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学术：下一个万亿市场如何管理？物联网的一系列顶级服务管理系统架构总览

原创 2016-11-21 ☞ 学术plus

今日荐文

今日荐文的作者为中国电子科技集团公司电子创新研究所，中国电子科技集团公司第15研究所专家王虎，熊梓策，王榆伟，李晓辉，朱德成。本篇节选自论文《关于物联网大型公共服务平台的研究》，发表于《中国电子科学研究院学报》第9卷第3期。下面和小编一起开始学习吧~

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作为未来信息化社会基础的物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后，世界信息产业的第三次浪潮。现在全球范围内移动互联网开展的如火如荼，和移动互联网络只接入PC、智能终端相比，物联网要接入的物体更广泛、更有普适性，通过各种传感器、控制器（如马达）、标签设备（如RFID）物联网可以接入和控制任何物体，如PC、手机、汽车、家电等。

正因为接入的物体种类多、范围广，各行各业包括不同的家庭都有强烈的物联网需求，通过对接入的物体进行控制和联动，物联网能提供内容更丰富形式更多彩的服务，上层应用也更加“以人为本”，可以说物联网技术使我们的生活真正走向智能。无论从维度还是深度来说，物联网的市场空间都很大，行业公认物联网是下一个万亿市场。

大型公共服务平台的功能及优势

目前物联网的众多解决方案自顶向下可分为典型应用层、平台服务层、基础设施网络层，如下图1所示。我们的解决方案主要以基础设施网络层和平台服务层为主，支持应用层的众多接口，把应用开发的自由和能力开放出去，有利于物联网产业链的建设。

图1. 众多物联网解决方案的三层结构

该方案的基础设施网络层，以分布式网络进行广域云覆盖，每个分布式物联网络可称之为“基础设施云”，基础设施云对接入的物体实现广域覆盖，物体附着在这些“云”中，它类似于移动通信网络中的基站。从业务层面上基础设施云对接入物体的服务进行封装，对上层APP呈现出统一的接口；从管理层面上基础设施云可对云内的物体进行配置、管理、监控，因此它是集中化管理模式和提供开放式服务的统一结合体。

方案中提到的大型公共服务平台处于平台服务层，对外表现为网站或顶级管理系统外加后台的一系列服务器，它位于基础设施层之上应用层之下，它除了对接已有的基础设施云网络之外，还对下提供基础设施云网络建设、接入、注销等全生命周期管理能力，对上提供基于众多基础设施云网络的物体组合服务管理能力，用于支撑物联网应用功能。

1.大型公共服务平台功能

大型公共服务平台的功能包括：基础设施云网络的全生命周期管理、基于众多基础设施云网络的物体组合服务管理以及基础设施云网络间交互的安全保护机制，大型公共服务平台和上层应用以及基础设施云网络的关系如下图2所示：

图2. 大型公共服务平台与应用和基础设施云之间的关系

上图2中可以将已有的基础设施云网络１接入到大型公共服务平台上，同样如上图2中也可以直接在大型公共服务平台上申请网络资源，快速建立基础设施云网络２。

1.1 基础设施云网络全生命周期管理

大型公共服务平台针对中小企业用户、个人用户快速建网的需求，利用网络虚拟化技术，可将分布式的网络资源（如Web服务器、数据库服务器等）抽象成公共的网络资源池，为各个基础设施云网络所共享和共用，即提供基础设施云网络资源分配、快速搭建、部署、运行、资源回收等全生命周期管理功能。

基础设施网络用户快速建设过程是指向大型公共服务平台申请承建，平台根据申请分配、部署承建所需资源，这样可为客户按需提供动态、可伸缩的基础设施云网络资源。基础设施云网络的注销是指由用户提出基础设施云网络注销申请，大型公共服务平台停止该网络运行，回收该网络所占用的各种资源，并从平台中清除该网络的相关信息，包括该网络涉及的相关物体类别、物体服务等信息。

大型公共服务平台的架构对外开放，针对已经存在的第三方基础设施云网络，平台提供系统对接的接口、对接的流程和规范，对接成功后大型公共服务平台将对外发布该基础设施云网络的相关信息，包括物体信息、物体资源服务信息等，从而网络提供的物体服务在大型公共服务平台上可被搜索和使用，同时也为上层APP用户提供更加丰富的服务选择。

大型公共服务平台提供基础设施云网络日常运维管理，包括基础设施云网络的配置、统计和监控管理等。例如资源配置，活跃度统计、物体资源服务统计、以及启动、停止、运行状况监控等。

1.2 基础设施云网络间交互的安全保护机制

互联网存在不安全、脆弱的天生基因，物联网是互联网的增强，互联网上的许多弯路都需要借鉴，所以未来物联网应该借鉴于互联网的弯路，是高度可靠安全的网络。物联网有个显著特点就是用户参与度高，物体是否开放很多时候涉及个人隐私和开放意愿，物联网用户对所拥有的物体具有开放和控制自由，是带物体（设备）的社交网络。

1.3 基于众多基础设施云网络的物体组合服务管理

大型公共服务平台和基础设施云网络都是基于SOA (Service Oriented Architecture)架构，即面向服务的架构，SOA架构主要有三个角色组成：服务提供者、服务请求者（或调用者）和服务总线，Web Service是SOA架构中服务的主要形式，服务总线是服务提供者和服务请求者间的中间介质，它支持一系列定义良好协议，相当于功能强大的适配器，适配各类异构的服务请求。服务提供者以Web Service形式实现并封装业务功能，并注册到服务总线上。服务请求者和服务提供者之间相互隔离，服务总线将服务请求者的服务访问请求自动路由到相应的服务提供者。通常服务提供者以Web Service、JMS(Java Message Server)、File服务、Database服务的形式接入服务总线，服务请求者通过HTTP、JMS、FTP等协议访问总线。不同级别节点分别维护本节点的服务总线，各级总线间形成级联关系。各级服务总线维护自己的服务库，能访问本节点下的所有服务。

整个SOA架构自下而上分为三层：基础设施层、平台服务层、应用层，具体如下：

l基础环境层：基础设施云网络运行的基础环境（软硬件资源）包括：操作系统、数据库、网络设备、物体。

l基础服务层：封装并实现了基础设施云网络的某些单一业务逻辑，具体包括：基础应用服务、通信服务、数据服务。本层构成基础设施云网络的服务库，可在一定程度上支撑系高层应用。

l服务集成层： 就是指基础设施云网络内物体服务总线，该层集成基础服务，并利用服务总线的消息路由、协议转换和服务编排功能对基础服务进行加工和组合，构建出新的服务，实现一定的业务功能。

1）基于多基础设施云网络的服务组合

面向物体组合服务开发者，提供基于多基础设施云网络的物体服务编排或编制能力。开发者利用大型公共服务平台提供的各个基础设施云网络内物体资源服务，进行服务组合，生成具有通用特点或者具有行业特色的复杂物体服务，从而为物联网应用系统的开发提供更加丰富的物体服务选择，同时也使得物联网应用系统能够被方便快速的构建。除此之外，还提供物体组合服务的部署、发布、运行、管理等能力。物体服务开发者，通过大型公共服务平台提供的物体服务总线环境，可以部署开发好的组合服务以及发布服务。大型公共服务平台提供对发布运行的服务的管理，包括服务的启动、停止、统计等功能。

2）基于多基础设施云网络的服务目录管理

在互联网服务领域，Web服务是以WSDL(Web Services Description Language)来描述，以UDDI(Universal Description Discovery Integration )技术管理和发现Web服务，物体服务描述、发现和集成技术的核心组件是物体服务注册，物体服务注册所提供的信息包含三个部分：物体地址，所属基础设施云网络信息，物体描述。所有基础设施云网络的物体服务描述信息都以目录的方式存储在大型公共服务平台上。

3）基础设施云网络间异构数据融合和处理

由于基础设施云网络中的物体（比如传感器）即使是同一种类型，也面临因厂家和型号的不同，造成物体调用的接口和数据存在异构不一致的情况。但对于高层App调用来说，调用的接口和数据处理越简单越好，因此需要对基础设施云网络间异构数据和接口统一进行封装处理。

2.大型公共服务平台的优势

架构开放简单灵活

易于推广

大型公共服务平台的架构对外开放，规模可以根据客户需要通过基础设施云网络的级联任意扩展；同时接口开放，针对已经存在的第三方基础设施云网络，平台提供系统对接的接口、对接的流程和规范，便于第三方接入已建的基础设施云网络，保护了已有投资和用户使用习惯。更重要的是通过云服务、云管理的模式，基础设施云网络的全生命周期管理使得中小企业能够在不关心服务器实现细节和网络运维的情况下，通过租用大型公共服务平台的虚拟网络资源来快速构建基础设施云网络，并提供基础设施云网络相关产品的部署，达到了快速集成、快速部署、快速交付、易于使用的效果，拥有交付物联网化的电子产品的能力，从而把主要精力放在面向终端付费用户的物体接入和物联网应用拓展方面。

基础设施网络间的组合服务

有利于产业链上下游资源的整合

大型公共服务平台对各个基础设施云网络内的物体可达、可控、可管，同时具有强大的服务整合和封装能力，随着物联网生长式的发展，越老越多的基础设施云网络接入到大型公共服务平台上。伴随着大型公共服务平台提供的公共服务越来越多，成本自然下降，功能越来越强大，这样借助于其横向资源整合能力，自然打破了目前物联网建设中烟囱、碎片化的难题，很好解决了互联互通互操作的问题。大型公共服务平台服务的重点并不在于直接的经济效益，而更着重于构建和形成紧密的产业生态，通过这个横向和纵向整合完备、可持续发展的生态产业链。

支持物联网的不同角色用户

有利于一体化运营

物联网产业既具有海量信息的处理、管理和获取的需求，又具有个性化的数据分析、获取需求，大大催生了物联网运营产业的发展。随着物联网快速生长式的发展和在不同行业、地域的深度和广度应用，会产生越来越多的诸如智能家居、智慧农业、智慧交通、智慧医疗等行业或区域物联网络，这时物联网逐渐从私用演变成公用，从局部所有拓展到全局拥有，任何物联网络中的物体所采集的信息能以服务的方式开放给其他的行业或者大众使用。由于互联互通的需要，产生了许多基本、共性的运营管理问题，比如基础设施云网络管理、设备管理、计费管理、用户管理等。在这个基础运营平台上集成了物体生产者、物体拥有者、物体服务开发者、物体服务订阅者和物联网运营商多个角色，物联网上层应用可以快速添加，同时这些应用也能像业务一样可用、可管、可控，基础设施云网络之间信息和数据相互共享和结算，这个平台就类似于电信运营商的OSS(Operation Support System)和BSS(Business Support System)平台。

结语

大型公共服务平台的服务运营可作为新兴领域，物联网运营商的潜在收入最大，收益期最长，面对巨大而潜在市场需求，应将服务运营产业作为发展重点，研究物联网运营的模式，探索与构建运营平台，切入商业运营的商机，提供商业服务的咨询、培训支撑与运营，推动各地域各行业的物联网建设进入集中化、共享化、服务化、标准化的新阶段。