shí)時(shí)地處理物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，本節(jié)提出了一種基于事件驅(qū)動(dòng)技術(shù)的架構(gòu)，該架構(gòu)能實(shí)時(shí)感知和響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)感知層環(huán)境的變化，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的運(yùn)行。

然而，傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)并不滿足數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性需求。

本節(jié)介紹了一種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)架構(gòu)，它涵蓋了感知、解釋、分析、決策和響應(yīng)等5個(gè)階段，能根據(jù)具體業(yè)務(wù)及其運(yùn)行狀況自動(dòng)提出操作建議或自動(dòng)觸發(fā)業(yè)務(wù)操作，從而有效地減少物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)決策的反應(yīng)時(shí)間。7.4.1物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)相關(guān)背景

物聯(lián)網(wǎng)的感知層所采集的數(shù)據(jù)是支持實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)運(yùn)行的重點(diǎn)，可以說(shuō)，數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)的靈魂。

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，感知層所采集的數(shù)據(jù)能否及時(shí)地參與到業(yè)務(wù)流程中來(lái)是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。

從信息的量度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)的種類繁多、數(shù)量龐大；從信息的流程來(lái)看，傳感節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)一般要經(jīng)由網(wǎng)關(guān)（sink節(jié)點(diǎn)）、數(shù)據(jù)庫(kù)等多道流程才能交付于應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。

主動(dòng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（ActiveDataWareHouse，ADWH）與基于ECA（Event-Condition-Action）規(guī)則的主動(dòng)機(jī)制相結(jié)合。 ECA規(guī)則的基本運(yùn)行方式是，一旦系統(tǒng)檢測(cè)到規(guī)則事件的發(fā)生，就在特定的時(shí)刻檢查規(guī)則的條件，如果條件滿足，則執(zhí)行相應(yīng)的操作。

因此，運(yùn)用ECA規(guī)則能使系統(tǒng)具備主動(dòng)反映的能力。

主動(dòng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)不僅僅只具備被動(dòng)產(chǎn)生定期報(bào)告的功能。 ADWH是基于事件驅(qū)動(dòng)的，在適合業(yè)務(wù)需求的時(shí)間框架中響應(yīng)事件，并作出戰(zhàn)略性決策或觸發(fā)相應(yīng)地操作行為。

因此，在設(shè)計(jì)主動(dòng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)時(shí)必須考慮以下技術(shù)因素：可擴(kuò)展性，高可用性，頻繁（即時(shí)或持續(xù)）地?cái)?shù)據(jù)加載，混合負(fù)載等；同時(shí)還需考慮集成主動(dòng)機(jī)制（ActiveMechanisms），該主動(dòng)機(jī)制的功能是在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中處理以下兩類延時(shí)：①通過(guò)操作系統(tǒng)捕獲實(shí)時(shí)事件的延遲；②加載并整合數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)所產(chǎn)生的延遲。

采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（Real-TimeDataWarehousing，RTDW）技術(shù)能及時(shí)完成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)更新。

實(shí)時(shí)性的嚴(yán)格定義意味著在數(shù)據(jù)源中所發(fā)生的任何數(shù)據(jù)的變化都能自動(dòng)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中及時(shí)地反映出來(lái)。

從理論上講，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中所有變化都應(yīng)該與數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中的變化同時(shí)發(fā)生。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)概念包括數(shù)據(jù)庫(kù)模式和環(huán)境的物理性修改，企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)移動(dòng)，數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換和加載（Extraction-Transformation-Loading，ETL）處理流程，下游流程修改，警報(bào)，建立多維數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)集市，以及設(shè)計(jì)和實(shí)施整個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的新方法。

實(shí)時(shí)分析過(guò)程能使用當(dāng)前機(jī)構(gòu)中的所有可用的資源，以便需要時(shí)改善業(yè)務(wù)運(yùn)作環(huán)境和服務(wù)質(zhì)量。

如果在操作系統(tǒng)中創(chuàng)建或修改某條信息，分析進(jìn)程將感知到該行為并會(huì)采取相應(yīng)措施。

實(shí)時(shí)分析與實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流程之間是相輔相成的。

靈捷組織（AgileOrganizations）將需要實(shí)時(shí)地對(duì)具有遙測(cè)信息、規(guī)則、決策和觸發(fā)器的閉環(huán)進(jìn)行測(cè)量、評(píng)估和反應(yīng)。

在本節(jié)中，我們借助于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的技術(shù)和思想，提出了一個(gè)基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)感知和響應(yīng)服務(wù)框架SARA（SenseandResponseArchitecture），并集成了實(shí)時(shí)閉環(huán)決策（感知及響應(yīng)循環(huán)）。

該循環(huán)是一個(gè)持續(xù)地動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)過(guò)程：

①物聯(lián)網(wǎng)感知層的傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)地采集數(shù)據(jù)（即事件）；

②將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有意義的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)信息；

③結(jié)合數(shù)據(jù)信息分析當(dāng)前的業(yè)務(wù)情況和異常；

④自動(dòng)選擇一個(gè)當(dāng)前業(yè)務(wù)環(huán)境下最為適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)措施，或向管理員提出建議；

⑤基于前一步驟的決定執(zhí)行業(yè)務(wù)決策。

最后借助于移動(dòng)呼叫欺詐方案，給出了SARA框架部署于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用

的一些建議。7.4.2物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)處理1．物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需求

大多數(shù)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的運(yùn)行需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的支持。

對(duì)于一個(gè)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)而言，快速、高效地處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并及時(shí)作出響應(yīng)是最為基本的需求。

許多常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（如車輛調(diào)度、突發(fā)病情監(jiān)控、家庭入侵監(jiān)測(cè)等）在運(yùn)行時(shí)需要采用實(shí)時(shí)性或近實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)。

然而，傳統(tǒng)的傳感數(shù)據(jù)采集技術(shù)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)并不能對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供有效地支持。

通常，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的分析過(guò)程往往與傳感器節(jié)點(diǎn)采集信息的過(guò)程相分離。

當(dāng)業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)需要下達(dá)命令來(lái)調(diào)用傳感器或數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程始終會(huì)造成延遲。

一般而言，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)運(yùn)行需求主要如下：（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（2）持續(xù)的數(shù)據(jù)整合（3）數(shù)據(jù)分析（4）建議與決策（5）連貫性（6）可靠性和可擴(kuò)展性2．?dāng)?shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)

在經(jīng)典的三層數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)（如圖 7-10所示）中，物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)被提取、轉(zhuǎn)換并加載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（第1層）。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（第2層）儲(chǔ)存并管理大量復(fù)雜和預(yù)聚合的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可應(yīng)用于OLAP服務(wù)器（OnlineAnalyticalProcessing，聯(lián)機(jī)分析處理）和其他系統(tǒng)工具（第3層）中進(jìn)行復(fù)雜多維查詢分析。圖7-10物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理架構(gòu)

在該架構(gòu)中，由于ETL技術(shù)是專為離線倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)批量數(shù)據(jù)更新所設(shè)計(jì)的，并不適合于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理。

因此，除了傳統(tǒng)的批處理ETL組件之外，第1層中還加入了專門(mén)的實(shí)時(shí)ETL組件。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的不斷更新會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題，如對(duì)數(shù)據(jù)的分析查詢與實(shí)體化聚合產(chǎn)生干擾、提高索引與視圖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度、增加多維數(shù)據(jù)集的維護(hù)代價(jià)等。

在第2層，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)需要進(jìn)行功能擴(kuò)展，即增加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高速緩存，該緩存擔(dān)任的任務(wù)是：（1）作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，存儲(chǔ)并管理來(lái)自下層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；（2）定期向數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)批量更新數(shù)據(jù)。

在第3層，一旦物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流程發(fā)出分析請(qǐng)求，分析服務(wù)將分別檢索來(lái)自實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)緩存以及OLAP多維數(shù)據(jù)集（基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)所構(gòu)建）中的數(shù)據(jù)。

分析服務(wù)不斷地分析當(dāng)前數(shù)據(jù)模式并得出當(dāng)前數(shù)據(jù)的狀態(tài)（如發(fā)現(xiàn)異常）。

規(guī)則引擎的作用在于協(xié)助分析服務(wù)的運(yùn)行，主要用于甄別某些特別的情況（如到達(dá)用戶指定的閾值）并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)行為。

因此，通過(guò)不斷觀察和分析數(shù)據(jù)，分析服務(wù)可以積極快速地作出響應(yīng)行為，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程和感知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

而通知服務(wù)則不具備實(shí)時(shí)性，其主要功能是分析OLAP多維數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)并周期性向用戶發(fā)送有關(guān)通知。7.4.3物聯(lián)網(wǎng)感知和響應(yīng)服務(wù)架構(gòu)

本節(jié)提出的感知和響應(yīng)框架（SenseandResponseArchitecture，SARA），主要目標(biāo)是不斷接收、分析和處理各種傳感節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成近實(shí)時(shí)的性能指標(biāo)，用于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)行為的參考。 SARA架構(gòu)可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并分析業(yè)務(wù)狀況或異常，能針對(duì)具體業(yè)務(wù)作出被動(dòng)或主動(dòng)反應(yīng)，例如生成早期預(yù)警，控制傳感設(shè)備狀態(tài)等。1．感知和響應(yīng)循環(huán)階

段設(shè)

計(jì)在SARA中的作用感知感知層環(huán)境的現(xiàn)狀是什么樣的？事件（原始數(shù)據(jù)）不斷地被捕獲并傳送到SARA，在實(shí)際數(shù)據(jù)處理之前，SARA對(duì)事件（數(shù)據(jù)）進(jìn)行初步統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化解釋捕獲的數(shù)據(jù)說(shuō)明什么？對(duì)于當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行的情況，這些數(shù)據(jù)意味著什么？將捕獲的事件（原始數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換到物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)分析信息，例如性能指標(biāo)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)所需數(shù)據(jù)、異常情況等分析當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流程中有哪些信息是需要的？哪些是無(wú)用的？面對(duì)非法數(shù)據(jù)或出錯(cuò)信息應(yīng)如何處理？哪些可能性可以改善當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行的情況？分析數(shù)據(jù)性能指標(biāo)，測(cè)定造成業(yè)務(wù)運(yùn)行情況改善或惡化的的根本原因。預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)結(jié)果和評(píng)估不斷變化的物聯(lián)網(wǎng)感知層環(huán)境的狀況判定為改善該物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)當(dāng)前的運(yùn)行情況，哪一個(gè)是最好的策略？為了成功地付諸實(shí)施業(yè)務(wù)決策，要進(jìn)行哪些行動(dòng)？SARA根據(jù)分析結(jié)果，提出改善目前業(yè)務(wù)狀況的最佳策略，并為該策略配置好運(yùn)行環(huán)境。這個(gè)步驟可以實(shí)現(xiàn)基于規(guī)則的全自動(dòng)化或人工參與的半自動(dòng)化響應(yīng)系統(tǒng)哪一部分必須執(zhí)行該決策？怎樣才能把決策落實(shí)到行動(dòng)？通過(guò)實(shí)施決策對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行流程進(jìn)行響應(yīng)，如請(qǐng)求或者建議，或者直接調(diào)整和重新配置業(yè)務(wù)流程表7-1 感知及響應(yīng)階段的循環(huán)2．SARA架構(gòu)

近年來(lái)，面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）作為一種新的軟件工程典范，獲得了軟件界的認(rèn)可并迅速普及開(kāi)來(lái)。 SOA的詳細(xì)定義在本書(shū)前面章節(jié)已有說(shuō)明，這里不再詳述。

我們基于SOA的思想，建立了一個(gè)感知和響應(yīng)架構(gòu)SARA（如圖7-11所示）。

架構(gòu)底層提供了許多系統(tǒng)服務(wù)，可供感知及響應(yīng)服務(wù)（特定服務(wù)）調(diào)用。

系統(tǒng)服務(wù)主要完成系統(tǒng)的一些基本任務(wù)功能，如事件關(guān)聯(lián)，進(jìn)程同步，日志管理，線程池管理，異常處理和集中配置管理等。

事件服務(wù)總線提供了核心的服務(wù)調(diào)度措施，使感知及響應(yīng)服務(wù)與系統(tǒng)服務(wù)之間能進(jìn)行靈活安全的通信。圖7-11SARA架構(gòu)3．業(yè)務(wù)處理模型

業(yè)務(wù)流程的每一個(gè)步驟及其之間的相互關(guān)系，連同相應(yīng)的分析參數(shù)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)程，都能被定義為一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的實(shí)體。 SARA采用事件進(jìn)程模型為感知及響應(yīng)循環(huán)建模。

類似于構(gòu)造開(kāi)發(fā)工具套件，業(yè)務(wù)處理模型（ServiceProcessingModel，簡(jiǎn)稱SPM）為感知及響應(yīng)服務(wù)提供各種構(gòu)建模塊，這些構(gòu)建模塊可以用于構(gòu)建一個(gè)“感知及響應(yīng)循環(huán)”。

根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)的需求情況，這些構(gòu)建模塊可以靈活地進(jìn)行耦合或斷開(kāi)，也就是說(shuō)，構(gòu)建模塊之間具有松耦合性。

構(gòu)建模塊之間的鏈接表示這些模塊在業(yè)務(wù)流程中執(zhí)行次序。

業(yè)務(wù)處理模型具有如下特性：

（1）定義待處理業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)格式。

（2）提供接收感知數(shù)據(jù)的接口；提供向外部系統(tǒng)回饋業(yè)務(wù)流程運(yùn)行結(jié)果的接口。

（3）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)持久性。

（4）對(duì)數(shù)據(jù)狀態(tài)及異常進(jìn)行預(yù)定義，以便及時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)響應(yīng)。

（5）為感知及響應(yīng)循環(huán)模擬數(shù)據(jù)和控制流（例如計(jì)算度量總是發(fā)生在數(shù)據(jù)分析之前）。

（6）對(duì)感知及響應(yīng)服務(wù)處理步驟中的輸入輸出參數(shù)進(jìn)行聲明。

（7）定義感知及響應(yīng)服務(wù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和依賴性（如數(shù)據(jù)在處理開(kāi)始前必須是相關(guān)的）。

圖7-12所示為SARA的業(yè)務(wù)處理模型。

數(shù)據(jù)是從物聯(lián)網(wǎng)的感知層所收集和獲取，并不斷地被交付處理。

業(yè)務(wù)處理模型展示了感知及響應(yīng)進(jìn)程的業(yè)務(wù)運(yùn)作流程與較為復(fù)雜的處理步驟。圖7-12業(yè)務(wù)處理模型

對(duì)于感知及響應(yīng)循環(huán)而言，處理步驟的無(wú)縫性是非常重要的。

無(wú)縫性能使所有處理階段持續(xù)而有效的執(zhí)行。

業(yè)務(wù)處理模型可提供這種能力，它提供了以下功能：（1）靈活控制感知及響應(yīng)循環(huán)（2）感知及整合（3）適應(yīng)性（4）實(shí)時(shí)處理7.4.4實(shí)時(shí)智能業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)1．移動(dòng)電話欺詐檢測(cè)方案實(shí)例圖7-13欺詐性的電話呼叫示例2．SARA系統(tǒng)部署圖7-14SARA系統(tǒng)部署7.5云計(jì)算平臺(tái)7.5.1云計(jì)算概述

云計(jì)算，是一種基于Internet的計(jì)算方式，通過(guò)這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。

云計(jì)算是繼1980年代大型計(jì)算機(jī)到客戶端/服務(wù)器的大轉(zhuǎn)變之后的又一種巨變。

用戶不再需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，也無(wú)需直接進(jìn)行控制。

云計(jì)算描述了一種基于Internet的新的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)Internet來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展而且經(jīng)常是虛擬化的資源。

云其實(shí)是網(wǎng)絡(luò)、Internet的一種比喻說(shuō)法，這是因?yàn)檫^(guò)去在圖中往往用云來(lái)表示電信網(wǎng)，而且使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和資源能力也有些像云一樣，時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)大時(shí)小，按用戶的需求來(lái)提供，實(shí)現(xiàn)節(jié)能綠色服務(wù)。

后來(lái)也用來(lái)表示Internet和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。

典型的云計(jì)算提供商往往提供通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，可以通過(guò)瀏覽器等軟件或者其他Web服務(wù)來(lái)訪問(wèn)，而軟件和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器上。

云計(jì)算關(guān)鍵的要素，還包括個(gè)性化的用戶體驗(yàn)。1．云計(jì)算的基本概念

狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式