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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀
一、 前言
物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things) 顧名思義,是實(shí)現(xiàn)物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。IoT在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信之后的又一次重大變革。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的一種延伸和拓展,本質(zhì)上就是互聯(lián)網(wǎng)的一部分,通過信息傳感設(shè)備,如射頻識別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)系統(tǒng)、GPS、智能掃描儀、氣體感應(yīng)器等,按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,賦予物體感知能力,并通過接口將互聯(lián)網(wǎng)與大量物體連接起來,從而進(jìn)行信息交換和通信,實(shí)現(xiàn)智能化物體識別、定位、跟蹤以及監(jiān)控和管理,甚至實(shí)現(xiàn)人類與自然環(huán)境的融合。
早在1999年物聯(lián)網(wǎng)的概念就已經(jīng)被提出,到2012年中國第一個物聯(lián)網(wǎng)五年規(guī)劃――《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》頒布,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被貼上“中國式”標(biāo)簽。
隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展,其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被深入研究并取得重大成果,但缺乏總結(jié)分析。本文主要分析了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié),論述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景和挑戰(zhàn),最后對全文進(jìn)行了總結(jié)。
二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)今計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息科學(xué)技術(shù)的研究熱點(diǎn),具有海量信息,多種接入設(shè)備,智能化物物交互的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)的成功依賴于多種技術(shù)的融合,主要包括物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù),統(tǒng)一識別與識別技術(shù),網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及安全隱私保護(hù)技術(shù)。
1、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)主要包括感知層,網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,它要求用戶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有可擴(kuò)展性,可靠性,自組織性和用戶公平性。感知層即利用射頻識別(RFID),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)識別物體并讀取該物體的相關(guān)信息,讀取的相關(guān)信息反映物體自身的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息傳輸,信息處理和服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化的重要環(huán)節(jié),并通過與移動通信網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)或其它專網(wǎng)相結(jié)合,將物體的信息準(zhǔn)確地實(shí)時傳遞出去。應(yīng)用層直接為用戶終端提供服務(wù),把感知層得到的信息進(jìn)行處理,從而實(shí)現(xiàn)智能化物體識別,定位,跟蹤,監(jiān)控和管理。
2、統(tǒng)一識別和識別技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的一大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)物體與物體之間的信息交換,即每個物體都應(yīng)該是獨(dú)立的,因此物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該能夠反映每個物體自身的特點(diǎn)。統(tǒng)一識別和識別技術(shù)應(yīng)該包括射頻識別(RFID),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。射頻識別技術(shù)類似于條碼掃描,RFID的主要功能是非接觸式識別,即不需通過機(jī)械或光學(xué)在識別系統(tǒng)和識別物體之間建立接觸,就可以通過無線電技術(shù)識別物體并讀取其靜態(tài)信息。對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,了解特定物體的動態(tài)信息也很關(guān)鍵,因此依賴于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來探測物體的動態(tài)改變,也縮小了生活實(shí)際與網(wǎng)絡(luò)虛擬之間的差距。在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天,微型化技術(shù)和納米技術(shù)也將快速融入物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),這意味著越來越小的物體將與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連接。
3、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信具有通信量大和范圍廣的特點(diǎn),它為各種硬件技術(shù)包括射頻識別,無線傳感器系統(tǒng)的控制提供操作平臺,并通過移動通信網(wǎng)絡(luò),衛(wèi)星通信等方式實(shí)現(xiàn)識別系統(tǒng)和需識別物體端到端的連接。在網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上,方便用戶對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效的管理,降低用戶操作物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜度,且實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的最優(yōu)化,滿足了海量通信的需求?,F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還引入了云計算技術(shù)和自組織組網(wǎng)管理技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)調(diào)各個部分的任務(wù)管理和分配,提高網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量。
4、安全隱私保護(hù)技術(shù)
安全隱私保護(hù)技術(shù)可以為物置信息或數(shù)據(jù)提供安全性和保密性,阻止用戶未經(jīng)授權(quán)信息的訪問,保護(hù)個人隱私和商業(yè)機(jī)密等內(nèi)容。安全隱私保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還需要其他技術(shù)的支持,如云計算保護(hù)技術(shù),數(shù)據(jù)加密和保護(hù)技術(shù),用戶身份驗證技術(shù)等。
三、我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題
自2010年我國將物聯(lián)網(wǎng)寫入發(fā)展戰(zhàn)略和第十二和五年規(guī)劃,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了很快的發(fā)展。到2012年第一個關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的五年計劃《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》頒布,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了高度的重視和完善。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為我們的生活帶來了很大的便利,但依然存在一些問題。為了讓物聯(lián)網(wǎng)真正地實(shí)現(xiàn)在物與物,人與物之間暢通無阻的交流,目前應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)仍然需要不斷地完善。主要存在以下幾個問題:
1.物聯(lián)網(wǎng)缺少物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。我國各行各業(yè)都積極加入到物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中,但各領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)業(yè)分散,不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián),這都是國家沒有統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果,且物聯(lián)網(wǎng)想要實(shí)現(xiàn)海量信息的處理和物物相連,也需要統(tǒng)一的編碼和統(tǒng)一的尋址。
2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展技術(shù)問題。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要多技術(shù)融合和多學(xué)科交叉,因此容易遇到技術(shù)瓶頸。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)和融合,以及如何處理和儲存海量的信息,都是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中存在的問題。
3.物聯(lián)網(wǎng)的安全性問題。物聯(lián)網(wǎng)涉及范圍無處不在,個人隱私,商業(yè)機(jī)密,甚至于國家政治軍事等信息,如果被泄露后果不堪設(shè)想。因此如何保證信息安全問題也是我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要面臨的挑戰(zhàn)。
4.物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)可行性。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要大量的資金投入,而用戶的接受度和投Y回報等問題都是無法估算的,且如何使用戶自覺維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)的問題也是亟待解決的。
四 、物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展理念
我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)該在物與物互聯(lián)互通的共性上及時制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),采取開放的態(tài)度,完善國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)與國際物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián),實(shí)現(xiàn)快速與國際物聯(lián)網(wǎng)對接。循環(huán)物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,循環(huán)經(jīng)濟(jì)可以把握物體和資源在配置上的合理性,從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念,物聯(lián)網(wǎng)的智能化很大程度上避免了資源的浪費(fèi),“綠色,環(huán)保,節(jié)能,低碳經(jīng)濟(jì)”是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢,隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入,各個行業(yè)可以節(jié)省人力物力,實(shí)現(xiàn)環(huán)境資源的高效利用。
五、 結(jié)束語
本文分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題與挑戰(zhàn),并且提出了物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展理念。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了物與物,人與物的信息傳遞方式,實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的處理,信息傳遞的高效性和便捷性。我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究也處于世界物聯(lián)網(wǎng)研究的前列,因此我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究人員應(yīng)該抓住此時的機(jī)遇,爭取突破物聯(lián)網(wǎng)目前發(fā)展遇到的問題,從而帶動我國信息產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]錢志鴻等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J].電子學(xué)報,2012年,40(5)
[2]劉錦等.我國物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].企業(yè)經(jīng)濟(jì),2013年,(3)
【關(guān)鍵詞】 煙用物資 射頻識別技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)
一、引言
隨著我國兩型(資源節(jié)約型、環(huán)境友好型)農(nóng)業(yè)的提出以及煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn),煙葉的精準(zhǔn)種植、精益生產(chǎn)、精細(xì)管理(可稱之為煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化“大三精戰(zhàn)略”)已成為未來發(fā)展的必然趨勢。為了提高種煙土地產(chǎn)出率,保障煙葉質(zhì)量安全,農(nóng)業(yè)部于2013年開始計劃試點(diǎn)推廣烤煙生產(chǎn)煙用物資物聯(lián)網(wǎng)。貴州作為全國煙葉第二大產(chǎn)區(qū),正在對此進(jìn)行積極的探索。
從當(dāng)前國內(nèi)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性物資的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)來看,大都是以射頻識別即RFID(Radio Frequency IDentification)為基礎(chǔ)的。最早提出煙用物資物聯(lián)網(wǎng)的是美國國家通信和信息管理局(National Telecommunications & Information Administration,簡稱NTIA),該機(jī)構(gòu)在2006年的報告《在網(wǎng)絡(luò)中落伍:走向數(shù)字化》中指出,利用RFID對物資進(jìn)行數(shù)字化編碼,通過計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和云端服務(wù)器建立物聯(lián)網(wǎng),從而管理和控制物資,可以大幅提高生產(chǎn)效率,這對于信息時代的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。此后,該問題也引起了經(jīng)合組織(Organization for Economic Cooperation and Development ,簡稱OECD)的關(guān)注。OECD在2007年的報告《理解數(shù)字鴻溝》中指出,RFID是農(nóng)業(yè)信息化的基礎(chǔ)技術(shù),利用它能夠構(gòu)建起企業(yè)的物資物聯(lián)網(wǎng),從而提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。新西蘭經(jīng)濟(jì)發(fā)展部報告《電子商務(wù)在新西蘭:一項對企業(yè)使用互聯(lián)網(wǎng)情況的調(diào)查》(2008),認(rèn)為RFID和私有云技術(shù)在煙用物資管理中推行,對于新西蘭未來煙草產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有戰(zhàn)略性的作用,可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、物流配送、質(zhì)量監(jiān)管全方位一體化。
二、貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計
根據(jù)國際電信聯(lián)盟(ITU)的定義,物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備,實(shí)時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息,與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò),其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接,方便識別、管理和控制。
1、貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資管控現(xiàn)狀
煙用物資主要包括煙葉種植用的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)地膜、分揀袋、種子五大類三百多小類,貴州省每年用量為1000萬噸以上,總價值2.8億元以上,數(shù)量和金額都很大。要將貴州全省的煙用物資統(tǒng)一管理,是一項異常龐大和煩瑣的工作,除了在供應(yīng)環(huán)節(jié)要進(jìn)行物資生產(chǎn)批次、出廠日期等信息的寫入和讀取外,還需要在物流、倉儲、發(fā)放等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行信息的跟蹤確認(rèn),從而全面系統(tǒng)地保障物資的質(zhì)量以及最終產(chǎn)品――煙葉的安全。
據(jù)筆者實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前貴州全省九個地市下轄的上百個煙葉種植基地單元中,有七成已經(jīng)建成了煙用物資管理信息系統(tǒng),但仍然停留在“人敲鍵盤錄入數(shù)據(jù)”的低層次信息化水平;另外還有近三分之一的基地單元還是手工用筆填寫記錄數(shù)據(jù)的,根本談不上信息化基礎(chǔ)。長期以來,全省大部分基地單元煙用物資管理較為粗放,存在著煙用物資運(yùn)輸數(shù)量錯誤、倉儲時間過長、發(fā)放不精準(zhǔn)等問題,容易導(dǎo)致煙用物資大量浪費(fèi)和出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患。
要解決上述問題,關(guān)鍵在于兩點(diǎn):一是要構(gòu)建煙用物資身份識別系統(tǒng),二是要構(gòu)建煙用物資質(zhì)量追溯系統(tǒng)。
2、貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資身份識別系統(tǒng)設(shè)計
貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資身份識別系統(tǒng)應(yīng)提供對每一單位物資(如每一袋化肥、每一箱農(nóng)藥)的全生命周期統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的物資生產(chǎn)、物流、倉儲、發(fā)放整個業(yè)務(wù)流程的數(shù)據(jù)讀/寫管理操作。
(1)烤煙生產(chǎn)煙用物資生產(chǎn)階段。把RFID標(biāo)簽貼到每一單位物資上,然后通過寫碼器將生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息(煙用物資生產(chǎn)廠家、批次、檢驗證號、合同號等)寫入RFID標(biāo)簽中,確保煙用物資供應(yīng)鏈源頭的質(zhì)量安全,實(shí)現(xiàn)煙用物資身份的統(tǒng)一認(rèn)證,為數(shù)據(jù)傳輸/存儲加密等工作提供保障,避免通過假冒物資生產(chǎn)廠家、偽造合同表單等方式欺騙煙葉種植單位。
(2)烤煙生產(chǎn)煙用物資物流階段。在裝車、運(yùn)輸途中、卸貨時再對RFID標(biāo)簽增加寫入物流數(shù)據(jù)信息(煙用物資裝車責(zé)任人、運(yùn)輸工具編號、起點(diǎn)終點(diǎn)、溫濕度、是否變質(zhì)、卸貨責(zé)任人、是否安全完整卸貨、是否按時按路線到達(dá)等),并帶有火災(zāi)、水災(zāi)、污損與變質(zhì)等“異常報警”功能。將貼有RFID標(biāo)簽的煙用物資放置于天線射頻讀取器電磁場范圍內(nèi),就能夠自動準(zhǔn)確地讀取到相關(guān)數(shù)據(jù)信息,而不用像紅外條碼標(biāo)簽?zāi)菢右殖置闇?zhǔn)讀取,不但能減少操作時間,提高裝卸速度,而且可以減少因人工干預(yù)數(shù)據(jù)采集而帶來的效率降低和產(chǎn)生差錯以及糾錯的成本;射頻識別技術(shù)能同時處理30―50個標(biāo)簽,從而使企業(yè)能夠在不增加管理成本的前提下,大幅度提高管理精細(xì)度,讓整個作業(yè)過程實(shí)時透明。
(3)烤煙生產(chǎn)煙用物資倉儲階段。在倉庫門口對每一單位物資的RFID標(biāo)簽寫入倉儲數(shù)據(jù)信息(入庫時間、入庫責(zé)任人、物資存放的庫房號、貨架號、是否污損與變質(zhì)、出庫責(zé)任人、出庫時間等)。RFID標(biāo)簽的識讀,不需要以目視可見為前提,因為它不依賴于可見光,因而可以在那些條碼技術(shù)無法適應(yīng)的惡劣環(huán)境下使用,如高粉塵污染、野外等,這樣能進(jìn)一步擴(kuò)大自動識別技術(shù)的應(yīng)用范圍。RFID標(biāo)簽?zāi)軐⑿畔鬟f到10―20米范圍內(nèi)的射頻讀寫器上,倉庫和車間不再需要使用手持條形碼讀卡器對元器件和在制品進(jìn)行逐個掃描條碼,這在一定程度上減少了遺漏的發(fā)生,并大幅提高了工作效率。對于種煙季節(jié)煙用物資頻繁的出入庫操作來說,RFID可以同時讀取大量的射頻識別標(biāo)簽,從而大幅提高出入庫工作效率。
(4)烤煙生產(chǎn)煙用物資發(fā)放階段。在煙草種植季節(jié),煙草種植單位從倉庫中提出物資,組織物資調(diào)運(yùn),并最終交到服務(wù)社或者種煙農(nóng)民的手上。首先,在安排調(diào)運(yùn)時對每一單位物資的RFID標(biāo)簽寫入提取與調(diào)運(yùn)數(shù)據(jù)信息(提取與調(diào)運(yùn)責(zé)任人、調(diào)運(yùn)物資去向、驗收人、驗收日期、保管時間和地點(diǎn)等);然后,服務(wù)社或煙農(nóng)領(lǐng)用物資并在RFID標(biāo)簽中寫入領(lǐng)用數(shù)據(jù)信息(領(lǐng)用人身份證號碼、服務(wù)社或煙農(nóng)編號、領(lǐng)用日期、物資使用煙田編號等)。
綜上所述,在烤煙生產(chǎn)煙用物資生產(chǎn)、物流、倉儲、發(fā)放等環(huán)節(jié)寫入并存儲關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)信息,物資管理者可以為每一單位物資分配一個唯一標(biāo)識的“身份證”條碼(這種“身份證”條碼是通過逐級編碼和加密算法產(chǎn)生的沒有任何邏輯關(guān)系且無法逆向破譯的一組數(shù)字),這些身份識別數(shù)據(jù)可以實(shí)時傳輸?shù)椒?wù)器中,煙葉管理處、省市縣站四級煙葉生產(chǎn)收購單位和煙農(nóng)都可以利用私有云技術(shù)在手機(jī)、PAD或PC上查詢到整個生產(chǎn)和流通信息,而無須下載客服終端,既方便又快捷,還節(jié)約了大量硬件終端設(shè)備和相關(guān)機(jī)房建設(shè)經(jīng)費(fèi)。
3、貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資質(zhì)量追溯系統(tǒng)設(shè)計
可追溯的定義為通過記錄的標(biāo)識對某個實(shí)體的歷史用途或者位置予以追蹤的能力,即利用已有的唯一對實(shí)體對應(yīng)的記錄標(biāo)識追溯產(chǎn)品的歷史應(yīng)用情況、所在位置或者類似產(chǎn)品活動的能力。貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資質(zhì)量追溯系統(tǒng),是在每一單位物資有唯一標(biāo)識的“身份證”條碼基礎(chǔ)上,將物資在生產(chǎn)和流通各個環(huán)節(jié)采集記錄的信息串連起來,建立起“一物一檔”的電子文檔記錄,使得物資使用者(煙農(nóng))和物資監(jiān)管單位(煙草企業(yè))可“逆向追溯”物資與質(zhì)量安全有關(guān)的數(shù)據(jù)信息,從而達(dá)到全面系統(tǒng)地精細(xì)化管理物資的目的。
(1)貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資質(zhì)量安全建模架構(gòu)。只有從物資的生產(chǎn)源頭、物流運(yùn)輸、倉儲保管到發(fā)放過程中的每一個環(huán)節(jié)都把好質(zhì)量關(guān),才能建立起一套完整的物資質(zhì)量安全模型。首先要按照“一物一檔”的方式建立起物資質(zhì)量安全檔案;其次在各個關(guān)鍵點(diǎn)要遵守相關(guān)國家安全標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范,確?!八陌补こ獭保ǔ鰪S安全、物流安全、倉儲安全、發(fā)放安全)不打折扣。
(2)貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資質(zhì)量安全建模之“四安工程”。第一,出廠安全是保證物資質(zhì)量安全的第一道關(guān)卡,煙用物資廠家必須按照國家制定的質(zhì)量安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn),通過出廠自檢或委托國家質(zhì)檢部門進(jìn)行檢驗,并建立好安全出廠數(shù)據(jù)庫。第二,物流安全是保證物資質(zhì)量安全的第二道關(guān)卡,煙用農(nóng)藥、化肥等事關(guān)香煙吸食者的健康,這些物資在運(yùn)輸過程中有可能會受到有毒有害物質(zhì)的污染,為吸食者的健康埋下隱患,因此必須通過RFID和GPS技術(shù)做好物流安全控制,確保物流全程監(jiān)控。第三,倉儲安全是保證物資質(zhì)量安全的第三道關(guān)卡,應(yīng)對貴州全省煙用物資倉庫、貨架和托盤進(jìn)行統(tǒng)一編碼,科學(xué)安全保管和出入庫,減少物資變質(zhì)過期。第四,發(fā)放安全是保證物資質(zhì)量安全的最后一道關(guān)卡,應(yīng)保證煙葉站按“基地單元”一對一發(fā)放物資,確保每一單位物資真正“完好無缺”地用到煙田里。
物資使用者(煙農(nóng))和物資監(jiān)管單位(煙草企業(yè))可以通過貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資質(zhì)量追溯系統(tǒng),逆向追溯出廠檢測信息、物流記錄信息、倉儲檢測信息以及發(fā)放記錄信息。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以使物資監(jiān)管單位在煙用物資生產(chǎn)加工流通過程中實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)出有記錄,流通可跟蹤,責(zé)任可追溯,召回有針對”的精準(zhǔn)管理,不但能夠提高煙葉這一“吸食品”的質(zhì)量安全系數(shù),而且能為煙草企業(yè)提升勞動生產(chǎn)率和品牌知名度打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
烤煙生產(chǎn)煙用物資是煙草業(yè)重要的生產(chǎn)資料,是煙草業(yè)第一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的主要投入,我國每年投入到煙用物資上的資金高達(dá)2100多億元,如何規(guī)范、高效地管理煙用物資已經(jīng)成為亟待解決的問題。
圍繞國家局“卷煙上水平”和“建設(shè)一體化數(shù)字煙草”的要求,為進(jìn)一步整合信息資源,為“十二五”煙草行業(yè)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式提供信息支撐和保障,本文研究了貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資物聯(lián)網(wǎng)。通過建立起來的貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資物聯(lián)網(wǎng),物資使用者(煙農(nóng))和物資監(jiān)管單位(煙草企業(yè))可以根據(jù)每一單位物資在生產(chǎn)和流通各個環(huán)節(jié)采集和記錄的數(shù)據(jù)對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行追蹤溯源的操作,實(shí)時在線查詢物資“來龍去脈”的電子文檔記錄。
貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資物聯(lián)網(wǎng)能夠真正實(shí)現(xiàn)需求上報精細(xì)化、物流倉儲精細(xì)化、發(fā)放監(jiān)管精細(xì)化(可稱之為貴州煙用物資管理現(xiàn)代化“小三精戰(zhàn)略”),未來一定可以為煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。
(注:資助項目:2013年度貴州省科技廳、貴州財經(jīng)大學(xué)聯(lián)合基金軟科學(xué)項目“貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資質(zhì)量安全追溯物聯(lián)網(wǎng)研究及應(yīng)用”(黔科合體R字[2013]LKC2016號);中國煙草總公司貴州省公司科技項目“貴州烤煙生產(chǎn)煙用物資使用管理研究”(201224)。)
【參考文獻(xiàn)】
[1] National Telecommunications and Information Administration. Falling Through the Net:Toward Digital Inclusion[R]. Washington D.C.,U.S.A.:NTIA,2006.
[2] Organization for Economic Cooperation and Development. Understanding the Internet of Things [R].Paris,F(xiàn)rance: OECD,2007.
[3] Ministry of Economic Development. Electronic Commerce in New Zealand:A Survey of Business Use of the Internet [R].Wellington, New Zealand:Ministry of Economic Development,2000.
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng); 安全需求; 感知層
中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)01-0029-03
隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展,一種新的網(wǎng)絡(luò)——物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生,物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、傳感器節(jié)點(diǎn)等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。它是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)絡(luò)之后,全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的核心是完成物體信息的可感、可知、可傳和可控。它給高速信息化生活帶來了極大的便利,但與此同時,物聯(lián)網(wǎng)的安全問題也給人們帶來了極大的挑戰(zhàn),因為物聯(lián)網(wǎng)的安全直接關(guān)系到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的推廣。
目前,物聯(lián)網(wǎng)安全問題已經(jīng)成了人們關(guān)注的焦點(diǎn),研究物聯(lián)網(wǎng)的安全具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。文獻(xiàn)[2-5]都從物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和體系架構(gòu)入手,強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性,并從物聯(lián)網(wǎng)的多層結(jié)構(gòu)出發(fā)分析各層的安全需求以及具有可行性的一些安全措施。但文獻(xiàn)均停留在概括性分析層面,并沒有深入探討物聯(lián)網(wǎng)安全的核心技術(shù),而且對相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的普遍性沒有進(jìn)行分析評論。
本文在討論了物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上,分析了物聯(lián)網(wǎng)的安全需求,并對物聯(lián)網(wǎng)安全的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,希望為建立可靠安全的物聯(lián)網(wǎng)體系提供一定的參考作用。
1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)作為一種龐大復(fù)雜的聚合性系統(tǒng),具備三個顯著特征,一是各種感知技術(shù)的全面應(yīng)用,即利用RFID、傳感器、二維碼等不同類型的感知技術(shù),按一定頻率周期性的采集物體的信息;二是建立基于互聯(lián)網(wǎng)的多網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳遞;三是具有智能處理能力,物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合,利用數(shù)據(jù)挖掘、模式識別、云計算等各種智能計算技術(shù),對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理,對物體實(shí)施智能控制。
目前,在業(yè)界,EPCGlobal物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是最具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)之一[6]。它將物聯(lián)網(wǎng)大致劃分為三個層次,底層是具有全面感知能力的感知層,第二層是進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)層,最上層則是面向用戶的應(yīng)用層,如圖1所示。
在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中,下層是為上層服務(wù)的,每一層都有自己的功能,具體描述如下。
感知層的主要功能是識別物體和采集信息。它一般包括數(shù)據(jù)采集和短距離數(shù)據(jù)通信兩個子層。首先數(shù)據(jù)采集子層通過傳感器、二維碼、RFID等不同類型的技術(shù)獲取物理世界中的數(shù)據(jù)信息;然后短距離數(shù)據(jù)通信子層通過藍(lán)牙、紅外、ZigBee等短距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)或接入廣域承載網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是將感知到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全可靠的傳輸。它是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,對多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合和擴(kuò)展,利用多種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將來自感知層的數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用層。
應(yīng)用層的主要功能是將感知和傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,并通過多種方式進(jìn)行人機(jī)交互,它是物聯(lián)網(wǎng)的終極目標(biāo),也是物聯(lián)網(wǎng)作為深度信息化網(wǎng)絡(luò)的重要體現(xiàn)。它一般包括應(yīng)用程序和終端設(shè)備兩個子層。
2 物聯(lián)網(wǎng)安全需求
物聯(lián)網(wǎng)不同于現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò),其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,系統(tǒng)更龐大,因而存在著不同于現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)更多的安全問題。由于物聯(lián)網(wǎng)在很多場合都使用無線傳輸技術(shù),這種傳輸方式使傳輸?shù)男畔⑻幱谕耆_暴露的狀態(tài),很容易被竊取和干擾,這將直接影響到物聯(lián)網(wǎng)體系的安全。同時物聯(lián)網(wǎng)還可能帶來許多個人隱私泄露。雖然相繼推出了一些安全技術(shù),如防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、PKI 等等,
但物聯(lián)網(wǎng)的研究與應(yīng)用才剛剛起步,很多的理論與關(guān)鍵技術(shù)有待完善和突破,特別是與互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)存在一些特殊的安全問題,下面將從物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)來分析物聯(lián)網(wǎng)的安全需求。
2.1感知層安全需求
在最底層的感知層,由于傳感器節(jié)點(diǎn)受到能量和功能的制約,其安全保護(hù)機(jī)制較差,并且由于傳感器網(wǎng)絡(luò)尚未完全實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,其中消息和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[7],從而無法提供一個統(tǒng)一完善的安全保護(hù)體系。因此,傳感器網(wǎng)絡(luò)除了可能遭受同現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相同的安全威脅外,還可能受到惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被監(jiān)聽或破壞、數(shù)據(jù)的一致性差等安全威脅。
2.2網(wǎng)絡(luò)層安全需求
由于物聯(lián)網(wǎng)中的通信終端呈指數(shù)增長,而現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)承載能力有限,當(dāng)大量的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)時,將會給通信網(wǎng)絡(luò)帶來更多的安全威脅。首先,大量終端節(jié)點(diǎn)的接入肯定會帶來網(wǎng)絡(luò)擁塞,而網(wǎng)絡(luò)擁塞會給攻擊者帶來可趁之機(jī),從而對服務(wù)器產(chǎn)生拒絕服務(wù)攻擊;其次,由于物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小,一般不會采用復(fù)雜的加密算法來保護(hù)數(shù)據(jù),從而可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中遭到攻擊和破壞;最后,感知層和網(wǎng)絡(luò)層的融合也會帶來一些安全問題。
2.3應(yīng)用層安全需求
物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,滲透到了現(xiàn)實(shí)中的各行各業(yè),由于物聯(lián)網(wǎng)本身的特殊性,其應(yīng)用安全問題除了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中常見的安全威脅外,還存在更為特殊的應(yīng)用安全問題。。在實(shí)際應(yīng)用中,大量使用無線傳輸技術(shù),而且大多數(shù)設(shè)備都處于無人值守的狀態(tài),使得信息安全得不到保障,很容易被竊取和惡意跟蹤。而隱私信息的外泄和惡意跟蹤給用戶帶來了極大地安全隱患。
3 物聯(lián)網(wǎng)安全關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)作為多網(wǎng)融合的聚合性復(fù)雜系統(tǒng),比互聯(lián)網(wǎng)面臨更多的安全問題,而且其安全問題涉及到網(wǎng)絡(luò)的不同層次,雖然現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制可以解決部分的安全問題,但更多的安全問題還是需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的安全機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)或完善,或者提出全新的安全機(jī)制[8]。針對物聯(lián)網(wǎng)中新的安全需求,下面對物聯(lián)網(wǎng)中的若干關(guān)鍵安全問題進(jìn)行了深入的分析和研究。
3.1認(rèn)證機(jī)制
現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證機(jī)制主要考慮的是人與人之間的通信安全,在一定程度上并不適用于物聯(lián)網(wǎng)。對于物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)證機(jī)制,應(yīng)該根據(jù)業(yè)務(wù)的歸屬分類考慮是否需要進(jìn)行業(yè)務(wù)層的認(rèn)證,如果是由運(yùn)行商提供的業(yè)務(wù),并且能夠提供可靠地業(yè)務(wù)運(yùn)行平臺,或者是業(yè)務(wù)本身對數(shù)據(jù)的安全性要求不高,則可以不進(jìn)行業(yè)務(wù)認(rèn)證。如果是由第三方提供的業(yè)務(wù),并且不能保證業(yè)務(wù)層的數(shù)據(jù)安全,或者業(yè)務(wù)本身對數(shù)據(jù)的安全性要求較高,則需要進(jìn)行業(yè)務(wù)認(rèn)證。
3.2密鑰管理
在物聯(lián)網(wǎng)的安全體系中,為保證節(jié)點(diǎn)間的通信安全,必須采取一定的安全措施。在所有的安全機(jī)制中,密鑰是系統(tǒng)安全的基礎(chǔ),是網(wǎng)絡(luò)安全及信息安全保護(hù)的關(guān)鍵[9]。物聯(lián)網(wǎng)中有限的軟硬件資源,對密鑰管理提出了更高的要求。因此,物聯(lián)網(wǎng)中密鑰管理方案的設(shè)計,既要能夠適應(yīng)復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,又要能夠便于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商控制管理網(wǎng)絡(luò)。目前關(guān)于密鑰管理協(xié)議的研究主要有兩個方向,一是基于對稱密鑰體制的密鑰管理協(xié)議;二是基于非對稱密鑰體制的密鑰管理協(xié)議。前者雖然能滿足基本的安全需求,但是其抗攻擊能力較弱。而后者雖然安全性能更好,但是其復(fù)雜度較高、開銷大。所以,物聯(lián)網(wǎng)的密鑰管理主要需要考慮兩個問題:一是如何構(gòu)建一個適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),并且具有可擴(kuò)展性、有效性和抗攻擊能力的密鑰管理系統(tǒng);二是如何有效的管理密鑰。
3.3安全路由協(xié)議
路由協(xié)議的設(shè)計與應(yīng)用是維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)安全的關(guān)鍵因素之一,而現(xiàn)有的路由協(xié)議主要考慮的是節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的有效傳輸,忽視了對數(shù)據(jù)本身的安全考慮。由于物聯(lián)網(wǎng)中路由既跨越了基于IP地址的互聯(lián)網(wǎng),又跨越了基于標(biāo)識的移動通信網(wǎng)和傳感器網(wǎng)絡(luò),物聯(lián)網(wǎng)中的路由協(xié)議的設(shè)計就更加復(fù)雜,不僅需要考慮多網(wǎng)融合的路由問題,還要顧及傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由問題。對于多網(wǎng)融合,可以考慮基于IP地址的統(tǒng)一路由體系;而對傳感器網(wǎng)絡(luò),由于其節(jié)點(diǎn)的資源非常有限,抗攻擊能力很弱,設(shè)計的路由算法要具有一定的抗攻擊性,不僅實(shí)現(xiàn)可靠路由,更要注重路由的安全性。
3.4惡意代碼防御
由于平臺、應(yīng)用、設(shè)備的多樣性和公開性,物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的因特網(wǎng),這給有效防止惡意代碼的攻擊帶來了新的挑戰(zhàn)。在物聯(lián)網(wǎng)中,大多數(shù)終端設(shè)備都直接暴露于無人看守的場所,一旦受到惡意代碼的攻擊,將會迅速蔓延開來。因此,惡意代碼對物聯(lián)網(wǎng)的威脅比普通網(wǎng)絡(luò)更大。
物聯(lián)網(wǎng)中的惡意代碼防御可在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)惡意代碼防御機(jī)制的基礎(chǔ)上,結(jié)合分層防御的思想,以便從源頭控制惡意代碼的復(fù)制和傳播,進(jìn)一步加強(qiáng)惡意代碼的防御能力。
4 結(jié)束語
物聯(lián)網(wǎng)的安全問題是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)能否得到大規(guī)模應(yīng)用的重要保障,而物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使其安全面臨巨大的挑戰(zhàn),如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步改進(jìn)和完善物聯(lián)網(wǎng)的安全機(jī)制將具有重大意義。
參考文獻(xiàn):
[1] ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things[Z].International Telecommunication Union, 2005.
[2] 李志清.物聯(lián)網(wǎng)安全問題研究[J].計算機(jī)安全, 2011, (10):57-59.
[3] 李振汕.物聯(lián)網(wǎng)安全問題研究[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全,2010,(12):1-3.
[4] 武傳坤.物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)初探[J].中國科學(xué)院院刊, 2010, 25(4):411-419.
[5] 彭朋, 韓偉力, 趙一鳴,等.基于 RFID 的物聯(lián)網(wǎng)安全需求研究[J].計算機(jī)安全, 2011, (1): 75-79.
[6] ITU. The Internet of Things [EB/OL]. http://itu.int/internetofthings. [2010-07-03].
[7] 郭楠,徐全平.傳感器網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)化綜述[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2009(11).
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中圖分類號:TP301.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1.引言
物聯(lián)網(wǎng)(the Internet of Things)的出現(xiàn)是計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是由多項信息技術(shù)融合而成的新型技術(shù)體系。它是以互聯(lián)網(wǎng)為平臺,將傳感器節(jié)點(diǎn)、射頻標(biāo)簽等具有感知功能的信息網(wǎng)絡(luò)整合起來,實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的互聯(lián)互通,是人們與物體之間或者物體與物體之間的無縫連接。因此物聯(lián)網(wǎng)具有明顯的“智能性”,而智能信息處理是保障這一特性的關(guān)鍵技術(shù),因此智能信息處理的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和研究基礎(chǔ)對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要的作用。信息融合是智能信息處理的重要階段和方式,信息融合是一個多級的、多方面的、將來自傳感網(wǎng)中多個數(shù)據(jù)源(或多個傳感器) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程。它能夠獲得比單一傳感器更高的準(zhǔn)確率,更有效和更易理解的推論。同時,它又是一個包含將來自不同節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合處理的方法和工具的架構(gòu),在感知、接入、互聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用層均需要采用此技術(shù)手段。因此,物聯(lián)網(wǎng)信息融合技術(shù)研究顯得尤為重要。
2. 相關(guān)工作
【關(guān)鍵詞】終端管理物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營管理平臺UMMP協(xié)議M2M
物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和應(yīng)用對電信運(yùn)營商來說是一個機(jī)遇。面對存量市場飽和、增量市場競爭激烈的現(xiàn)狀,物聯(lián)網(wǎng)無疑成為新的企業(yè)發(fā)展藍(lán)海,解決電信運(yùn)營商目前發(fā)展中增量不增收,利潤下滑的尷尬局面。
由于目前物聯(lián)網(wǎng)終端種類繁多,形態(tài)各異,行業(yè)終端設(shè)計處于各自為政階段,行業(yè)終端監(jiān)面缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,終端生產(chǎn)廠家或者集成商需要針對不同的行業(yè)終端設(shè)計獨(dú)立的監(jiān)管維護(hù)系統(tǒng),導(dǎo)致資源浪費(fèi),投入產(chǎn)出比不高。因此,如何采用M2M終端管理使得協(xié)議、配置、維護(hù)、監(jiān)控、軟硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化,對終端設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制,解決目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中嚴(yán)重存在的孤島式、低重用性、高成本,以及信息安全傳輸隱患和物聯(lián)網(wǎng)終端生命狀態(tài)的不可知的問題,是電信運(yùn)營商首先要考慮的一個問題。
一、物聯(lián)網(wǎng)終端
物聯(lián)網(wǎng)終端是物聯(lián)網(wǎng)中連接感知延伸層和網(wǎng)絡(luò)層,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(或匯聚)及向電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備,它擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、加密、控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N功能。
物聯(lián)網(wǎng)終端分類方式有多種,按照體系架構(gòu)的不同可分為如下幾種:
1、嵌入式UICC卡終端
嵌入式UICC卡終端中的UICC卡固定在終端中不可插拔,不能隨意更換,終端用戶如果想要更換運(yùn)營商簽約信息,只能通過遠(yuǎn)程配置或其它的方式實(shí)現(xiàn)。此類終端一般適用于對終端或UICC卡片環(huán)境要求較高的場合,如電梯監(jiān)控管理,戶外環(huán)境監(jiān)測或車載應(yīng)用等。采用嵌入式UICC卡將卡片封裝在終端設(shè)備內(nèi)部,將能有效減輕光照,溫度,濕度等環(huán)境影響,對抗震、抗氧化等起到很好的效果。
2、??ㄒ惑w化終端
無線通信模組,指集成了嵌入式UICC卡、基帶處理器和射頻處理器等功能模塊的無線通信模塊。采用無線通信模組的物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品稱作模卡一體化終端。??ㄒ惑w化終端因為采用了嵌入式UICC卡,因此也屬于嵌入式UICC卡終端。同時,無線通信模組集成了網(wǎng)絡(luò)通信功能及用戶鑒權(quán)和管理功能,適合電信運(yùn)營商進(jìn)行定制化服務(wù)及產(chǎn)品的開發(fā),為客戶提供終端管理、資費(fèi)查詢、位置定位等“智能通道”服務(wù)。
3、單模塊(模組)移動終端
單模塊(模組)移動終端,指通過無線通信模塊(模組)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和控制等主控功能的終端設(shè)備。該類設(shè)備一般也歸類于DTU,通常采用插入式SIM卡,該類終端在數(shù)據(jù)采集輸入口和位于網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用軟件之間建立起數(shù)據(jù)傳輸通路,使采集到數(shù)據(jù)可以通過終端輸入,原封不動的輸出到位于網(wǎng)絡(luò)側(cè)的應(yīng)用軟件處理,類似于一個透明的數(shù)據(jù)通道。
單模塊移動終端結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn),一般應(yīng)用于行業(yè)測量中,如水電抄表,工業(yè)儀表控制等。優(yōu)點(diǎn)是成本低,缺點(diǎn)是接口少,功能單一。
4、物聯(lián)網(wǎng)融合通信模組
物聯(lián)網(wǎng)融合通信模組是一種集大成的綜合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品,其特點(diǎn)是具有廣泛的接入能力以及眾多的外部接口、非數(shù)據(jù)透傳、具備強(qiáng)大接口管理能力。它不是最終產(chǎn)品,開發(fā)者需要根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)對模組的接口以及功能進(jìn)行裁剪,來完成最總的產(chǎn)品設(shè)計達(dá)到行業(yè)用戶的要求。
5、物聯(lián)網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)
物聯(lián)網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)是一款用來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)各類終端統(tǒng)一接入,數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)耐ㄐ艈卧?。將物?lián)網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)終端以多種方式,通過各類通道接入物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集群管理,分組統(tǒng)計,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)終端與終端之間的數(shù)據(jù)交互與融合。融合網(wǎng)關(guān)具備廣泛的接入能力、強(qiáng)大的管理能力和協(xié)議轉(zhuǎn)換能力。
物聯(lián)網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)目前多用在家庭、企業(yè)或行業(yè)作為綜合性網(wǎng)關(guān),如家庭應(yīng)用場景中,物聯(lián)網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)不僅是家庭媒體轉(zhuǎn)發(fā)中心,也是業(yè)務(wù)控制中心,負(fù)責(zé)家庭安防、家電智能控制和老人醫(yī)療保健等物聯(lián)網(wǎng)家庭業(yè)務(wù)指令的下發(fā)與處理,通過對視頻監(jiān)控信息、定位信息、時鐘信息和生理指數(shù)信息等多維度信息的融合處理,實(shí)現(xiàn)對老人或小孩的遠(yuǎn)程看護(hù)以及實(shí)現(xiàn)家庭防盜等功能。
二、物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺
中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺(M2M平臺)是水平化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能力平臺,該平臺對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的主導(dǎo)意義通過物聯(lián)網(wǎng)信息復(fù)用、跨域服務(wù)、網(wǎng)關(guān)中間件嵌入等關(guān)鍵技術(shù)能力來落地。
物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺包括以下幾個功能實(shí)體:(1)承載中心:物聯(lián)接入服務(wù)點(diǎn)、業(yè)務(wù)承載服務(wù)點(diǎn)、資源管理服務(wù)點(diǎn)、資源策略控制服務(wù)點(diǎn);(2)匯聚中心:能力引擎服務(wù)點(diǎn)、共享數(shù)據(jù)服務(wù)點(diǎn);(3)商務(wù)中心:應(yīng)用門戶服務(wù)點(diǎn)、業(yè)務(wù)門戶服務(wù)點(diǎn);(4)支撐中心:業(yè)務(wù)支撐服務(wù)點(diǎn)、運(yùn)營支撐服務(wù)點(diǎn)、管理門戶服務(wù)點(diǎn)。
UMMP協(xié)議由中國聯(lián)通制定下發(fā),用于規(guī)范中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺與物聯(lián)網(wǎng)終端之間的數(shù)據(jù)通信,實(shí)現(xiàn)平臺對物聯(lián)網(wǎng)終端的統(tǒng)一管理。UMMP協(xié)議建立在TCP/IP或UDP/IP協(xié)議、SMS和USSD之上。UMMP協(xié)議設(shè)計的目的在于使終端能夠安全,可靠,有效的與物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺進(jìn)行通信,完成注冊,登錄,安全鑒權(quán),遠(yuǎn)程維護(hù),遠(yuǎn)程管理,遠(yuǎn)程控制等以系列工作,接受平臺的監(jiān)控和管理。同時,在管理和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行的情況下實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸,終端也能夠?qū)⑿枰獋魉徒o應(yīng)用的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)應(yīng)用平臺之上,并能夠正確接收到應(yīng)用平臺的響應(yīng)消息或下行消息。
三、終端管理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)
本方案中,結(jié)合UMMP協(xié)議,利用物聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)營管理平臺可實(shí)現(xiàn)對以下幾類基本的終端信息進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。
1、終端基本信息管理
終端基本信息包括終端生產(chǎn)廠家、終端型號、終端序列號、終端注冊狀態(tài)(已注冊、已注銷)、物聯(lián)網(wǎng)客戶信息。終端生產(chǎn)廠家、終端型號、終端序列號等信息。其中終端序列號全網(wǎng)集中管理和分配。終端序列號可在終端首次使用時向平臺申請自動分配后保存在終端,也可實(shí)現(xiàn)通過人工在平臺生成后預(yù)置在終端中。
2、終端通信接入信息管理
終端通信接入信息包括終端接入方式(固網(wǎng)、移動、固網(wǎng)+移動),如果是通過移動通信網(wǎng)絡(luò)接入,接入信息還包括:SIM卡的IMSI號、MSISDN、接入密碼、接入狀態(tài)(啟用、暫停、停止)等信息。其中:IMSI號、MSISDN在物聯(lián)網(wǎng)客戶開戶時保存在平臺,接入密碼是在終端注冊時由平臺進(jìn)行分配,或者由平臺記錄后,終端預(yù)置密碼。
運(yùn)營商管理員可修改接入密碼、接入狀態(tài)等信息。
終端注冊時,將終端基本信息和終端通信接入信息關(guān)聯(lián),平臺保存關(guān)聯(lián)關(guān)系。
3、終端狀態(tài)管理
終端的狀態(tài)分為:工作狀態(tài)、故障狀態(tài)、退出狀態(tài)、禁止?fàn)顟B(tài)等。
終端通過M2M平臺的鑒權(quán)即進(jìn)入工作狀態(tài),未通過鑒權(quán)就進(jìn)入禁止?fàn)顟B(tài),長時間不能提供業(yè)務(wù)判定為故障狀態(tài)。
終端通過M2M平臺的鑒權(quán)后,處于工作狀態(tài),可以向M2M平臺發(fā)送數(shù)據(jù)也可以接收信息;終端在工作過程中,定時向M2M平臺發(fā)送連接檢查信息,內(nèi)容包括位置信息、信號強(qiáng)度、運(yùn)行情況、通信方式等信息,M2M平臺接收后向終端回送連接檢查響應(yīng)。
4、終端配置管理
M2M平臺可以向終端發(fā)送控制信息,要求執(zhí)行某些操作,如在采集周期未到時可立即采集數(shù)據(jù)并上報信息、更改報警門限、更改采集信息間隔、系統(tǒng)復(fù)位、改變通信方式等。
M2M平臺可以向終端發(fā)送配置參數(shù),或者終端主動向平臺請求獲取參數(shù)。
平臺向運(yùn)營商管理員、合作伙伴管理員和終端廠商管理員提供終端配置管理的操作界面。平臺向應(yīng)用平臺提供終端配置管理的接口。
5、故障及告警信息管理
故障包括物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備故障、通訊故障和欠費(fèi)停機(jī),設(shè)備故障由物聯(lián)網(wǎng)終端檢測并主動上報到平臺,通訊故障由物聯(lián)網(wǎng)終端檢測上報或由M2M平臺檢測,欠費(fèi)停機(jī)通過M2M平臺向M2M-BSS進(jìn)行查詢終端繳費(fèi)情況來獲得相關(guān)狀態(tài)。M2M平臺保存故障信息,通過短消息、Email等方式通知其管理維護(hù)人員,根據(jù)需要向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送終端故障信息。物聯(lián)網(wǎng)客戶或合作伙伴的管理員可通過門戶查詢終端故障信息。
6、終端軟件升級管理
平臺統(tǒng)一對終端進(jìn)行升級通知、收集并保存終端軟件升級結(jié)果。升級軟件和軟件下載不通過平臺控制和管理,由終端生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)。平臺向運(yùn)營商管理員、終端廠商管理員提供終端軟件升級管理的操作界面。通過平臺提供的操作界面,管理員可設(shè)定升級軟件版本規(guī)則、升級開始時間和升級完成時間、軟件升級后的生效時間。平臺按照設(shè)定的升級規(guī)則與終端交互,將升級通知下發(fā)到每個終端,收集各終端的升級結(jié)果并保存在平臺中。管理員通過操作界面查詢所制定終端的升級結(jié)果信息。
物聯(lián)網(wǎng)終端通過嵌入含聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)專用碼號10646號段的物聯(lián)網(wǎng)模組,由模組按中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)UMMP協(xié)議與平臺進(jìn)行交互。由平臺分配終端序列號作為終端標(biāo)識,從而形成機(jī)卡配對信息,形成終端序列號,IMIS,終端廠商,終端型號,軟件版本的映射關(guān)系。
針對不滿足UMMP協(xié)議的非標(biāo)準(zhǔn)的終端,現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)平臺對這些終端進(jìn)行特殊處理,專門配置對應(yīng)的私有協(xié)議來完成終端的接入。標(biāo)準(zhǔn)終端按標(biāo)準(zhǔn)的UMMP適配器接入。非標(biāo)準(zhǔn)的終端,配置私有的協(xié)議適配完成接入,在內(nèi)部封裝為標(biāo)準(zhǔn)的UMMP協(xié)議,后面的流程與標(biāo)準(zhǔn)終端一致。
四、總結(jié)