物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

為達(dá)成物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境之普適網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的理想目標(biāo)，勢(shì)須建構(gòu)普適的終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括具備信息處理能力的傳感器、移動(dòng)式終端設(shè)備、家庭智能設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備等;無(wú)信息處理能力的靜態(tài)信息對(duì)象（如無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)RFID）、個(gè)人無(wú)線或車輛智能通訊設(shè)備等，透過(guò)各種（長(zhǎng)/短距） 無(wú)線或有線通訊網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到物物溝通應(yīng)用 （Machine to Machine“M2M”、Machine to machine Application Integration“MAI”）及物物溝通服務(wù)“MaaS”（Machine to machine As A Service）的功能，實(shí)現(xiàn)高效率、節(jié)能的生產(chǎn)制造機(jī)制與便捷、安全、環(huán)保的智能生活目標(biāo);而發(fā)展普適物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，在于構(gòu)思可行的體系架構(gòu)（Architecture）及其衍生的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)系，在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行世界，沒有單獨(dú)一種無(wú)線或有線技術(shù)能夠有效服務(wù)整體架構(gòu)，也沒有任何單位可以完全不透過(guò)其他單位的協(xié)助，便掌握所有知識(shí)技術(shù)或提供產(chǎn)品服務(wù)。因此，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下，協(xié)同運(yùn)作模式（Collaboration） 會(huì)越趨重要，唯有透過(guò)生態(tài)系內(nèi)各單位的協(xié)同運(yùn)作，方能提供穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品或具體可行的服務(wù)。以下先從物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)切入，簡(jiǎn)單說(shuō)明如何形塑物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，進(jìn)而具體布建物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。

1、Networked Auto-ID體系結(jié)構(gòu)

Networked Auto-ID Architecture是1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto-ID實(shí)驗(yàn)室所提出的構(gòu)想，其概念是將對(duì)象透過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、條形碼等訊息感測(cè)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)串連，達(dá)到智能化識(shí)別與管理目標(biāo)。此種體系結(jié)構(gòu)由標(biāo)識(shí)卷標(biāo)（如磁條、條形碼、二維條形碼、射頻標(biāo)識(shí)等）、標(biāo)示標(biāo)簽閱讀設(shè)備（包括磁條讀卡器、條形碼掃描儀、光學(xué)識(shí)讀器、射頻讀寫器等）、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)（Internet、Intranet）、標(biāo)識(shí)解析服務(wù)器及信息服務(wù)器組成。

2、uIDIoT 體系結(jié)構(gòu)

uIDIoT （Ubiquitous ID：Standard for Ubiquitous computing and the Internet of things，物聯(lián)網(wǎng)普適網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)識(shí)別）Architecture是日本非營(yíng)利標(biāo)準(zhǔn)化組織uID（Ubiquitous ID）所規(guī)劃制訂的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，其目標(biāo)是“透過(guò)射頻標(biāo)識(shí)與二維條形碼標(biāo)識(shí)物體，由網(wǎng)絡(luò)傳感器采集周圍情境（Context），并根據(jù)采集的環(huán)境信息調(diào)整信息服務(wù)”。在uIDIoT體系架構(gòu)下，每個(gè)對(duì)象均被賦予一個(gè)唯一的對(duì)象標(biāo)識(shí)符 Ucode（由128bits的數(shù)據(jù)組成），除透過(guò)Ucode查詢?nèi)〉脤?duì)象相關(guān)信息服務(wù)器的地址外，也可透過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳感器與對(duì)象標(biāo)識(shí)符關(guān)聯(lián)（Ucode Relation，ucR）指令，向?qū)ο髽?biāo)識(shí)符關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（ucR DB）查詢，獲得與所查詢對(duì)象相關(guān)的其他信息服務(wù)器的地址。

3、USN體系結(jié)構(gòu)

USN（Ubiquitous Sensor Network 普適感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)）Architecture 是2007年，韓國(guó)電子與通信技術(shù)研究所（Electronics & Telecommunications Research Institute，ETRI）在瑞士日內(nèi)瓦國(guó)際電信聯(lián)盟召開的“下一代網(wǎng)絡(luò)全球標(biāo)準(zhǔn)舉措會(huì)議”（Next Generation Network Global Standards Initiative，NGN GSI）上提出構(gòu)想;該體系結(jié)構(gòu)采用分層概念，將物聯(lián)網(wǎng)由下而上分為五層：傳感器網(wǎng)絡(luò)層（采集與傳輸環(huán)境信息）、接入網(wǎng)絡(luò)層（感知網(wǎng)與外部的通信）、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（下一代互聯(lián)網(wǎng)）、中間件/中介軟件層（數(shù)據(jù)存取處理軟件）及應(yīng)用平臺(tái)層（各產(chǎn)業(yè)應(yīng)用）。USN 體系結(jié)構(gòu)目前在中國(guó)工業(yè)與學(xué)術(shù)界應(yīng)用較多，但因各分層間之溝通接口欠缺統(tǒng)一定義，體系結(jié)構(gòu)完整性較不足。

4、Physical Net體系結(jié)構(gòu)

美國(guó)維吉尼亞大學(xué)Vicaire等人針對(duì)較復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，提出改良式分層Physical Net體系結(jié)構(gòu)，由下而上分別為服務(wù)提供層（感知設(shè)備直接提供服務(wù)）、網(wǎng)關(guān)層（服務(wù)的收集、分發(fā)、動(dòng)態(tài)移動(dòng)管理及實(shí)時(shí)應(yīng)用配置）、協(xié)調(diào)層及應(yīng)用層 （應(yīng)用程序資源或跨網(wǎng)管理 ）；Physical Net 定義各層間之溝通接口標(biāo)準(zhǔn)-遠(yuǎn)程方法調(diào)用（Remote Method Invocation，RMI），Physical Net Architecture對(duì)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，更為可行。

5. M2M 體系結(jié)構(gòu)

M2M 體系結(jié)構(gòu)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（European Telecommunications Standards Institute，ETSI） 制訂的機(jī)器與機(jī)器（Machine to Machine，M2M Architecture）間溝通運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，提供非智能終端設(shè)備透過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)與其他智能終端設(shè)備（Intellectual Terminal，IT）或系統(tǒng)間通訊溝通標(biāo)準(zhǔn)，包括服務(wù)需求、功能架構(gòu)及協(xié)議定義3部分。M2M的功能架構(gòu)概述如下：

（1）在具有存儲(chǔ)模塊的設(shè)備、網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)域中部署 M2M 服務(wù)能力層 （Service Capacity Layer，SCL）；

（2）設(shè)備與網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用程序透過(guò)dIa（Deviceapplication interface）設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)接口與SCL溝通；

（3）網(wǎng)域中的應(yīng)用程序透過(guò)mIa（M2M application interface）M2M應(yīng)用系統(tǒng)接口與SCL溝通；

（4）設(shè)備或網(wǎng)關(guān)透過(guò)mId（M2M to device interface）接口與SCL溝通。

6、IoT A 體系結(jié)構(gòu)

此系歐盟研究技術(shù)發(fā)展第七架構(gòu)計(jì)劃（7th Framework Programme for Research and Technological Development，F(xiàn)P7）之研究結(jié)果，IoT A主要解決物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中大規(guī)模、異質(zhì)平臺(tái)無(wú)線與移動(dòng)通信所帶來(lái)的復(fù)雜問(wèn)題，為樹狀物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)參考模型（Architectural Reference Model，ARM），以物與物通信接口（M2M API）進(jìn)行不同無(wú)線通信協(xié)議整合，透過(guò)互聯(lián)網(wǎng) IP 串聯(lián)異質(zhì)平臺(tái)，以“往復(fù)式”概念將邏輯參考模型透過(guò)架構(gòu)規(guī)劃為結(jié)構(gòu)體系，再據(jù)以設(shè)計(jì)實(shí)際系統(tǒng)，并透過(guò)實(shí)際系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)狀況回饋至結(jié)構(gòu)體系，據(jù)以為下一輪參考模型設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。