物联网平台及其云化平台的开放性评估

贾雪琴，胡 云，邢宇龙

(中国联通网络技术研究院，北京100048)

0 引言

随着物联网应用的不断发展和技术的逐步成熟，物联网平台作为设备、信息、数据交互和处理的核心节点在全球范围内其发展持续升温，成为企业在物联网上布局的新机遇。物联网平台能够打破垂直应用形成的信息孤岛，推动物联网产业链上下游企业合作，并利用平台数据衍生新的物联网服务，成为整个物联网产业生态的核心环节。同时，物联网平台自身的技术不断与云计算、大数据等技术融合演进，市场前景和商业价值也不断被挖掘，成为物联网持续运营和产业规模扩大关键。

根据咨询公司麦肯锡数据表明，未来物联网价值链的最大份额将会在软件和服务方面，而非硬件。至2025年，软件和服务提供商营业收入占比将达到85%。在发展过程中，应用支持平台、连接管理平台等不同类型的平台不断涌现，根据Research and Markets的市场研究，现在已有超过260个公司提供物联网平台服务，推动服务和商业模式不断创新发展。特别是随着工业互联网的快速升温，各类型物联网平台发展呈爆发式增长的态势。

1 物联网平台定位

物联网平台向下屏蔽差异性的网络传输技术、数据采集模式、设备管理方式、数据表示格式，向上为多种物联网应用提供共性技术(如资源注册、发现、存储、业务签约和推送、组管理、设备管理等)，是解决物联网业务需求碎片化并赋能物联网业务快速开发和部署的技术基础。

物联网平台也是物联网产业生态的基础，连接感知终端，汇聚数据资源，支撑应用服务，促进产业链上下游协作。随着连接终端增加、数据资源沉淀、分析能力增强、应用软件丰富，依托物联网平台可形成对整个物联网产业生态的巨大掌控力，因此物联网平台成为产业布局焦点。

2 物联网平台类型

为适用不同物联网应用对平台的能力需求，物联网平台需提供不同的能力以使能业务系统。根据能力的差异，物联网平台被分为连接管理平台、设备管理平台、应用支撑平台、大数据分析平台，见图1[1]。上述四类平台之间的能力切分有上下层级关系，即连接管理平台向设备管理平台提供基本的网络连接管理能力；设备管理平台向应用支撑平台提供终端设备的管理；应用支撑平台向大数据分析平台提供共性基础的网络能力调用(如网络位置能力)、资源注册、资源发现、资源管理、资源订阅等能力；大数据分析平台根据业务逻辑实现大数据管理、大数据分析能力。

图1 物联网平台的4种类型及其与物联网应用的关系

物联网应用主要是聚焦应用自身的业务逻辑关系并做相应处理，并根据需求选择不同能力的物联网平台(如某些物联网应用自身的数据处理能力和资源管理能力非常强，无需对接应用支撑平台和大数据分析平台)。

3 物联网云化平台的开放性评估

物联网平台云化能够使能用户将应用部署在云平台上，以加快APP的开发和部署。选择物联网云平台时需要考虑云平台的开放性问题，以避免用户被物联网云平台提供商“绑架”。

物联网云平台的开放性主要体现在云平台与用户系统之间的接口开放性。进一步，开放性可分为两个维度：互操作性和可移植性。

3.1 物联网云平台与用户系统的接口模型

物联网云平台与用户系统的接口模型见图2，由云平台、用户系统及其之间的接口构成。其中，云平台包括APP代码、APP环境、安全组件、用户数据和衍生数据。

• APP代码：在IaaS平台和PaaS平台的情况下是指用户的应用代码；而在SaaS平台的情况下， APP代码为云平台提供商的代码。

• APP环境：代表云平台提供的操作系统和能力，也包括APP代码在云平台上运行需要调用的API。

• 安全组件：确保云服务安全的一系列能力，包括认证鉴权、数据加密、防火墙技术等。

• 用户数据：来自云平台用户的数据，这些数据可能是保存在数据库中的记录，或者文件中的数据对象。

• 衍生数据：用户使用云业务时所产生的数据，比如日志或者配置信息。

对三类接口的说明：

• 功能接口：与云平台的主要功能相关。

• 管理接口：管理云平台所需要能力，包括用户身份、认证鉴权等。

• 商务接口：包括签约信息、计费等涉及的能力。

图2 物联网云平台与用户系统的接口模型

3.2 互操作性评估方法

从广义上，互操作性是对不同系统间或者组件间可协同工作程度的度量。IEEE和ISO将互操作性定义为两个或者更多系统或者应用间交互信息并能够互相使用被交互信息的能力。

物联网平台的互操作性应该被看做物联网平台与其他各种应用系统能够相互理解应用和业务接口、配置、认证授权形式、数据格式的能力。

实现互操作性的措施包括两种：一是物联网平台和物联网平台用户采用的都是标准接口，这样两者能够直接对接；另一种是物联网平台用户和平台提供方的接口不一致时，需要对接口做映射，以解决异构问题。

3.3 可移植性评估方法

可移植性是将实体从一个系统移到另一个系统，并且在新系统中还具备可用性的能力。缺乏可移植性会导致移植时需要花费大量成本来将源系统中的格式转换为目标系统所需的格式。

可移植性可分为数据可移植性和应用可移植性。

数据可移植性指在无需重新输入数据的情况下，将数据从源系统转移到目标系统。数据转移的难易程度是评估可移植性的核心所在。最理想的情况是源系统的数据格式能够完全被目标系统所接受。不过，当双方的数据格式不匹配时，可以通过通用的工具来进行转换。

数据可移植性包括两个方面。第一个方面是必须具有从源系统中获得用户数据的能力，同时还需要具备将用户数据导入到目标系统的能力。一般是通过API(即云业务API接口)或者Web接口(如通用的FTP接口)来实现。当源系统的API与目标系统的API接口不一致时，需要采用工具来转换。

数据可移植性的第二个方面是句法(如JSON句法、XML句法)和语义。数据的句法在源系统和目的系统是一致的情况下，双方交互的数据可以直接被解析。如果被交互的数据句法不一致，一般需要通过工具来转换。如果交互双方对被交互的数据语义理解存在不一致时，数据移植就会出现困难，甚至是难以移植。因此数据可移植性是用户在选择物联网平台时需要重点考虑的问题。

应用可移植性是将应用或者应用组件从源系统移到目标系统，并且能够在目标系统中运行的能力。被移植的应用或者组件一般需要重新编译并且连到云业务中。具备可移植性的应用在移植时不需要对代码做大的改动。

3.4 开放性评估方法

物联网云平台开放性中的互操作性主要与图2中所示的三个接口有关，涉及功能接口、管理接口和商业接口。这三个接口的互操作性是相互独立的，即某个接口能实现互操作，并不保证其他两个接口也能够实现互操作。

开放性中的应用可移植性与用户APP代码相关，主要涉及到IaaS平台和PaaS平台(对于SaaS平台而言，应用 code属于物联网云平台提供商的，所以不存在移植问题)。用户需要通过APP环境来评估IaaS和PaaS平台的应用可移植性。

开放性中的数据可移植性与通过云业务环境读取数据的能力相关。一般情况下，数据可移植性主要涉及到用户数据，但在某些情况下也会涉及到衍生数据。用户需要特别注意SaaS业务下的用户数据的可移植性，因为在SaaS平台下，数据模板和存储格式都是由云提供商定义和维护的。因此选用SaaS平台的用户需要了解数据该如何注入到云平台，以及如何把数据从云平台中取出来。IaaS和PasS平台的用户数据都是由用户自己定义和维护所以数据可移植性一般不是问题。

4 物联网平台技术演进方向

oneM2M标准被认为是比较符合电信运营商定位的、适合提供公共服务的一种物联网共性平台技术、国际影响力比较大，其Type 1成员包括8个国家/地区的标准化组织，分别为：ETSI(欧洲)、CCSA(中国)、TTA(韩国)、TTC(日本)、ARIB(日本)、ATIS(美国)、TIA(美国)、TSDSI(印度)。oneM2M标准覆盖的范围包括：平台对网络连接的管理、对设备的管理、对应用业务的使能、对内容和数据的处理等。2017年3季度oneM2M发布了release 2版本[2]，相对于release 1[3]，新版本更加适用于商用部署。韩国已经根据oneM2M标准做了物联网平台的商用部署。oneM2M将在物联网平台功能演进方面起到引领作用。

随着物联网业务对低时延、高可靠、大带宽网络传输的需求，边缘云技术成为近期热点。边缘云是在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的新的网络架构和开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求[3]。物联网云平台的部分功能也将向边缘云迁移，以更加高效的满足用户需求。

5 小结

物联网平台技术在不断演进发展。全球物联网平台发展已进入爆发期，各种类型的企业分别基于自身优势通过平台来建立围绕自身的产业生态和商业模式。在此洪流中，运营商充分利用自身优势，在立足网络的基础上，从管理网络连接和管理SIM卡的生命周期为起点，建立网络连接管理平台，逐步向着设备管理、应用使能、大数据分析的方向拓展业务范围。互联网企业(如阿里巴巴、腾讯、百度等)、工业制造企业(如海尔、三一、富士康等)也纷纷利用各自优势抢滩各种物联网通用平台和物联网行业特色平台。

本文对物联网平台的基本类型进行了介绍，并对物联网云平台的开放性评估模型和具体的要素进行了探讨，将有利于用户对物联网云平台的评估和选择。

[1] 王淑玲，胡云，从光磊,等. 电信运营商物联网平台发展思考[J]. 邮电设计技术，2017(8): 7-10.

[2] oneM2M. Functional architecture TS-0001 release 2[EB/OL]. http://member.onem2m.org/static_Pages/others/WPM-pages/TR-TS_List.htm.

[3] oneM2M. Functional architecture TS-0001 release 1[EB/OL]. http://member.onem2m.org/static_Pages/others/WPM-pages/TR-TS_List.htm.

[4] ETSI GS MEC 003 V1.1.1. Mobile edge computing (MEC) framework and reference architecture. 2016-03.