【文章內(nèi)容簡介】 例子，可以說是對上述思想的最好詮釋：目前想要通過互聯(lián)網(wǎng)了解一個東西，必須通過人去收集這個東西的相關(guān)信息，數(shù)字化后再放置到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（服務(wù)器）上供人們?yōu)g覽，人在其中要做很多的工作，且難以動態(tài)了解其變化；物聯(lián)網(wǎng)則不需要，它是物體自己 “ 說話 ” ，通過在物體上植入各種微型感應(yīng)芯片、借助無線通信網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)接，讓其 “ 開口 ” 。這樣一來 ，人們不僅可以和物體 “ 對話 ” ，物體和物體之間也能 “ 交流 ” 。所以說，互聯(lián)網(wǎng)連接的是虛擬世界網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)是連接物理的、真實的世界網(wǎng)絡(luò)。 目的 10 物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。 國際電信聯(lián)盟于 2021 年的一份報告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時代的圖景：當司機出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。億博物流咨詢生動的 介紹物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，例如一家物流公司應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的貨車，當裝載超重時，汽車會自動告訴你超載了，并且超載多少，但空間還有剩余，告訴你輕重貨怎樣搭配；當搬運人員卸貨時，一只貨物包裝可能會大叫“你扔疼我了”，或者說“親愛的，請你不要太野蠻，可以嗎？”；當司機在和別人扯閑話，貨車會裝作老板的聲音怒吼“笨蛋，該發(fā)車了！” 物聯(lián)網(wǎng)把新一代 IT 技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng) 整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。 11 第二章 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)無線通信環(huán)境需要， Guy Pujolle 在 An autonomicoriented architecture for the Inter of Things（ IEEE John Vincent Atanasoff 2021 International Symposium on Modern Computing）中，提出了一種采用自主通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)自主體系結(jié)構(gòu)，如圖 14 所示。所謂自主通信是指以自主件（ Self Ware）為核心的通信，自主件在端到端層次以及中間節(jié)點，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制面已知的或者新出現(xiàn)的任務(wù)，自主件可以確保通信系統(tǒng)的可進化特性。 圖 21 物聯(lián)網(wǎng)的一種自主體系結(jié)構(gòu) 由圖 21 可以看出，物聯(lián)網(wǎng)的這種自主體系結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)面、控制面、知識面和管理面 4 個面組成。數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組的傳送；控制面通過向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置信息，優(yōu)化數(shù)據(jù)面的 吞吐量，提高可靠性； 知識面是最重要的一個面，它提供整個網(wǎng)絡(luò)信息的完整視圖，并且提煉成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的知識，用于指導控制面的適應(yīng)性控制；管理面用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)面、控制面和知識面的交互，提供物聯(lián)網(wǎng)的自主能力。 在圖 21 所示的自主體系結(jié)構(gòu)中，其自主特征主要是由 STP/SP 協(xié)議棧和智能 12 層取代了傳統(tǒng)的 TCP/IP 協(xié)議棧，如圖 22 所示，其中 STP 表示智能傳輸協(xié)議（ Smart Transport Protocol）， SP 表示智能協(xié)議（ Smart Protocol）。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的智能層主要用于協(xié)商交互節(jié)點之間 STP/SP 的選擇，優(yōu)化無線鏈路之上的通信和數(shù)據(jù)傳輸，以滿足異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)需求。 圖 22 實現(xiàn) STP/SP 協(xié)議棧的自主體系結(jié)構(gòu) 這種面向物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)所涉及的協(xié)議棧比較復雜，只能適用于計算資源較為充裕的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。 物聯(lián)網(wǎng)的 EPC 體系結(jié)構(gòu) 隨著全球經(jīng)濟一體化和信息網(wǎng)絡(luò)化進程的加快，為滿 足對單個物品的標識和高效識別，美國麻省理工學院的自動識別實驗室（ AutoID）在美國統(tǒng)一代碼協(xié)會（ UCC）的支持下，提出要在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用 RFID、無線通信技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界萬物的系統(tǒng)；同時還提出了電子產(chǎn)品代碼（ Electronic Product Code， EPC）的概念，即每個對象都將賦予一個唯一的 EPC，并由采用射頻識別技術(shù)的信息系統(tǒng)管理，彼此聯(lián)系，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)儲存由EPC 網(wǎng)絡(luò)來處理。隨后，國際物品編碼協(xié)會（ EAN）和美國統(tǒng)一代碼協(xié)會（ UCC）于 2021 年9 月聯(lián)合成立了非營利性 組織 EPC Global，將 EPC 納入了全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)，實現(xiàn)了全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)中的 GTIN 編碼體系與 EPC 概念的完美結(jié)合。 EPC Global 對于物聯(lián)網(wǎng)的描述是，一個物聯(lián)網(wǎng)主要由 EPC 編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成。 13 1． EPC 編碼體系 物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的是全球物品的信息實時共享。顯然，首先要做的是實現(xiàn)全球物品的統(tǒng)一編碼，即對在地球上任何地方生產(chǎn)出來的任何一件物品，都要給它打上電子標簽。在這種電子標簽攜帶有一個電子產(chǎn)品代碼，并且全球唯一。電子標簽代表了該物品的基本識別信息，例如，表示 A 公司 于 B 時間在 C 地點生產(chǎn)的 D 類產(chǎn)品的第 E 件 。目前，歐美支持的 EPC 編碼和日本支持的 UID（ Ubiquitous Identification）編碼是兩種常見的電子產(chǎn)品編碼體系。 2．射頻識別系統(tǒng) 射頻識別系統(tǒng)包括 EPC 標簽和讀寫器。 EPC 標簽是編號（每件商品唯一的號碼，即牌照）的載體，當 EPC 標簽貼在物品上或內(nèi)嵌在物品中時，該物品與 EPC 標簽中的產(chǎn)品電子代 碼就建立起了一對一的映射關(guān)系。 EPC 標簽從本質(zhì)上來說是一個電子標簽，通過 RFID 讀寫器可以對 EPC 標簽內(nèi)存信息進行讀取。這個內(nèi)存信息通常就是產(chǎn)品電子代碼。產(chǎn)品電子代碼經(jīng)讀寫器報送給物聯(lián)網(wǎng)中間件，經(jīng)處理后存儲在分布式數(shù)據(jù)庫中。用戶查詢物品信息時只要在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的地址欄中，輸入物品名稱、生產(chǎn)商、供貨商等數(shù)據(jù)，就可以實時獲悉物品在供應(yīng)鏈中的狀況。目前，與此相關(guān)的標準已制定，包括電子標簽的封裝標準，電子標簽和讀寫器間數(shù)據(jù)交互標準等。 3． EPC 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) EPC 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括 EPC 中間件、發(fā)現(xiàn)服務(wù)和 EPC 信息服 務(wù)三部分。 EPC 中間件通常指一個通用平臺和接口，是連接 RFID 讀寫器和信息系統(tǒng)的紐帶。它主要用于實現(xiàn) RFID讀寫器和后端應(yīng)用系統(tǒng)之間信息交互、捕獲實時信息和事件，或向上傳送給后端應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)以及 ERP 系統(tǒng)等，或向下傳送給 RFID 讀寫器。 EPC 信息發(fā)現(xiàn)服務(wù)（ Discovery Service）包括對象名解析服務(wù)（ Object Name Service， ONS）以及配套服務(wù)，基于電子產(chǎn)品代碼，獲取 EPC 數(shù)據(jù)訪問通道信息。目前，根 ONS 系統(tǒng)和配套的發(fā)現(xiàn)服務(wù)系統(tǒng)由 EPC Global 委托 Verisign 公 司進行運維，其接口標準正在形成之中。 EPC 信息服務(wù)（ EPC Information Service， EPC IS）即 EPC 系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)，用以實現(xiàn)最終用戶在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下交互 EPC 信息。關(guān)于 EPC IS 的接口和標準也正在制訂中。 14 可見，一個 EPC 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)主要由 EPC 編碼、 EPC 標簽及 RFID 讀寫器、中間件系統(tǒng)、 ONS 服務(wù)器和 EPC IS 服務(wù)器等部分構(gòu)成，如圖 23 所示。 圖 23 EPC 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖 由圖 23 可以看到一個 企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的基本架構(gòu)。該應(yīng)用系統(tǒng)由三大部分組成，即 RFID 識別系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)和計算機互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。其中 RFID 識別系統(tǒng)包含 EPC 標簽和 RFID 讀寫器，兩者通過 RFID 空中接口通信， EPC 標簽貼于每件物品上。中間件系統(tǒng)含有 EPC IS、 PML 以及 ONS 及其緩存系統(tǒng)，其后端應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)還包含 ERP 系統(tǒng)等，這些都與計算機互聯(lián)網(wǎng)相連，故可及時有效地跟蹤、查詢、修改或增減數(shù)據(jù)。 RFID 讀寫器從含有一個 EPC 或一系列 EPC 的標簽上讀取物品的電子代碼，然后將讀取的物品電子代碼送到中間件系統(tǒng)中進行處理。 如果讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時，可應(yīng)用 ONS 來儲存部分讀取數(shù)據(jù)。中間件系統(tǒng)以該 EPC 數(shù)據(jù)為信息源，在本地 ONS 服務(wù)器獲取包含該產(chǎn)品信息的 EPC 信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址。當本地 ONS 不能查閱到 EPC 編碼所對應(yīng)的 EPC 信息服務(wù)器地址時，可向遠程ONS 發(fā)送解析請求，獲取物品的對象名稱，繼而通過 EPC 信息服務(wù)的各種接口獲得物品信息的各種相關(guān)服務(wù)。整個 EPC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)借助計算機互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，利用在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的通信協(xié)議和描述語言而運行。因此，也可以說物聯(lián)網(wǎng)是架構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的關(guān)于各種物理產(chǎn)品信息服 務(wù)的總和。 綜上所述， EPC 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，通過中間件系統(tǒng)、對象 15 名解析服務(wù)（ ONS）和 EPC 信息服務(wù)（ EPC IS）來實現(xiàn)物物互聯(lián)的。 UID 體系結(jié)構(gòu) 鑒于日本在電子標簽方面的發(fā)展，早在 20 世紀 80 年代中期就提出了實時嵌入式系統(tǒng)（ TRON），其中的 TEngine 是其體系的核心。在 TEngine 論壇領(lǐng)導下，UID 中心設(shè)立于東京大學，于 2021 年 3 月成立，并得到日本政府以及大企業(yè)的支持，目前包括微軟、索尼、三菱、日立、日電、東芝、夏普、富士通、 NTT、 DoCoMo、KDDI、 JPhone、伊藤忠、大日本印刷、凸版印刷、理光等諸多企業(yè)。組建 UID 中心的目的是為了建立和普及自動識別 物品 所需的基礎(chǔ)性技術(shù)，實現(xiàn) 計算無處不在 的理想環(huán)境。 UID 是一個開放性的技術(shù)體系，由泛在識別碼（ uCode）、泛在通信器（ UG）、信息系統(tǒng)服務(wù)器和 uCode 解析服務(wù)器等部分構(gòu)成。 UID 使用 uCode 作為現(xiàn)實世界物品和場所的標識，它從 uCode 電子標簽中讀取 uCode 獲取這些設(shè)施的狀態(tài)，并控制它們，類似于 PDA 終端。 UID 可廣泛應(yīng)用于多種產(chǎn)業(yè)或行業(yè)，它能將現(xiàn)實世界用 uCode 標識的物品、場 所等各種實體與虛擬世界中存儲在信息服務(wù)器中的各種相關(guān)信息聯(lián)系起來，實現(xiàn)物物互聯(lián)。 物聯(lián)網(wǎng)概念的問世，打破了傳統(tǒng)的思維模式。在提出物聯(lián)網(wǎng)概念之前，一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和 IT 基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機場、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心、個人計算機、寬帶等。在物聯(lián)網(wǎng)時代，將把鋼筋混凝土、電纜與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。在這種意義上的基礎(chǔ)設(shè)施就像是一塊新的地球工地，世界在它上面運轉(zhuǎn)，包括經(jīng)濟管理、生產(chǎn)運行、社會管理以及個人生活等。