基于Web的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，物聯(lián)網(wǎng)的普及面與覆蓋面也在不斷增長，使得人們的生活發(fā)生了改變。在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)過程中由于相關(guān)設(shè)備具有較強(qiáng)的異構(gòu)性，同時平臺也具備了一定的異構(gòu)性，這導(dǎo)致了平臺架構(gòu)變得封閉化，也讓架構(gòu)的耦合以及擴(kuò)展都出現(xiàn)了一定程度的問題，長期以往加大了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用門檻并延長了開發(fā)周期，從一定程度上讓物聯(lián)網(wǎng)深入發(fā)展受到了阻礙。本文對基于Web的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了綜合性分析并提出了相關(guān)觀點，供以參考。

關(guān)鍵詞：Web；物聯(lián)網(wǎng)；架構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TP391.44

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）是當(dāng)前信息技術(shù)的核心構(gòu)成部分。從宏觀上來看物聯(lián)網(wǎng)的依然以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效延伸與擴(kuò)展從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能全面化并讓網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍進(jìn)一步擴(kuò)充。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下將用戶端與物體進(jìn)行了有效的關(guān)聯(lián)，通過信息交互實現(xiàn)了“物物相息”[1]。物聯(lián)網(wǎng)借助智能識別、智能感知等技術(shù)使自身融合與網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，未來以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0將是物聯(lián)網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢，在此理念的帶動下物聯(lián)網(wǎng)將朝著新的高度發(fā)展，并使其成為推動IT 產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的重要助力[2]。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

圖1 物聯(lián)網(wǎng)與其他泛在網(wǎng)之間的關(guān)系

上圖清晰地將物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系描繪了出來，不難看出盡管物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系，但依舊表現(xiàn)了一定的差異性。相對于其他網(wǎng)絡(luò)而言物聯(lián)網(wǎng)最大的特性莫過于它的異構(gòu)性，為了讓異構(gòu)信息之間可有效進(jìn)行交互，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)必須滿足可開放、可分層以及可擴(kuò)展等方面的需求。其中USN架構(gòu)為最典型的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)之一，該架構(gòu)主要分為三層即感知層（sensing domain），網(wǎng)絡(luò)層（network domain）以及應(yīng)用層（application domain），同時該結(jié)構(gòu)依托于NGN（Next Generation Network）架構(gòu)，因此可在各處構(gòu)建出網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并且該環(huán)境為用戶提供了各種服務(wù)[3]。在上述研究中并未將物聯(lián)網(wǎng)視作為一個獨立性元素，其中還涉及到人與物的通信以及物與物的通信，這種理念為網(wǎng)絡(luò)功能帶來了前所未有的革新。由于NGN強(qiáng)大的功能使網(wǎng)絡(luò)能力得到了較大程度的提升并且讓公眾用戶服務(wù)得到了擴(kuò)充?？傊锫?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展為全球信息產(chǎn)業(yè)帶來了新的方向，同時刺激了終端設(shè)備、客戶端設(shè)備以及相關(guān)智能設(shè)備的發(fā)展，這對于互聯(lián)網(wǎng)而言無疑帶來了巨大的促進(jìn)作用。

2 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展制約因素分析

目前物聯(lián)網(wǎng)正處于高速發(fā)展期，但依然存在著某些因素對其發(fā)展產(chǎn)生了制約性影響，具體表現(xiàn)為以下幾方面：（1）當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)缺少跨異構(gòu)終端的應(yīng)用支撐環(huán)境這主要是由于物聯(lián)網(wǎng)的多樣性所致。在應(yīng)用多樣性的情況下使得終端處理方式以及相關(guān)通信協(xié)議等均出現(xiàn)了一定的差異化，同時大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是以終端設(shè)備需求為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，若要讓物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實現(xiàn)跨終端不僅僅需要大量的開發(fā)成本，同時也加大了開發(fā)難度[4]。（2）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在協(xié)同化以及規(guī)?；矫孢€存在缺陷。從當(dāng)前現(xiàn)狀來看物聯(lián)網(wǎng)與其他相關(guān)技術(shù)協(xié)同正處于初級階段，并不存在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其產(chǎn)生支撐作用，這必然會給物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)同化發(fā)展帶來阻滯作用并且對產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；瘮U(kuò)充帶來影響。（3）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)門檻較高且具備了較長的開發(fā)周期，歸根結(jié)底還是因為物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備類型差異性較大，并且缺乏統(tǒng)一性接口，制約了應(yīng)用創(chuàng)新。（4）開發(fā)聚合度不高。這主要體現(xiàn)在軟件或模塊之間具有較高的相依性，這使得軟件開發(fā)會受到阻礙并且會給軟件維護(hù)帶來一定的困難。在上述過程中開發(fā)者需要投入更多的精力于代碼解讀，在單一性操作時可能會涉及到多個程序間的調(diào)用且程序無法復(fù)用從而加大開發(fā)的復(fù)雜度。（5）平臺數(shù)據(jù)無法共享。市場上大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用均采取專屬平臺來進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)管理或開展業(yè)務(wù)工作，然而這些平臺之間無論是架構(gòu)還是協(xié)議均有所差異，使得平臺數(shù)據(jù)無法共享。

3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析

由于Web具有良好的兼容性，可在任何平臺上均可運作，同時基于Web可將信息進(jìn)行有效分離，也就是說可將信息置于不同的站點上，只要瀏覽器設(shè)置指向性連接即可，站點信息看似分離存在，實際上構(gòu)成了一個信息整體。另外Web具有良好的交互性，通過超鏈接上，用戶瀏覽完全通過自身行為決定并可憑借Form形式從服務(wù)器端獲取動態(tài)信息，也就是說用戶將Form請求向服務(wù)傳遞，服務(wù)器可立馬依舊客戶請求來反饋信息[5]。基于以上特點使Web在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中有了十分重要的價值，以Web為基礎(chǔ)對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建將對其兼容性、擴(kuò)展性等問題帶來有效的解決方案。

本研究中以WoTSE 模型為基礎(chǔ)對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建。WoTSE 模型與傳統(tǒng)OSI模型差異較大，其顯著特點為下層不無需對上層具體功能細(xì)節(jié)進(jìn)行屏蔽。WoTSE 模型主要包括三層：應(yīng)用層、服務(wù)層、資源層以及抽象層。（1）抽象層：該層位于WoTSE 模型的最底層，在抽象層的作用下可以讓不同類別的物理設(shè)備持續(xù)性接入，并利用設(shè)備獲取有效的數(shù)據(jù)及相關(guān)服務(wù)資源。為使互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可有效整合至模型當(dāng)中，在抽象層以REST架構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，同時構(gòu)建過程中參考Web標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體實施。通過上述方式可將物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)或者將相關(guān)設(shè)備功能及服務(wù)以REST為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)外部服務(wù)。抽象層還可進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存以及數(shù)據(jù)調(diào)度，對架構(gòu)進(jìn)行宏觀管理。（2）資源聚合層顧名思義是對相關(guān)資源進(jìn)行有效整合。當(dāng)設(shè)備與抽象層相連接時，開發(fā)者可利用Web API對于設(shè)備節(jié)點數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用，這能夠從一定程度上讓應(yīng)用門檻得以降低。但在某些情況下業(yè)務(wù)復(fù)雜程度較高，此時就可讓資源聚合層發(fā)揮出實際效用。在資源層業(yè)務(wù)引擎的帶動下可將業(yè)務(wù)信息進(jìn)行有效整合，然后在經(jīng)過分類以及復(fù)用業(yè)務(wù)讓商業(yè)活動的覆蓋面得以擴(kuò)充，實現(xiàn)跨領(lǐng)域合作。（3）服務(wù)層主要是面向用戶提供智能服務(wù)。在客戶需求水平不斷上升的過程中，需要為其制定針對性的智能化以及個性化服務(wù)才可讓服務(wù)綜合質(zhì)量得以提升。盡管抽象層與資源層已經(jīng)具備了一定的服務(wù)能力，但下層服務(wù)還不夠全面，上層再置入專門服務(wù)層便可向開發(fā)者提供面向資源的上下文建模及推理基礎(chǔ)服務(wù)。（4）應(yīng)用層。該層包括各類應(yīng)用軟件供于用戶使用，基于這些軟件是物聯(lián)網(wǎng)與用戶之間進(jìn)行直接交互。以WoTSE 模型為基礎(chǔ)讓W(xué)oT 業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、WoT網(wǎng)關(guān)注冊管理實體以及資源搜索管理實體等均得以實現(xiàn)，同時Web標(biāo)準(zhǔn)使得整個架構(gòu)開放化、協(xié)同化以及自組織化均得到了不同程度的提升，其門檻也有所降低，這對于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)有著積極的意義。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展是IT產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模以及涉及面均得到了擴(kuò)充，未來物聯(lián)網(wǎng)還將具備更為廣闊的發(fā)展前景，為讓物聯(lián)網(wǎng)得到深入發(fā)展，其應(yīng)用體系架構(gòu)構(gòu)建是關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，而Web技術(shù)為其帶來了強(qiáng)有力的支持，以Web為基礎(chǔ)使物聯(lián)網(wǎng)的兼容性以及功能性都得到了完善，應(yīng)該給予關(guān)注。

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作者單位：北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東珠海 519088