【文章內(nèi)容簡介】 S存有制造商位置的記錄，而 DNS則是到達(dá) EPCIS 服務(wù)器位置的記錄，所 10 以 ONS的設(shè)計(jì)行在 DNS之上。與 DNS相似， ONS系統(tǒng)的層次也是分布式的，主要由根 ONS 服務(wù)器、本地 ONS、本地 ONS 緩存 (Cache)及映射信息組成。 ONS 服務(wù)對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)來說，它是實(shí)現(xiàn)全球產(chǎn)品信息定位和跨企業(yè)間信息流轉(zhuǎn)的中心樞紐，牽一發(fā)而動(dòng)全身。不過，目前的 ONS 服務(wù)規(guī)范對(duì)產(chǎn)品信息的定位只能提供到產(chǎn)品級(jí)別，其單一產(chǎn)品的跟蹤映射信息沒有維護(hù)，因此，對(duì)單一產(chǎn)品的信息訪問需要企業(yè)自身的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。 (5) EPC 信息服務(wù) (EPCIS)模塊 EPCIS 模塊是物聯(lián)網(wǎng)中的核心模塊，在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)當(dāng)中，不同于 ALE 和 RFID 識(shí)讀器， EPCIS 模塊處于比較上層的位置，搭建與ALE和 RFID識(shí)讀器管理等中間件的基礎(chǔ)之上。 首先， EPCIS 內(nèi)部定義了一系列的事件 (EPCIS Event)，有以下幾種 :對(duì)象事件、聚合事件、統(tǒng)計(jì)事件和交易事件。 其次， EPCIS 的功能是定義了物聯(lián)網(wǎng)中一系列的服務(wù)，這些服務(wù)對(duì)于構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。這些服務(wù)主要包括兩種 :捕獲服務(wù)和查詢服務(wù)。其中捕獲服務(wù)的作用是捕獲底層的 ALE 事件，從而達(dá)到對(duì)標(biāo)簽的識(shí)讀狀況進(jìn)行間接監(jiān)聽的目的。查詢服務(wù)又分為以下三種 :核心查詢服務(wù)、查詢訂閱服務(wù)和查詢控制服務(wù)。 EPCIS 的目標(biāo)是使不同的應(yīng)用，利用電子產(chǎn)品碼 (EPC)的數(shù)據(jù)通過EPC 的相關(guān)數(shù)據(jù)而到達(dá)內(nèi)部和跨企業(yè) 的數(shù)據(jù)共享。在 EPCIS 服務(wù)器端，定義了整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中所有的核心服務(wù)，這樣，能夠使用戶開發(fā)自己的客戶端來調(diào)用相應(yīng)的 EPC 服務(wù)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn) EPC 系統(tǒng)的快速開發(fā)，有利于EPC 物聯(lián)網(wǎng)的推廣。而各個(gè) EPC 服務(wù)之間的交互，正需要用到 ONS組件，這樣，就能夠使兩種服務(wù)無縫的結(jié)合在一起，從而從整體上實(shí)現(xiàn)企業(yè)間信息交互中間件的開發(fā)。 物聯(lián)網(wǎng)中企業(yè)信息交互中間件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) EPCIS 整體服務(wù)的設(shè)計(jì) 根據(jù) EPC Global組織 2020年 9月發(fā)布的 EPCIS規(guī)范 (EPC Information Service Version Specification)， EPCIS 提供的服務(wù)可以按照分層的方式來展現(xiàn)，各個(gè)層次的定義如下： 抽象數(shù)據(jù)模型層 :定義了 EPCIS內(nèi)部數(shù)據(jù)的通用結(jié)構(gòu)。這部分是 EPCIS規(guī)范當(dāng)中唯一不會(huì)被其他機(jī)制或者其他版本的規(guī)范擴(kuò)展的一部分。抽象數(shù)據(jù)模型層將被作為定義 EPCIS 內(nèi)部數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)由數(shù)據(jù)定義層使用。 數(shù)據(jù)定義層 :定義了 EPCIS 內(nèi)部交換的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的格式和意義。 11 數(shù)據(jù)定義層定義的數(shù)據(jù)是抽象的，定義的依據(jù)是抽象數(shù)據(jù)模型層，典型的數(shù)據(jù)定義方式如 EPCIS的內(nèi)部核心事件等等。 服 務(wù)層 :定義了 EPCIS 服務(wù)器端提供的服務(wù)接口，而這些接口是最終用來和客戶端進(jìn)行交互的。在當(dāng)前的規(guī)范中，定義了兩個(gè)核心的模塊接口 :EPCIS 捕獲模塊 (EPCIS capture module)和 EPCIS 核心查詢模塊 (EPCIS core query module)。其中， EPCIS捕獲模塊用于對(duì) EPCIS 事件的捕獲以及對(duì)捕獲到的數(shù)據(jù)的處理。核心查詢模塊除了基本的查詢接口之外會(huì)暴露出兩個(gè)接口來跟客戶端交互 :EPCIS 查詢控制接口 (EPCIS query control interface):用來對(duì)客戶端的 查詢方式和查詢結(jié)果進(jìn)行控制 。EPCIS 查詢回調(diào)接口 (EPCIS query callback interface):根據(jù)用戶的查詢結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的回調(diào)操作。 從實(shí)現(xiàn)的角度，各類 EPCIS 事件的關(guān)系可以用 UML 模型表示如圖21。 服務(wù)層 :核心捕獲服務(wù)，核心查詢服務(wù)是 EPCIS 服務(wù)層主要提供的兩種服務(wù)。兩種服務(wù)都是以接口的形式展現(xiàn)出來并和客戶端交互，接口包括捕獲接口，查詢接口，查詢控制接口，查詢回調(diào)接口。各個(gè)接口在 EPCIS服務(wù)層的展現(xiàn)如下圖 : 圖 21 EPCIS 模塊關(guān)系圖 12 EPCIS 各 個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 根據(jù)服務(wù)層對(duì)各個(gè)接口的定義，可以用數(shù)據(jù)捕獲模塊，數(shù)據(jù)查詢模塊，查詢回調(diào)模塊以及查詢控制模塊四個(gè)模塊對(duì)各個(gè)接口加以實(shí)現(xiàn)。 （ 1）數(shù)據(jù)捕獲 (監(jiān)聽 )模塊 在數(shù)據(jù)捕獲模塊當(dāng)中，數(shù)據(jù)的發(fā)送方是 ALE端，接受方是 EPCIS 服務(wù)器端，發(fā)送數(shù)據(jù)的過程是由 ALE 提供原始數(shù)據(jù)，并將原始數(shù)據(jù)封裝為XML 文檔格式，以 ALE 報(bào)告的形式發(fā)送， EPCIS 服務(wù)器端接到 ALE 報(bào)告后對(duì) xml文檔進(jìn)行解析，拿到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過一系列的校驗(yàn)后存入數(shù)據(jù)庫。業(yè)務(wù)流程圖如下圖 : 由 ALE端發(fā)送的數(shù)據(jù)是一份完整的 ALE報(bào)告。其中， 報(bào)告是以 XML格式展現(xiàn)出來的。 EPCIS 服務(wù)器端接收數(shù)據(jù)后，對(duì) XML文件進(jìn)行解析得到關(guān)鍵數(shù)據(jù)。得到這些信息后，在 EPCIS 服務(wù)器端會(huì)有一個(gè)校驗(yàn)器來校驗(yàn)數(shù)據(jù)的合法性，從而決定將數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化處理或者丟棄。 圖 22 捕獲 (監(jiān)聽 )模塊的業(yè)務(wù)流程圖 （ 2）核心查詢模塊 核心查詢模塊包括標(biāo)準(zhǔn)查詢接口，查詢控制接口和查詢回調(diào)接口?？蛻舳送ㄟ^這三類接口可以同 EPCIS 服務(wù)器端的 EPC 數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。其中，標(biāo)準(zhǔn)查詢接口是一種通用的查詢接口，而查詢控制接口和查詢回調(diào)接口都是在標(biāo)準(zhǔn)查詢接口的基礎(chǔ)上對(duì)客戶端和服務(wù)器端交 互方式進(jìn)行定制。 13 在核心查詢模塊當(dāng)中，用戶可以用兩種方式來獲得數(shù)據(jù)，第一種是提交一個(gè)查詢請(qǐng)求，由 EPCIS 服務(wù)器端執(zhí)行相應(yīng)的查詢操作，返回客戶端需要的數(shù)據(jù)結(jié)果集。從數(shù)據(jù)由服務(wù)器端到客戶端的交互角度來看，這種方式稱為 “拉動(dòng) ”(pull)，即數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器端，被動(dòng)的由客戶端來查詢。另外一種方式是客戶端對(duì)需要查詢的數(shù)據(jù)進(jìn)行訂閱，定制的內(nèi)容包括關(guān)鍵數(shù)據(jù)，周期，生成查詢報(bào)告的格式。這種方式稱作 “推動(dòng) ”(push)，即客戶端只需要完成訂閱操作，服務(wù)器端就可以根據(jù)客戶端的訂閱內(nèi)容，周期性質(zhì)的生成查詢報(bào)告。 標(biāo)準(zhǔn)查詢接口 :標(biāo)準(zhǔn)查詢接口是和 EPCIS 服務(wù)器直接交互，也就是直接訪問 EPC 數(shù)據(jù)庫的接口，這個(gè)接口不會(huì)暴露出來供客戶端直接調(diào)用，而是作為一種相對(duì)底層的接口，與查詢控制接口和查詢回調(diào)接口結(jié)合在一起使用，來完成客戶端的查詢操作。 查詢控制接口 :查詢控制接口在標(biāo)準(zhǔn)查詢接口的基礎(chǔ)上，對(duì)客戶端的查詢請(qǐng)求進(jìn)行控制?？刂频姆绞娇梢苑譃閷?duì)大量數(shù)據(jù)的查詢控制，對(duì)過度復(fù)雜數(shù)據(jù)的查詢控制，訂閱查詢操作的控制。 ONS服務(wù)器端 （ 1） ONS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ONS的基本作用就是將一個(gè) EPC 映射到一個(gè)或者多個(gè) URI，在這些URI中可以查找 到關(guān)于這個(gè)物品的更多的詳細(xì)信息，通常就是對(duì)應(yīng)著一個(gè)EPCIS 的地址信息。當(dāng)然也可以將 EPC 關(guān)聯(lián)到與這些物品相關(guān)的 web 站點(diǎn)或者其他 Inter資源。 ONS系統(tǒng)是一個(gè)分布式的層次結(jié)構(gòu)。主要由 ONS服務(wù)器， ONS本地緩存 (ONS Cache)，本地 ONS解析器 (Local ONS Resolver)和映射信息這四個(gè)部分組成。 ONS 服務(wù)器是 ONS 系統(tǒng)的核心，用于處理本地客戶端的ONS查詢請(qǐng)求，若查詢成功則返回此 EPC 編碼對(duì)應(yīng)的 EPCIS 映射信息 (服務(wù)地址信息 )。 ONS 服務(wù)器的結(jié)構(gòu)類似于 DNS 服務(wù)器，最頂層的 稱作根ONS 服務(wù)器，根 ONS 服務(wù)器處于 ONS 層次結(jié)構(gòu)中的最高層，然后分層次有子 ONS 服務(wù)器，一般每臺(tái) ONS 服務(wù)器都存儲(chǔ)有一些 EPC 的權(quán)威映射信息和另一些 EPC 的緩存映射信息。 ONS本地緩存可以將經(jīng)常查詢和最近查詢的 “查詢 —應(yīng)答 ”值保存其內(nèi)，這樣可以減少對(duì)外查詢的數(shù)量，提高了本地響應(yīng)效率也減小了 ONS服務(wù)器的查詢壓力。 ONS本地緩存同時(shí)也用于響應(yīng)企業(yè)內(nèi)部 ONS的查詢，這些內(nèi)部 ONS查詢用于物品跟蹤。本地 ONS解算器負(fù)責(zé) ONS查詢前的編碼格式化工作，它將需要查詢的 EPC轉(zhuǎn)換為一個(gè)合法的 URL地址映射信息，而這個(gè) 映射信息，就是 ONS服務(wù)器返回給客戶端的最終結(jié)果，客戶端可以根據(jù)這個(gè)結(jié)果去訪問相應(yīng)的目標(biāo) 14 資源。 ONS主要提供了兩種功能，一是實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品信息或者是其對(duì)應(yīng)的 EPC信息服務(wù)地址信息的存儲(chǔ)，二是通過根 ONS服務(wù)器組成 ONS網(wǎng)絡(luò)體系，提供了對(duì)產(chǎn)品信息的查詢定位以及企業(yè)間的信息交互和共享。 （ 2） ONS和 DNS的關(guān)系 ONS是基于 DNS和 Inter的，它主要的作用就是把一個(gè) EPC 通過解析映射到一個(gè)或者多個(gè) URI，服務(wù)的使用者可以通過這些 URI 來查找物品相應(yīng)的詳細(xì)信息或是訪問相應(yīng)的 EPC 服務(wù)。這意味著在 ONS查詢 過程中，查詢和響應(yīng)格式必須遵照 DNS 的標(biāo)準(zhǔn)，并且查詢的結(jié)果必須是一個(gè)合法的 DNS資源記錄。 由于 ONS系統(tǒng)主要處理電子產(chǎn)品碼與對(duì)應(yīng)的 EPCIS信息服務(wù)器地址的映射管理和查詢，而電子產(chǎn)品碼的編碼技術(shù)采用了遵循 EANUSS 的SGTIN 格式和域名分配方式很相似，因此，完全可以借鑒互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中己經(jīng)很成熟的域名解析服務(wù) (DNS)技術(shù)思想，并利用 DNS構(gòu)架實(shí)現(xiàn) ONS服務(wù)。 （ 3） ONS核心算法 以 64 位的二進(jìn)制 EPC 編碼 01000000000110000010010 01001001000011001001000101010110110010101 為例， ONS 對(duì) EPC 編碼的處理算法如下 : EPC 編碼轉(zhuǎn)化成 8 進(jìn)制整數(shù)，并在頭部添加 “urn:epc:”，轉(zhuǎn)化為 URI格式， urn:epc:。 URI記錄做持久化存儲(chǔ)或者進(jìn)行本地緩存存儲(chǔ)。 URI格式轉(zhuǎn)化成最終的 URL格式，包括以下幾個(gè)步驟 : (l)清除 urn:epc:，得到 (2)清除 EPC 序列號(hào)，得到 (3)顛倒數(shù)列，得到 (4)添加 “.”，得到最終正確的 URL， 。 URL返回給本地服務(wù)器以用于進(jìn)行下一步查詢。 15 第三章 物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)于實(shí)時(shí)信息理論和實(shí)時(shí)信息獲取問題的研究 研究背景 人類社會(huì)的生活和生產(chǎn)方式伴隨著信息技術(shù)革命的發(fā)生而產(chǎn)生了巨大的變化，尤其是互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，瞬間把人與人之間的距離拉近，對(duì)人們的生活、商業(yè)和生產(chǎn)等領(lǐng)域產(chǎn)生了根本性的影響。伴隨著信息存在形式、信息傳遞方式以及人類處理和利用信息的改革所帶來的變化，信息領(lǐng)域正發(fā)生著由互聯(lián) 網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的新一輪技術(shù)革命。 物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)向高級(jí)形態(tài)發(fā)展的產(chǎn)物，在信息交流方式上有著明顯的不同?；ヂ?lián)網(wǎng)從誕生之日起，就開始以一種虛擬和隱匿的方式蔓延到社會(huì)的每一個(gè)角落，形成了一種獨(dú)特的 “互聯(lián)網(wǎng)文化 ”?；ヂ?lián)網(wǎng)本質(zhì)上依然是通過 “0”和 “1”的數(shù)字組合、人機(jī)交互技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人與人之間的信息交流；而物聯(lián)網(wǎng)的愿景則是要實(shí)現(xiàn)物與物以及人與物之間的信息交流和通訊，試圖通過虛擬的信息來影響物理世界。 物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)泛在運(yùn)算（ Ubiquitous Computing）思想的一種擴(kuò)展，其中 Ubiquitous一詞來源于拉丁語，意 為 “存在于任何地方 ”。 Xerox實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Mark Weiser于 1991年首次提出泛在運(yùn)算的概念，描述了一個(gè)何時(shí)何地都可通過合適的終端設(shè)備以不可見的方式連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，獲取個(gè)性化計(jì)算能力的全新信息社會(huì)。除此以外，北美、歐洲、日韓分別提出了普適計(jì)算（ Pervasive Computing）、環(huán)境感知智能（ Ambient Intelligence）和泛在網(wǎng)絡(luò)（ Ubiquitous Network），雖然這些概念與物聯(lián)網(wǎng)不盡相同，但是其內(nèi)在理念都相當(dāng)一致。 物聯(lián)網(wǎng)代表了計(jì)算和通訊技術(shù)的未來發(fā)展方向，與此 同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)本身的發(fā)展也離不開當(dāng)今重要領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。 實(shí)際上，物聯(lián)網(wǎng)概念起源于比爾蓋茨 1995年發(fā)表的《未來之路》，在《未來之路》中，比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當(dāng)時(shí)受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起大家的重視。 隨著技術(shù)不斷進(jìn)步， 2020 年在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（ WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ ITU）發(fā)布了《 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告 2020：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了 “物聯(lián)網(wǎng) ”的概念。報(bào)告指出 “物聯(lián)網(wǎng)是一次技術(shù)的革命，它揭示了計(jì)算和通訊的未來，它的發(fā)展也依賴于一些重要領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)技術(shù)創(chuàng)新：從無線傳感 技術(shù)到納米技術(shù)。借助于 RFID技術(shù)、嵌入式技術(shù)和微納米技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)將世界上的物體從感官上和智能上連接到一起。 16 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給消費(fèi)者、制造商和各類企業(yè)都帶來了巨大的潛力 ”。 2020年 1月 28日，美國總統(tǒng)奧巴馬就職后，在和工商界領(lǐng)袖舉行的圓桌會(huì)議上提出了相應(yīng)的智慧地球的概念，其中也包括這些專家建議美國要形成智慧型的基礎(chǔ)設(shè)施，奧巴馬政府對(duì)此給予了積極的回應(yīng)。應(yīng)該說，物聯(lián)網(wǎng)就是這些所謂智慧型基礎(chǔ)設(shè)施中間的一個(gè)概念。 而我國官方近期對(duì)傳感網(wǎng)的多次提議表示我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也正式提上議事日程，同時(shí)也表明我國物聯(lián)網(wǎng)的 發(fā)展將加快。 2020年 11 月 3日溫家寶總理在在北京人民大會(huì)堂向北京科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的講話，指出要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后 IP 時(shí)代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、邁向信息社會(huì)的 “發(fā)動(dòng)機(jī) ”。 目前，我國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系已形成初步框架，向國際標(biāo)準(zhǔn)