物联网：四个物联网参考架构介绍

物联网（IoT）是推动当前数字革命的新技术现象之一，网络传感器和控制器技术将帮助企业开发新的产品和服务，并改进其现有运营，获取更广泛的市场空间和机遇。在这样的科技趋势涌动下，也为企业的传统架构师们和解决方案经理们提出了新的挑战。OpenGroup组织也积极在进行物联网相关技术和应用的跟进。本文将基于2016年4月在伦敦举行的OpenGroup峰会（伦敦研讨会）的研讨结果，对当今世界四个主流的物联网模型进行比较分析。

什么是物联网

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。

这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、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，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

在现阶段，物联网是借助各种信息传感技术和信息传输和处理技术，使管理的对象(人或物)的状态能被感知、能被识别，而形成的局部应用网络;在不远的将来，物联网是将这些局部应用网络通过互联网和通信网连接在一起,形成的人与物、物与物相联系的一个巨大网络，是感知中国、感知地球的基础设施。

四个物联网参考架构

OpenGroup伦敦研讨会对物联网的四个新兴标准参考架构进行了介绍：ISO IoT参考架构草案、IIC工业互联网参考架构（IIRA）、工业4.0参考架构模型（RAMI 4.0）和物联网。下面对他们进行概述：

ISO IoT参考架构草案

ISO IoT RA草案一般涵盖了IoT。 它定义了系统特性、概念模型、参考模型和IoT架构视图。

ISO IoT特征分析涵盖了九个部分的33个特征。其中的示例包含了自动配置（在系统特征组中）、完整性（在安全组中）和消费者保护（在其他特征组中）。

其概念模型包含物联网概念的总体模型和和五个重要的物联网概念：域概念、身份概念、服务和通信概念、IoT用户概念和IoT设备概念。

基于实体的参考模型则表示了用户、系统、网络、网关、设备和物理实体是如何关联的。

基于域的参考模型则表示了用户、操作和管理、应用程序服务、IoT资源和交换，感知和控制以及物理实体域之间的关系。

ISO IoT正在由国际标准化组织和国际电工委员会（ISO / IEC JTC1 WG10）联合技术委员会1的第10工作组开发。

IIC工业互联网参考架构（IIRA）

TIIRA将产业互联网定义为“物联网、机器、计算机和人员”，使智能产业操作能够利用先进的数据分析转型的商业结果”，并指出“它体现了全球产业生态系统、高级计算和制造、普及感知和普遍存在的网络连接”。它假定了与ISO定义相似的“物联网”的定义，并重点关注产业应用。

IIRA将工业互联网定义为“物联网，机器，计算机和人员”，使智能工业操作能够利用先进的数据分析实现转型业务成果，并指出“它体现了全球工业生态系统，高级计算和制造、普及感知和无处不在的网络连接”。

IIRA强调了端到端系统特征的交付和保证 - 安全、保证、信任、隐私和弹性，尤其是隐私，是IIRA的主要重点。

IIRA技术报告有两部分。 第一部分描述了评估工业互联网系统所需的几个观点和各种功能领域。 这些观点在本白皮书的观点比较中进行了讨论。 第二部分包含关键系统问题的分析，其中包括关键系统特征的交付和保证。

工业4.0参考架构模型（RAMI 4.0）

产业4.0（RAMI 4.0）参考架构模型侧重于工业制造领域的物联网和网络物理系统。其重点是工业应用、使用计算机化工具，以及对此的影响。

RAMI 4.0是第四次工业革命的参考架构模型。 它是一个三维矩阵，可用于定位标准和描述用例。 它解决了工厂内和工厂间的整合、端对端工程和人类价值流结合。

RAMI 4.0有两个横向维度和六个垂直维度。横向维度包含：生命周期和价值流、层级。垂直维度包含：商业、功能、信息、通信、整合、资产。

德国国家科学与工程研究院（ACATEC）于2013年4月发布了“平台产业4.0”研究报告。随后启动了“平台产业4.0”组织来管理实施。 有一些参考实现，并已被产业利用。中国和美国也有类似的举措。

物联网模型

W3C用下列方式解释物联网活动（W3C 物联网网站，2016）：“物联网（IoT）缺乏平台间的互操作性。 因此，开发人员面临着数据竖井、成本高和市场潜力有限的难题。 当使用相互矛盾的的非互操作性网络技术时，可以将其与互联网之前的情况相比较。 互联网使开发独立于这些技术的网络应用程序变得更容易。 W3C正在寻求为物联网做同样的事情。”

在这里，互联网被视为一个模型，而不是一个必不可少的组成部分（尽管在实践中它通常也是一个重要组成部分）。 重点一般是在互操作性，而不是在任何特定的应用领域。 

物联网模型为IoT定义了可在不同平台和标准之间使用的互操作层。 它类似于互联网和潜在网络技术之间的关系。 互联网定义了一个具有IP地址和数据包的抽象层，并且，套接字API是独立于这些技术的。 物联网同样简化了应用程序开发，并根据元数据的广泛使用，将平台互操作性的负担委托给平台开发人员。 物联网使用资源描述框架（RDF）作为元数据的国际语，并支持基于服务语义模型的发现、服务、组合和验证。

物联网是由W3C支持的共同倡议。 它提供了一个使用万维网的概念，基于平台间标准的IoT系统之间的互操作框架。 截至2016年9月，发布了一个非官方的架构草案，但尚未正式记录为参考架构。