探究物联网的概念模型和体系结构

邢潇 中海油石化工程有限公司 王楠 济南森林公园服务中心

引言

物联网作为一种人与物、物与物互联的网络，是网络技术不断发展的必然产物。如今的物联网技术还处于初期发展阶段，学术界、实务界并未完全认识到物联网内在巨大优势，对物联网复杂性缺乏认知。当今已经有很多研究人员或企业研究出了物联网产品，以个人角度对物联网进行理解，这也在一定程度上形成了物联网的认知误区，让人们对物联网产生了两个极端认知。一是认为物联网技术涵盖了所有信息技术、网络技术，是信息时代发展的机遇；二是物联网无法独立生存，更多是现有挽留过技术、信息技术的集成。针对学术界的争论，我们不能否认物联网技术的存在，并且还要结合物联网概念模型、既有体系结构展开进一步分析工作。

1 物联网的相关阐述

物联网可以划分为公共物联网、专用物联网两种。公共物联网是指可以连接所有物品、覆盖社会某个领域、与公共网络连接、是社会公共信息基础设施之一的物联网；专用物联网是指连接某个特定物品、覆盖某个特定区域、机构特殊用途的物联网。无论是哪种物联网，更多是在实际应用中的差异，二者的概念模型、体系结构通常没有较大改变。

2 物联网的概念模型

物联网概念模型作为深度理解和研究物联网技术的基础，而客观的物联网概念可以有效引导具备实用价值的物联网理论研发与技术开发。主要的概念模型表现在：

2.1 两个世界融合的概念模型

针对学者们所争论的“物联网是否有特定技术？”需要客观的从概念模型角度进行特征和定义分析，其中两个世界融合概念模型则更为客观。理论上网络世界、物理世界融合要涉及到三个方面，包括技术、社会、系统方面。技术方面主要包括与物联网相关的技术，如传感器、RFID 等；社会方面主要是涉及到网络世界和物理世界融合的经济、社会、法律等问题；系统方面主要是实现网络世界与物理世界融合的系统，如智能电网系统、智能交通系统等。

从物联网系统方面来看，两个世界融合必须要有特殊技术作为介质，也就是两个世界融合技术，如CPS 技术、PCS 技术等，这些都是隐藏在物联网系统背后的核心技术，如果研究人员没有对这些隐藏技术进行研究，所得到的结果必然较为片面。当然，在两个世界融合概念模型中，还有很多问题亟待解决。如两个世界融合后如何展开经济活动；如何更加合理的获取合法收益；物理世界中相关法律如何改进；如何保护组织或个人隐私等。

2.2 经济模型

网络世界和物理实际融合势必会生成一种新的经济模型，想要在物联网体系下更好的促进社会、经济发展，就必须要设计一个两个世界融合的经济模型，加强虚拟货币和实体货币之间、网络资源与现实资源、网络经济与现实经济等关联。

(1）网络货币与现实货币关联。网络价值度量单位就是网络货币，现实价值度量单位就是现实货币，二者的融合必要需要构建动态汇率调控机制，合理的引导用户的网络资源、现实资源消耗与价值创造，通过良好的物联网运营，不断促进精神与物质财务的双向增长。

(2）网络资源与现实资源关联。如今，网络资源已经占据了很多的现实资源，如谷歌数据中心耗电量巨大，造成网络世界无效运转，这也势必会导致人类社会发展受到影响。但谷歌数据中心耗电量相比人类社会耗电量要低很多。因此，如何合理的界定网络资源、现实资源关联，需要进一步核算网络世界、现实直接成本核算，这样才可以进一步提高物联网运营效益。

(3）网络经济与现实经济关联。在过去，网络经济盈利主要是利用吸引用户注意力、吸引用户时间；现实经济主要是通过供需、消费实现盈利。物联网与网络不一样，想要实现盈利就必须要打破网络经济与现实经济的壁垒，引导用户展开自然消费模式，如购买物联网设备是现实消费，而实现部分物联网设备功能则需要网络消费，但这种经济模式是否完善还需要进一步研究。

3 物联网的体系结构

3.1 物联网层级

物联网主要有三个层级，包括感知层、网络层、应用层，其主要表现在：

3.1.1 感知层

感知层主要是用作物体感知、获取信息。利用传感器、终端、RFID、二维码、定位等技术，采集或辨识物体属性、环境、运行状态等信息。感知任务主要是通过协同处理方案，进行多角度、多种类、多尺度的在线计算，与网络中其他单元资源共享、交互、传输。是整个物联网层次的基础。

3.1.2 网络层

网络层是实现物与物、人与物连接的介质，包括Internet、GSM、CDMA 等，保证信息传输的安全性、可靠性。在网络信息传输中，需要应用各类异构通信网络通过接口与设备连接，通过各种网关实现操控。新时期的物联网设备有强大的硬件作为支撑，可以采用更加复杂的软件协议设计。传输层就好比人的语言，可以传输、处理信息，从而为实现物联网功能提供支撑。

3.1.3 应用层

应用层作为人与物、物与物互联的接口，并结合不同行业或用户的需求，实现物联网的相关功能。结合用户需求，应用层可以与各行各业的管理平台结合，根据业务特点展开服务。为了可以提供更加精准的信息服务，还要根据不同行业的业务模型，从而完成更加精细化的操作。

3.2 物联网的EPC 体系结构

整个结构体系主要包括：EPC 编码体系、射频识别技术、信息网络系统构成，其主要表现在：

3.2.1EPC 编码体系

在实现物联网功能过程中，其功能发展最终目标是全球物品信息共享。而想要实现该目标，则要对物联网相关物品统一编码，也就是全球物品生产都使用一个编码，实现全球范围内的应用。如今，最常见的编码除了有EPC，还有UID 编码。

3.2.2RFID

RFID 系统当中涵盖了读写器、EPC 标签两个方面。其中，EPC标签是商品编号载体，在物品当中镶嵌EPC 标签后，此时物品就与特定编码相互联系，编码成为了商品的标签。EPC 标签是一个电子编码，通过数据分析和处理就会产生数据信息，将这些数据信息进行处理统一存储到分布式数据库当中。如果用户想要获取物品信息，通过扫码即可一键式获取基础信息，从而掌握物品的信息状况。

3.2.3EPC 信息网络系统

EPC 信息网络系统当中涵盖了中间件、发现服务、EPC 信息服务三个层面。主要功能表现在以下几点：

(1）中间件。想要实现环境与系统的连通，则要设置通用平台与接口，设置在后台软件和读写器之间。中间件可以实现应用系统与RFID 信息交互，更好的捕获信息和事件。EPC 中间件应用了标准协议，从而实现信息连通的统一性与标准性。

(2）发现服务。主要对象包括解析服务、代码服务、访问服务。如今ONS 系统以及相关配套系统也已经变得更加完善。

(3）信息服务。EPC 软件支持系统主要是EPC IS 系统，可以实现用户与物联网环境相互交流。

4 结束语

综上所述，物联网是网络世界和现实世界融合的产物，当今的物联网概念模型还不够完善，体系结构还存在一定的弊端，但物联网给人类社会带来的贡献是不容忽视的，并且未来互联网还有很大的发展空间。这就需要进一步加强物联网概念模型与体系结构的研究，从而更好的发挥物联网技术的价值。