物联网系列之开放组织物联网标准

中培教育IT常青树专家在前面介绍了当今主流的四大物联网标准参考架构，即：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。本文将继续介绍与IoT相关的OpenGroup的物联网相关的IoT发布标准，并在IoT参考架构文中，讨论了其在IoT架构中的应用。以便于这些用户在融合IOT应用场景时，可以挂靠较为权威的技术标准。

物联网是一个通用的问题领域，就这一点而论，它是常见系统架构的适用对象， 常见的系统架构反映了一般问题领域的特定要求。OpenGroup TOGAF架构开发方法为一般性的企业和产业开发架构提供了一个经过测试的和重复的过程。 同样，从架构连续性的角度，结合当今世界的发展主流趋势，OpenGroup 也基于各种物联网的标准参考架构，提供了三大物联网标准，以适应与物联网有关的企业（包括：垂直区域企业（制造商，市政当局等）、产品供应商、系统集成商和监管机构（通常是政府部门或政府赞助机构））在一般性架构架构设计和应用过程中，将物联网元素更为有效的融入。

什么是开放组织物联网标准？

开放组织已经出版了相关的物联网标准，以及适用于物联网使用的语义互操作性标准，它具有更广泛的适用性：

开放式消息接口（O-MI）【开放组织物联网（IoT）标准】

开放式数据格式（O-DF）【开放组织物联网（IoT）标准】

开放数据元素框架（O-DEF）

开放式信息接口（O-MI）

HTTP对互联网有效时，O-MI 实现在IoT标准中的相同目的。 交换数据的典型示例是传感器读数、报警或生命周期事件、历史数据请求，关于新数据可用性的通知和现有数据的更改等。正如HTTP可用于传输其他格式和HTML的有效载荷以及一样， O-MI可通过几乎任何格式来传输有效载荷。 XML可能是目前最常见的基于文本的有效载荷格式，但也可以使用其他格式（如JSON，CSV等）。 O-MI的定义特征是O-MI节点没有发挥预定义的作用，这是因为它遵循对等通信模型。

　　O-MI 概述

O-MI 的主要特征如下:

O-MI消息可以使用大多数较低级别的协议传输，包括HTTP，SOAP，SMTP等协议，大容量存储介质上的文件，如U盘，移动电话上的短信等。

O-MI有三种可能的操作：读取、写入和取消。

O-MI节点可以要求当前数据和历史数据立即相应。

O-MI节点可以相互间随时发送数据。

可以通过其他O-MI节点延迟检索数据进行订阅。

O-MI消息可以使用能够嵌入XML的任何基于文本的格式（标准化，专有，...）来传输实际信息。

所有请求和响应都可以指定存活时间。

节点之间是可以同步通信的：应答信息可以包括新的请求，这在例如控制应用中是非常有用的，并且为客户端发起的与节点的通信提供了可能，其中这些节点位于防火墙或网络地址转换器后（NAT）。

节点可以发布和发现数据源、服务和元数据。

请求可以指定目标O-MI节点的列表：接收节点负责变更对目标节点的要求。

相关观点

O-MI明显地与与ISO IoT RA草图、RAMI 4.0和物联网的通信观点以及IIRA实现观点的通信方面相关。

ISO IoT RA草案或IIRA的术语中，O-MI的主要用途可能是接入连接到服务和应用的网络中。 现在，设备通常通过邻近网络连接到网关，O-MI的使用将在网关和服务或应用之间。 O-MI的参考实现可以作为一个网关。 当设备能力更强，能够支持O-MI协议时，也可以用在邻近网络中，或者直接将设备连接到服务和应用。 现在或将来，它也可以用于互联服务和应用的服务网络，特别是，服务和应用有很强的面向设备性。 （请参见ISO IoT RA草案通信视图和IIRA实现观点。）

O-MI适用于物联网协议栈的传输层。

适用性

O-MI最初是为产品生命周期管理应用设计的。 如同先前讨论的产业架构与特征模型，与用例所属的垂直行业相比，用例的特定特征比建模的用途可能更为重要。 这也适用于通信协议的选择。 O-MI可以在大多数情况下使用。 特别是表明其使用的特征包括：

间通连接性

低级通信协议的混合

分散操作（网格而不是星形拓扑）

解决方案组件之间的水平集成

开放式数据格式（O-DF）

O-DF以标准化方式表示有关物体的信息，这种方式可以通过管理IoT相关数据的所有信息系统进行理解和交换。 在物联网中，有关产品或“物体”的信息通常分布在许多不同的设备、系统和组织上。 O-DF可用于通过使用普通的统一资源定位器（URL）地址发布可用数据。 O-DF结构也可用于在系统之间请求和发送已发布的数据，特别是在与O-MI标准一起使用时。

 O-DF 概述

O-DF是通过使用XML Schema指定的。 它允许创建类似于面向对象编程中的对象和属性的信息结构。 因此，足以代表在诸如物联网、生命周期信息管理等领域中的信息交换所需的任何对象和信息。

O-DF结构是一个层次结构，对象元素作为顶层元素，如下图所示（图1）。 对象元素可以包含任意数量的对象子元素。 对象元素由至少一个识别型子元素来识别。 对象可能具有可选的描述子元素。 对象元素通常具有属性，这些属性是称为信息条目的子元素和对象子元素。 生成的对象树可以包含任何数量的级别。

1: O-DF 元素层级

O-DF旨在用于表达关于任意可识别对象（产品、服务、人类...）的信息。 如何传达信息不是标准的一部分。 通信媒体可能是U盘或任何其他类型的媒体上，以电子邮件附件发送的文件。 O-DF内容还可以是通过基于REST服务、SOAP、Java消息服务（JMS）、O-MI和其他类型的消息传递协议发送的。 O-DF可以用作此类消息的查询和应答格式。 例如，O-MI指定具有O-DF结构的读取请求应该与上图所示的层级中的下一级相对应（图1）。比如，只有一个对象元素的请求应该返回一个具有可用的对象元素列表的O-DF应答，至少包括强制属性和子元素（特别是至少一个识别元素）。

相关观点

O-DF与ISO IoT RA草案、RAMI 4.0和物联网的信息和通信观点以及IIRA实现观点的信息和通信方面有关。

ISO IoT RA草案或IIRA术语中，O-DF的主要通信使用可能在（关于O-MI）将设备连接到服务和应用的接入网络中，也可以用于带功能设备的邻近网络中，以及用于使服务和应用相互连接的服务网络中。 它可以用于O-MI消息或具有其他信息协议的有效载荷。 O-DF适用于物联网协议栈的物品层。

O-DF可用于网关、服务和应用中的数据记录。 逻辑上，它可能用于RAMI 4.0管理层的清单，但它不被平台产业4.0出于此目的，确定为标准。 它可以用于物联网中物的正式机器可读描述（遵循W3C XML标准）。

开放式数据元素框架（O-DEF）

O-DEF使基本的数据单元被分类，从而可以容易地确定它们之间的等价性和相似性。 这简化了接口软件的开发，并有助于改进管理和数据组织。 虽然它可能有其他应用，但是O-DEF主要是为了在扩展的企业内部以及由一些合作的组织进行部署。

O-DEF 概述

O-DEF包括索引和使用它来分类数据元素的方法。 按照该方法，从业者可以根据其含义，通过设定名称和数字标识符来标记数据元素。

该指数是联合的。 它由一个核心索引和一个插件集合组成。 插件可由标准组织、特定领域的专家、用户企业或一组用户企业开发。

核心索引被构造为一组对象分类、角色和属性树。 插件可以以类似的方式构造，也可以是松散的。 因此，其他标准机构和行业机构开发的定义可以作为插件在O-DEF中轻松使用。

核心索引和每个插件可能会无限扩展。 索引的初始版本在O-DEF标准中定义。 它将包含在可在网页上访问的单独的XML / RDF文件中，具有O-DEF标准中定义的结构，并可随时间添加。

数据元素表示有关某事物 - 其对象的信息。 分类根据：

对象的分类：对象物体的类型。

作用：对象具有的功能。

属性：关于它所表示的对象的信息类型。

此分类考虑了数据元素的含义，但不考虑其代表。 例如，可以使用不同的字符编码来表示一段文本。 当数据元素被分类时，就忽略该差异。

分类确定数据元素的数据元素概念（见ISO / IEC 11179）。 每个数据元素概念都有一个O-DEF标识符、名称和描述。 它们是通过组合数据元素的标识符、名称和数据元素的对象分类、角色和属性的描述而得出的。 由此得来的标识符和名称可用于标记数据元素。

核心索引和每个插件都有一个包含永久URL的主要描述文件。 核心索引以XML / RDF句法表示。 插件也可以使用这种句法，但并不必这样做。

相关观点

O-DEF与ISO IoT RA草案、RAMI 4.0和物联网，以及IIRA实现观点的信息和通信方面有关。

适用于物联网的物体层。 它可以用于以机器可读的方式标记数据的元数据：

对象分类描述物是什么类型的（例如，温度传感器，或带有温度传感器的冰箱）。

角色描述了物的功能（例如冰箱、家庭食品店或医疗用品店）。

属性描述了事物（例如，冰箱内的温度）。

O-DEF可用于由ISO IoT RA草案和IIRA确定的任何通信网络。 数据的语义注释在服务和应用之间的通信以及与设备的通信中是有很用的。

它可以与O-DF数据结构或其他数据结构一起使用。 开放平台3.0论坛的物联网和语义互操作性工作组正在共同研究与O-DF一起使用的建议。