从运营商角度看物联网的技术和发展
林伟
摘 要：以物联网为代表的新兴IT技术，为传统网络运营商带来了机遇和挑战。本文从物联网的技术出发，阐述了物联网的诞生背景、基本要素、体系结构，展望了其与云计算技术的融合的前景，并从运营商的角度出发，分析了运营商在物联网产业链中所能发挥的作用。
关键词：物联网；云计算；结构体系
中图分类号：U692 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）09-0038-02
21世纪以来，互联网技术的不断发展给人们的生活带来了极大的便利和可观的经济效益，物联网技术则是随着互联网的发展应运而生的新型网络技术。它被看作是互联网技术的延伸和扩展，是通信网络的接入网部分或末端网络，通常也被称为“物物相连的互联网”。
对于网络运营商来说，物联网的应用具有广阔的前景。同时，如何最大限度地利用现有通信网络发展物联网业务、降低物联网通信对现有通信网络运营维护的影响、增强通信网络未来的竞争力，就成为摆在各网络运营商面前的重要课题。
1 物联网的基本概念
根据国际电信联盟（ ITU） 发布的ITU 互联网报告，物联网（IOT， Internet of things）是通过二维码识读设备、射频识别（RFID） 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
按照国际电信联盟（ ITU）的定义 ，物联网主要解决物品到物品，人到物品 ，人到人之间的互连。它把目前网络所实现的M2M（Man to Man、Man to Machine、Machine to Machine）的互联通过传感技术扩大到了更广阔的范围。
2 物联网的关键技术
在物联网应用中有着若干项关键技术，涵盖RFID识别、传感器、传感网络、嵌入式系统以及传输数据计算等诸多技术领域。
2.1射频识别RFID。RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的一种非接触式自动识别技术[3]。它能形成物联网的感知节点，其终端接入通信网络，即可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。
2.2传感技术。感知与标识均是物联网的基础。利用射频识别（RFID）、Zigbee、Zigwave、蓝牙、WiFi等传感设备能实现对物品的视音频、标签、物理信息等数据的采集。
2.3嵌入式系统技术。在目前，嵌入式系统已广泛用于各类物理设备中，对于利用计算技术监测和控制物理设备行为的嵌入式系统，国际上称之为信息物理系统（CPS）。
2.4通信技术与数据计算。网络是物联网信息传递和服务的承载平台，云计算则是建立物联网服务平台的有力支撑。
3 物联网的体系结构
以ITU-T在Y.2002的建议中描述的USN高层结构作为基础，物联网的体系结构自下而上可以分为感知层、接入层、基础骨干层、网络中间件、应用层五个层次。
感知层主要是应用多种传感设备，如射频识别（RFID）、Zigbee、Zigwave、蓝牙、WiFi等无线和有线传感设备，主要实现物品的信息采集、捕获和识别功能。
接入层包括多种有线和无线网络的接入，由一些网关和汇聚节点组成，为物联网终端提供至骨干网络的接入功能和移动性管理。
网络层相当于物联网的核心中枢，是基于IP的统一、高性能、可扩展的NGN网络，支持异构接入和终端的移动性。
中间件由负责大规模数据采集与处理的软件组成，根据网络层传输来的数据，进行应用程序的处理加工，实现智能控制。
应用层主要提供与物联网息息相关的应用服务，它涉及未来各个行业，将有效使用物联网以提高生产和生活的效率。
综上所述，信息感知、信息传输和信息的应用处理，是物联网的基本要素。由于USN体系结构按照功能层次比较清楚地定义和划分了物联网的组成，因此目前被国内工业与学术界广泛接受。
4 物联网和云计算技术
随着业务应用数量的增加，物联网对计算也提出了更高的要求，而作为通过网络提供可伸缩的廉价分布式计算能力的云计算则具备了这些服务于物联网的条件。
“云”是一种资源平台，是存在于互联网上的服务器集群上的资源；云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能根据需要获取计算力、存储空间和信息服务，以按需即取的服务形式交付给用户。物联网运营平台的功能和性能需求，决定了其具备云计算的特征：
（1）对资源有大规模、海量需求。物联网运营平台需要存储数以亿计的传感设备在不同时间采集的海量信息，并对信息进行汇总、拆分、统计、备份；利用云计算的资源池化和泛在接入的特点，分布式的存储能让云环境下的多个服务器实现资源的存储和管理需求。
（2）资源负载变化大。不同行業应用的资源负载不同，峰值负载、闲时负载、正常负载差距明显。利用云计算的弹性服务特点，能根据企业的实际情况动态分布资源，能够综合运用Mapreduce等技术进行任务分割、分布式计算，从而满足用户应付峰值时间的使用需求。
（3）以服务方式提供计算能力。从物联网的运营角度来看，不同行业应用的计算控制需求存在一致性，都需要对海量信息进行数据分析处理。这部分可从行业中剥离出来，以平台服务的方式提供给用户。利用云计算的按需服务和服务可计费特点，大量用户在共享同一堆栈的计算资源，而各个用户又具有服务和收取费用的独立性。
物联网运营平台架构是面向各行各业、大数据量、高性能计算的信息处理系统。借助云计算的优势，通过引入云基础设施形成资源池、建立云平台实现分布式存储和计算、强化云应用实现多租户资源共享、引进弹性资源伸缩机制的云管理等手段，吸引更多的行业用户参与进来，可以达到促进物联网资源更新、进入良性发展循环的效果。
5 物联网为运营商带来的机遇和挑战
从运营商的角度，关注类似物联网等应用最早的是M2M，中国移动在2004年就开始开发M2M业务。M2M业务是物联网的雏形，是被电信运营商普遍认可的物联网在现阶段的主要形式。随着物联网概念的不断升温，传感网被逐渐引入，当网络运营商不再将传感网看作用户设备，而是将其作为通信网络终端节点向下延伸的毛细网络，同时积极向物联网的计算控制单元延伸时，运营商才能掌控物联网的核心、主导其未来的发展。
如前所述，信息感知、信息传递和信息处理，是物联网的基本要素。感知层由传感设备进行信息的采集和标识，而在信息传递、信息处理中，运营商将发挥自身的网络、集成等优势，在物联网产业链的背景下，提供以下的应用服务：
（1）基础网络服务。安全可靠的接入与承载网络是运营商的核心价值所在。目前很多物联网都还处于孤立系统的阶段，运营商如能主导感知设备的大规模入网，将进一步有利于物联网实现异构网络融合。
（2）行业的集成服务。物联网的运营平台需要具備第三方行业的集成能力，能够满足不同行业应用的差异化性能需求。基于这一条件，运营商可将已有的基础电信业务能力与物联网应用相结合，从信息流的传输者演变为应用服务的聚合者。
（3）云计算服务。云计算模式是海量智能信息处理的重要手段。积极跟踪云技术和应用，建立能提供云计算服务的数据中心，并实现电信云和IT云的结合，将推动运营商逐步成为云计算服务的提供者。
（4）完善的支撑系统。运营商应建立一套运营服务体系，充分发挥其业务管理和运营支撑能力。
6 结语
从物联网自身演进需求来看，它必然会从孤立的、局域的垂直应用阶段发展到泛在的、联网的协同应用阶段，通信网络和电信运营商要主导物联网的发展，就需要在未来构建物联网的运营平台，掌控其计算控制能力、集成产业链，为企业和用户提供全面的电信级物联网运营服务。
我国的网络运营商如能利用已有的3G移动网、宽带互联网上的技术优势，克服技术难点，完善的服务体系和能力，就能逐步从提供简单的网络传输通道转向能提供物联网发展所需的计算和控制能力。这一角色的转变，将会为物联网的发展起到有力的推动作用，并引导运营商在物联网产业链中占据重要的地位。
参考文献：
[1] 朱洪波等. 物联网的技术思想与应用策略研究 通信学报 2010 第31卷第11期
[2] 沈苏彬等. 物联网的体系结构与相关技术研究 南京邮电大学学报 2009 第29卷第6期
[3] 郝锋钢. 物联网发展对通信网络的影响 中国有线电视 2012
[4] 陈海明等. 物联网体系结构与实现方法的比较研究 计算机学报 2013 第36卷第1期
[5] 赵钧. 构建基于云计算的物联网运营平台 电信科学 2010
[6] 唐雄燕. 电信运营商的云计算与物联网的发展策略 中兴通讯技术 2011 第17卷第2期
