物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層主要依賴于軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)其功能。如果要構(gòu)建一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò),就必須考慮兩個(gè)主要因素,一個(gè)是硬件設(shè)施,一個(gè)是軟件平臺(tái)。其中,軟件平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的核心平臺(tái),物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的多種功能都需要依賴于網(wǎng)絡(luò)軟件才能實(shí)現(xiàn)。那么,如何搭建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的軟件平臺(tái)?具體的考慮因素有哪些呢?
在搭建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層時(shí),傳統(tǒng)的觀念是先考慮硬件,后考慮軟件。但是隨著技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)這種做法會(huì)導(dǎo)致很多軟件無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能,致使物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層在較短時(shí)間內(nèi)無法正常運(yùn)行。而如果在最開始建立網(wǎng)絡(luò)層時(shí),就注重網(wǎng)絡(luò)層軟件平臺(tái)的搭建,將極大地解決這種弊端。人們在建立網(wǎng)絡(luò)層軟件平臺(tái)的同時(shí),不斷測試軟件的功能,讓人們對軟件的預(yù)期與實(shí)際情況相結(jié)合,達(dá)到更好的功能效果。建立物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層最終要達(dá)到的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的高度結(jié)構(gòu)化和層次化。從微觀角度來說,網(wǎng)絡(luò)軟件也需要制定同樣的目標(biāo)。作為物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng),軟件平臺(tái)會(huì)隨著局部物聯(lián)網(wǎng)功能的不同而產(chǎn)生相應(yīng)的變化,換而言之,不同的物聯(lián)網(wǎng)局部體系所對應(yīng)的軟件平臺(tái)也會(huì)不同。但是,一般來說,物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺(tái)的建立需要與通訊協(xié)議體系相結(jié)合,或者說是建立在該協(xié)議之上的。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層軟件平臺(tái)通常包括以下主要成員:第一,物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng),該系統(tǒng)的國際稱謂是Management Information System,簡稱MIS,一般作為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層軟件平臺(tái)高層系統(tǒng),該中心系統(tǒng)包括地方企業(yè)級、國家級以及國際級三個(gè)層級;第二,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng);第三,中間件系統(tǒng)軟件;第四,感知系統(tǒng)軟件。
(1)物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)
互聯(lián)網(wǎng)需要網(wǎng)絡(luò)管理,物聯(lián)網(wǎng)也需要相應(yīng)的管理,而擔(dān)任物聯(lián)網(wǎng)管理工作的系統(tǒng)就是物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)。和互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理模式相似,現(xiàn)階段,物聯(lián)網(wǎng)的管理系統(tǒng)很多都是以SNMP為基礎(chǔ)建立而成,在建立物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的過程中,一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)是為系統(tǒng)提供對象名解析服務(wù),即ONS。和互聯(lián)網(wǎng)中的DNS相同,物聯(lián)網(wǎng)中的ONS既需要一定的組成架構(gòu),又需要一定的授權(quán)管理。利用ONS可以解析任何一種物品的電子編碼,但是,只是解析編碼內(nèi)容還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要URL服務(wù)的從旁協(xié)助,才能對相關(guān)物品的詳細(xì)信息進(jìn)行獲取。
物聯(lián)網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)具有三個(gè)層級的管理中心,由高到低分別是國際物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心、國家物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心、企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心。這些管理機(jī)構(gòu)的信息管理軟件具有以下特性和功能:當(dāng)本地物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)問題時(shí),企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心就需要對這些問題進(jìn)行分析和解決。作為最基本的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)管理中心,企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心可以幫助本地物聯(lián)網(wǎng)的用戶企業(yè)、單位以及個(gè)人處理有關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)事務(wù),如提供物聯(lián)網(wǎng)的管理、幫助規(guī)劃企業(yè)設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、解析物理網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。國家互聯(lián)網(wǎng)信息管理中心是較高一級的物聯(lián)網(wǎng)信息管理機(jī)構(gòu),主要負(fù)責(zé)制定和發(fā)布有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)信息,如物聯(lián)網(wǎng)的國家標(biāo)準(zhǔn)等。該信息管理中心的主要作用是使國際之間的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互相連接,同時(shí),對地方物聯(lián)網(wǎng)管理中心進(jìn)行指導(dǎo)、管理等。國際物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心的職能范圍更加廣泛,它要制定國際物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)框架,并發(fā)布國際物聯(lián)網(wǎng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),還要完成國家與國家之間的物聯(lián)網(wǎng)連接,使世界范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體,并對整個(gè)全球物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理和指導(dǎo)利用。
(2)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)主要由集成開發(fā)環(huán)境、內(nèi)核、通信支持、輔助外圍模塊等幾方面構(gòu)成。其中,通信支持存在多種方式,比如可以利用NFC、RS232/PLC等通訊支持,也可以利用2/3/4G、Zibee等通信支持。輔助外模塊包括通信協(xié)議棧、XML文件解析器、驅(qū)動(dòng)程序、GUI、Java虛擬機(jī)、圖形用戶界面以及系統(tǒng)文件等。
物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的功能比較獨(dú)特,具備了與智能手機(jī)操作系統(tǒng)、個(gè)人電腦操作系統(tǒng)不同的特點(diǎn)。
對設(shè)備資源進(jìn)行管理是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能,除此之外,它還具備以下幾種與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)不同的功能:
第一,奠定物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)具有較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),其遠(yuǎn)程控制采用統(tǒng)一的方式,遠(yuǎn)程管理接口也是統(tǒng)一的接口,這樣的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可以使物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛,即使行業(yè)不同、設(shè)備不同,也可以借助統(tǒng)一的控制方式、統(tǒng)一的管理接口、統(tǒng)一的管理軟件等管理物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)事務(wù)。這樣做可以對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù),增強(qiáng)了其可維護(hù)性,也是大大方便了物聯(lián)網(wǎng)的管理,使物聯(lián)網(wǎng)更加高效地運(yùn)行。
如果上升到世界層面上,在這種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范下,世界物聯(lián)網(wǎng)可被統(tǒng)一地管理和維護(hù),物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用將得到極大的提高。
第二,物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境培育。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)與智能終端操作系統(tǒng)具有類似的作用,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)培育需要用到Andriod、iOS等智能操作系統(tǒng),而物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境的培育也需要用到物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)可以溝通產(chǎn)業(yè)鏈,培育分離的商業(yè)生態(tài)環(huán)境,節(jié)約物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。
(3)物聯(lián)網(wǎng)中間件系統(tǒng)軟件
連接讀寫器和后臺(tái)應(yīng)用軟件的一種系統(tǒng)軟件被稱為中間件,中間件一方面可以為系統(tǒng)應(yīng)用提供平臺(tái)服務(wù),另一方面可以將信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。計(jì)算數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)是中間件的基本功能,中間件獲取了感知系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)后,便會(huì)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析、計(jì)算、調(diào)配、校對、匯集、存儲(chǔ)、管理、利用等,其目的是整理海量的數(shù)據(jù),有針對地對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇,過濾和處理無用數(shù)據(jù)燈。
事件管理器、目標(biāo)信息服務(wù)、應(yīng)用程序接口、對象名解析服務(wù)以及讀寫器接口是物聯(lián)網(wǎng)中間件的五個(gè)主要功能模塊。它們的特點(diǎn)和功能:
①讀寫器接口
在中間件為讀寫器提供集成功能時(shí),需要利用讀寫接口進(jìn)行連接,而通過物聯(lián)網(wǎng),讀寫接口可以確保協(xié)議處理器和RFID讀寫器順利進(jìn)行連接。讀寫器接口的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一般是采用美國非營利組織EPC-global所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。
②事件管理器
讀寫器接口傳輸?shù)腞FID數(shù)據(jù)比較分散且雜亂無序,存在較多的無用數(shù)據(jù),為了獲取精準(zhǔn)信息,事件管理器會(huì)對這些RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、排序、匯聚以及過濾等處理。
③目標(biāo)信息服務(wù)
該服務(wù)由目標(biāo)存儲(chǔ)庫和服務(wù)引擎共同構(gòu)成。顧名思義,目標(biāo)存儲(chǔ)庫的主要作用是標(biāo)簽和存儲(chǔ)物品信息,這樣可以為日后的信息查詢提供便利。服務(wù)引擎可以提供信息接口。
④應(yīng)用程序接口
用于應(yīng)用程序接口,可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序系統(tǒng)對讀寫器的控制。而要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序接口的這種功能,還需要中間件滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。另外,還要解決屏蔽前端的復(fù)雜性問題。
⑤對象名解析服務(wù)
對象名解析服務(wù)簡稱ONS,作為一種目錄服務(wù),對象名解析服務(wù)比較簡單,即是配對標(biāo)簽物品的惟一固定電子編碼和目標(biāo)信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)地址。這種目標(biāo)信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)地址可以是一個(gè),也可以是多個(gè),也就是說既可以一對一配對,又可以一對多配對。