参照物联网技术的自然组成结构,以及信息产业格局和物联网商业视角的分层架构,物联网的技术矩阵可分成六个层次。
技术矩阵的六个层次从下至上为:元素层、器件层、终端和节点层、(信息)资源汇聚层、平台服务层、应用层。
技术矩阵分成两个“域”:“边缘域”、“云端域”,两“域”的边界主要体现在终端和节点层、资源汇聚层、应用层。
物联网技术全矩阵图景
一、物联网的六层技术
1. 元素层
信息科学中的自然现象和效应,是各种基础信息科学的集合,是构建器件层的基础(物联网最基本的技术元素)。包括电学、电磁感应、微波原理、电路理论等等。
2. 器件层
信息产业中的基本元器件,主要是各类电子元器件、电路模组和功能板件,包括芯片、电路板卡、电源、存储器、信号输出输入设备,传感器和执行器。在这一层,“软件”除了包括电路设计外,还包括嵌入式开发的程序,在电子器件出厂前,其内部的“软件”就基本固定了。
3. 终端和节点层
主要包括两类物理实体:
物联网的终端,包括非智能终端(也称“哑终端”,一般没有数据处理的能力,只能通过网络上报传感数据,或接受操控数据)、智能终端设备(例如工业机器人)、用户智能终端(手机、笔记本)。
专用的信息处理节点:网络设备、计算设备、存储设备。虽然这些节点都具备网络接口、计算和存储器件,但是它们通常都提供某一种专用的信息能力。就比如:运营商IP承载网中的路由器(网络)、云计算中的刀片服务器(计算)。
除了哑终端以外,其他设备都具有通用或专用的计算能力。
该层的“软件”,主要为各种终端程序,包括嵌入式程序、操作系统、中间件、通用或定制的应用软件等。
4. 资源汇聚层
各类信息资源在此层中汇聚。主要包括三种核心的信息处理的资源和能力:网络(无线网络覆盖、IP骨干网络、互联网及运营商网络的互联)、计算(云计算、大数据、机器学习)和存储(云存储、数据库)。
该层的“软件”,除了终端中运行的各种程序以外,还包括各类信息互通的协议标准、流程规范、服务接口等等。在这一层,信息化能力已经具有了语义化的特征,具备了一定的开放性,并持续朝着更加开放、灵活、模块化的方向发展。
举例:在电信运营商系统外部,虚拟运营商可以和多个国家地区的运营商签署商业合同,在各国运营商网络之上搭建自有网络,汇聚各国的运营商资源后形成一张覆盖全球的网络,成为“国际电信运营商”。当然,那些没有资金构建全球覆盖网络的专业网络服务公司,可以租用虚拟运营商的资源,为一些专用应用构建全球互通的SDN网络。
这种可以在“网络”上不断叠加“网络”的方式,正体现了信息技术的语义化特性。
5. 平台服务层
在该层,不仅信息技术被语义化地定义,其它行业技术和实体也实现了语义化(例如工业领域中的“数字化映射”---“数字化双胞胎”)。
为了承载各行业领域的数字化转型,物联网所包含的各类信息技术自身就必须做到语义化。在物联网技术领域之外,各行业的资源和能力,也在此处被模块化封装,通过标准化的信息接口向外界提供服务,应用的开发和运营者可以随取随用。
同时,该层也提供软件开发、运营的工具,便于各类行业系统对技术和设施的使用、组合、评测、维护。在平台服务层,形成了物联网应用的词典(词汇集),各类物联网的资源(设施)是“名词”、各种信息处理功能是“动词”,开发人员将可以将主要精力放置在构建“语句”和“段落”(应用的逻辑功能)上,并最终书写出完整篇章(应用系统、商业体系)。
在这一层中,“软件”包括了物联网服务平台的架构、中间件、接口标准、信息服务规范等等,也融合了各行业中的一些基础性的技术服务(比如平台可以提供气象预测的服务)。