构建可运营可管理的物联网

20100241构建可运营可管理的物联网王炳辉中网威信电子安全服务有限公司北京100032摘要IBM提出的“智慧地球”被奥巴马政府认为是振兴经济、确定美国全球竞争优势的新战略。在中国，三大电信运营商相继成立了专门的物联网研究机构，推出一批成熟的物联网应用，但在物联网的组网和运营方面还没有成熟的提案。本文从运营和管理的角度，提出可运营可管理的物联网概念、架构和运营管理模式。关键词物联网；架构；运营；管理引言自上个世纪中叶以来，以信息通信技术为核心，以Internet为代表的新技术革命，导致了一场全方位的变革，成为全球贸易、投资、资本流动和技术转移，以及社会经济文化等领域的重要推动力。进入21世纪，伴随着感知技术的不断创新与应用，信息通信技术对社会发展的影响更加深刻。一种以传感网和物联网为基础，实现物与物互通互动的新技术浪潮扑面而来。IBM提出的“智慧地球”战略被奥巴马政府确立为振兴经济、确定美国全球竞争优势的新战略,在全球还没有统一物联网的概念、架构和标准的时候，我国掀起了一场传感网和物联网的海啸。物联网被誉为下一个产值超万亿元的产业，是继互联网之后又一次信息产业的革命[1]。1中国迅速形成物联网大发展的社会环境2009年8月7日，温家宝总理在无锡考察时明确指出，一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心[2]。11月,温总理在科技持续发展的重要讲话中，提出要着力传感网、物联网关键技术，及早部署后IT时代的关键技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机[3]。自温总理的两次重要讲话以来，中央相关部委立即行动，积极认真地贯彻落实温总理的讲话精神，国家发改委在物联网应用示范试点方面，科技部在863计划等重大专项方面，工业与信息化部在物联网的技术标准和产业政策引导方面都在最短的时间内出台了针对性的宏观举措。工业与信息化部李毅中部长在撰文中明确提出：开展传感网的应用，积极发展战略性信息产业；突破关键技术，开展应用示范，加强TD-SCDMA与传感网的结合，推进传感网与物联网的融合发展。在中央领导的高度重视和国家相关部委齐声协力的推动下，电信运营商、高校和科研机构看到了商机，纷纷行动起来。2009年11月12日，中国移动与无锡市人民政府就“共同推进TD-SCDMA与物联网融合”签署战略合作协议，中国移动将在无锡成立中国移动物联网研究院，重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究与应用开发；2009年11月23日，中国电信物联网技术重点实验室、中国电信物联网应用和推广中心在江苏无锡成立；2009年11月24日，中国联通集团和无锡市政府签署物联网合作协议，双方共同加强基础网络设施建设、传感网络技术标准研究、传感器技术研究与产业化推动；加强传感网络与现有公众运营网络结合的标准及应用研究与开发。2009年11月12日，江苏省政府、中科院与无锡市政府签署协议，共建中国物联网研究发展中心；2009年11月23日，北京邮电大学和无锡市政府签署Business&Operation信息通信技术42协议，在无锡市组建北邮感知技术与产业研究院；随后，东南大学传感器网络技术研究中心、南理工无锡传感网应用开发中心、清华无锡智能传感网研究中心陆续在无锡成立[4]。在无锡市政府拉开物联网大发展的序幕之后，其他地方政府也为争夺下一个信息产业浪潮中的领导地位展开了激烈竞争。继无锡成立中国物联网研究发展中心之后，2010年3月2日上海物联网中心在上海嘉定揭牌。上海市政府希望以此打造国内最具竞争力、具有国际影响的物联网技术研发基地，形成规模，应用示范，推动物联网及其相关产品和服务的产业化。由于物联网的研发对器件、芯片、材料、服务等产业具有很强的推动作用，能形成产业集群效应，北京市政府在2009年底和2010年初多次召集在京的科技界和企业代表共谋物联网的产业发展大计，初步确定了政府积极引导，在2010-2012年每年实施一批示范项目，用三到五年的时间，使北京市物联网产业规划基本成型，产业链和产业群初步形成。第一批试点示范项目已经启动，目前正在征集下一批的示范试点工作[5]。2可运营可管理的物联网尚未成熟2.1物联网的概念还没有统一物联网概念的提出迄今已有十多年，但初期的发展较为缓慢，一直没有统一定义，特别是物联网和传感网的概念交替出现时，哪个名称更准确,业界至今都没有达成共识。物联网的概念首次出现于1999年，由MITAuto-ID中心提出，当时的定义为：把所有物品通过射频识别(RFID)和条码信息传感器设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理，这个早期的物联网被定义为RFID+Internet。随后，2005年ITU发布《TheInternetofThings》中对物联网概念进行了扩展，提出任何时刻、任何地点、任意物体之间的互联，无所不在的网络和无所不在的计算，除RFID之外，传感器技术、纳米技术和智能终端技术被纳入物联网的核心技术范畴[6]。欧盟在2008年的《TheInternetofThingsin2020》报告中提出物联网是由具有标示、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标示和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信，这个和以前出现的概念不同之处在于它从应用的角度明确了物联网就是对物体的智能化。近期在中国出现的传感网、感知网的概念，类似于美国军方在1978年最早提出的无线传感器网络的概念。当时的信息通信技术没有现在发达，只是描绘了无线传感器网络是由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成。2008年ITU提出泛在传感器网络(UbiquitousSensorNetworks)的概念，经常被简称为传感网，但对传感网概念的定义最丰富的还是出现在2009年下半年的中国，各个企业、科研机构都在各种场合提出了自己对物联网、传感网和感知网的理解，虽然在许多方面已经形成了一些共识，但至今还没有最终对外公布传感网的中国官方定义[7]。2.2标准还在制定之中从物联网的概念诞生起，世界各地都是先从应用出发，根据当地当时的情况开发针对性的应用产品，在标准的制定方面，虽然国际上已经有IS0/IECJTC1WG7、ITU-T、IETF、IEEE、ZigBee等标准化组织对物联网相关的标准开展了工作，但物联网涉及的技术范围很宽，还没有形成比较完备的标准规范，各大企业在产品的标准方面尚未达成共识，各大企业、研究机构在技术标准上的主导权之争一直没有停止，且有愈演愈烈之势。我国一直积极参与国际标准组织的活动，很多提案都被采纳，在国际标准的舞台上有一定的发言权。在国内的标准化工作方面，我国传感网标准工作组2007年才开始筹划，2009年9月正式成立，工作组正在系统架构、标准体系、传感接口、组网通信、协调处理、安全、标识等领域开展标准化的工作。虽然我们的标准化工作得到政府前所未有的重视，但毕竟刚刚成立，还没有出台对行业有实质指导性的标准和规范[8]。2.3可运营可管理物联网的概念尚未形成从温总理的重要讲话，到三大电信运营商的高调参与，随后三大电信运营展示了各类物联网应用，这些业务与运营20100243应用对物联网的发展，特别是前期的推广很有好处，但这些应用大都是封闭的私有网络体系，有些应用虽然也利用公众通信网实现异地多点互联，但通信网只是这些应用的管道，没有一个统一中心对众多应用进行互操作和沟通协调。中国移动在物联网组网方面的工作进展较快，提出的物联网三层体系架构，包含物联网管理中心和物联网信息中心的概念，这是构建多应用互联互通、信息共享的基础，但这个架构依然停留在企业层面，对物联网的未来及国家级物联网的概念尚未提及[9]。在无锡市政府高调建设国家感知中心的同时，上海和北京也不甘示弱，都提出了建立感知中心的构想，这些地方政府的全面参与必然会对物联网的互联互通提出更多的要求。3可运营可管理的物联网体系架构物联网被认为是互联网之后下一个产值超万亿的产业，产业链的各个环节必然要形成合理的分工与合作，运营服务的规范和管理，以及政府的协调和监管都是整个产业健康发展的保证。可运营可管理对物联网的发展和普及不仅仅是一个技术要求，更是一个社会要求，缺乏有效监控管理手段的产业，其规模越大对和谐社会的威胁也就越大。物联网刚刚起步，在开发推广应用的同时，相关的部门和组织也应该考虑如果构建一个可运营可管理的国家物联网，保证物联网又好又快地发展，让物联网能够真正服务于社会，惠及民生。中国移动提出的感知层、网络层和应用层的三层体系架构模型是物联网组网的一个实用参考，体系架构如图1所示[9]。其中感知层负责完成感知、识别物体，采集、捕获信息；网络层具备网络运营和信息运营的能力；应用层是将物联网技术与行业应用相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。在这个体系架构模型中，提出的物联网信息中心和管理中心的概念，对运营商开展物联网业务的长远规划埋下了一个伏笔。北京航空航天大学宁焕生副教授提出的基于空天地一体化网络的传感网架构[10](如图2所示)，不仅丰富了物联网自动身份识别的途径和种类，而且也对局域性的企业物联网和全球性的物联网如何实现互联进行了设想。从物联网大发展的起点角度看，目前还没有完善的标准和规范，各种提案还在博弈，但从物联网的长远未来看，一个可运营可管理的物联网应该具备以下特征。3.1目标物身份标识的唯一性就象现在的互联网一样，任何一台电脑只要被分配了IP地址就可以通过网络被别的终端所识别，IP地址是全球共同遵守的对入网设备的唯一身份标识，物联网要做到对网内物体的全球识别，也一定应该有一个全球唯一、各行业都能共同遵守的标识编码体系。3.2目标物信息的共享物联网的最终目的就是要实现对物体的远程互联和智能控制，如果对目标物体的信息不能做到远程共享，就意味着对这个目标物体的感知没有实现，也就无法实图1物联网三层体系架构Business&Operation信息通信技术44现物与物之间、人与物之间的相互通讯。只有首先解决了跨地域、跨行业的物与物之间、人与物之间的信息的共享，才能构建广义的物联网。物体信息的共享并不代表联网物体的信息完全被暴露，只是对需要知道该物体信息的主体能够信息共享，对不需要知道的主体实施信息屏蔽，这些信息安全技术已经在互联网上得到了成功应用，可以应用到物联网的信息安全防护中。3.3对物体的感知能够跨越地域一个在局部实现的M2M的企业应用不能算是真正的物联网，至少不能算是可运营可管理的物联网，目标物体的流动在现实生活中时常发生，特别是物流行业，目标物体要流动到全国各地，乃至宇宙太空，要跨越多个行业，可运营可管理的物联网就是要实现对这类目标物体的全程感知，否则就不能称之为物联网。4物联网的运营与管理通过不同物体信息的唯一身份标识，在任何时间、任何地点能够实现对任何物体的感知是可运营可管理物联网的主要特征，如何实现物联网运营和管理，目前还没有成熟的方案，下面就从整个产业的角度提出建议。4.1目标物体身份标识的解析与运营服务分离物联网产业化成功的标志就是任何物体都能够被任何人所感知。感知首先是对物体的身份识别，物联网产业化离不开有效竞争，不同竞争者可能存在对同一个目标物体感知的需求，这个目标物体一般只隶属于众多物联网运营商中的一个，目标物体的信息唯一存放在它所隶属的运营商数据库中，其他运营商要获取这个目标物体的真实信息必须通过一个类似互联网DNS的运营服务机构进行中间解析，这就是身份解析与运营服务的分离。只有这样才能保证物联网产业的健康发展。4.2业务运营和业务管理分离一个产业的繁荣发展离不开产业链上各个环节的广泛参与，离不开同行的有效竞争，任何一个环节都不可能也不应该只存在一个参与主体。运营服务直接贴近现实社会，一个健康的物联网产业在运营服务上更应该有多个主体的共同参与，在竞争中推动产业的创新与发展。有竞争就会产生分歧，分歧在竞争双方之间自行解决的可能性一般不高，这时候就应该有中间人来进行协调解决，这个中间人的角色就是管理者。物联网运营的竞争中一定会发生各个主体之间