參照物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自然組成結(jié)構(gòu)，以及信息產(chǎn)業(yè)格局和物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)視角的分層架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)矩陣可分成六個層次。

技術(shù)矩陣的六個層次從下至上為：元素層、器件層、終端和節(jié)點(diǎn)層、(信息)資源匯聚層、平臺服務(wù)層、應(yīng)用層。

技術(shù)矩陣分成兩個“域”：“邊緣域”、“云端域”，兩“域”的邊界主要體現(xiàn)在終端和節(jié)點(diǎn)層、資源匯聚層、應(yīng)用層。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全矩陣圖景

一、物聯(lián)網(wǎng)的六層技術(shù)

1. 元素層

信息科學(xué)中的自然現(xiàn)象和效應(yīng)，是各種基礎(chǔ)信息科學(xué)的集合，是構(gòu)建器件層的基礎(chǔ)(物聯(lián)網(wǎng)最基本的技術(shù)元素)。包括電學(xué)、電磁感應(yīng)、微波原理、電路理論等等。

2. 器件層

信息產(chǎn)業(yè)中的基本元器件，主要是各類電子元器件、電路模組和功能板件，包括芯片、電路板卡、電源、存儲器、信號輸出輸入設(shè)備，傳感器和執(zhí)行器。在這一層，“軟件”除了包括電路設(shè)計(jì)外，還包括嵌入式開發(fā)的程序，在電子器件出廠前，其內(nèi)部的“軟件”就基本固定了。

3. 終端和節(jié)點(diǎn)層

主要包括兩類物理實(shí)體:

物聯(lián)網(wǎng)的終端，包括非智能終端(也稱“啞終端”，一般沒有數(shù)據(jù)處理的能力，只能通過網(wǎng)絡(luò)上報傳感數(shù)據(jù)，或接受操控?cái)?shù)據(jù))、智能終端設(shè)備(例如工業(yè)機(jī)器人)、用戶智能終端(手機(jī)、筆記本)。

專用的信息處理節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、存儲設(shè)備。雖然這些節(jié)點(diǎn)都具備網(wǎng)絡(luò)接口、計(jì)算和存儲器件，但是它們通常都提供某一種專用的信息能力。就比如：運(yùn)營商IP承載網(wǎng)中的路由器(網(wǎng)絡(luò))、云計(jì)算中的刀片服務(wù)器(計(jì)算)。

除了啞終端以外，其他設(shè)備都具有通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算能力。

該層的“軟件”，主要為各種終端程序，包括嵌入式程序、操作系統(tǒng)、中間件、通用或定制的應(yīng)用軟件等。

4. 資源匯聚層

各類信息資源在此層中匯聚。主要包括三種核心的信息處理的資源和能力：網(wǎng)絡(luò)(無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、IP骨干網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)及運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián))、計(jì)算(云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí))和存儲(云存儲、數(shù)據(jù)庫)。

該層的“軟件”，除了終端中運(yùn)行的各種程序以外，還包括各類信息互通的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、流程規(guī)范、服務(wù)接口等等。在這一層，信息化能力已經(jīng)具有了語義化的特征，具備了一定的開放性，并持續(xù)朝著更加開放、靈活、模塊化的方向發(fā)展。

舉例：在電信運(yùn)營商系統(tǒng)外部，虛擬運(yùn)營商可以和多個國家地區(qū)的運(yùn)營商簽署商業(yè)合同，在各國運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)之上搭建自有網(wǎng)絡(luò)，匯聚各國的運(yùn)營商資源后形成一張覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)，成為“國際電信運(yùn)營商”。當(dāng)然，那些沒有資金構(gòu)建全球覆蓋網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司，可以租用虛擬運(yùn)營商的資源，為一些專用應(yīng)用構(gòu)建全球互通的SDN網(wǎng)絡(luò)。

這種可以在“網(wǎng)絡(luò)”上不斷疊加“網(wǎng)絡(luò)”的方式，正體現(xiàn)了信息技術(shù)的語義化特性。

5. 平臺服務(wù)層

在該層，不僅信息技術(shù)被語義化地定義，其它行業(yè)技術(shù)和實(shí)體也實(shí)現(xiàn)了語義化(例如工業(yè)領(lǐng)域中的“數(shù)字化映射”---“數(shù)字化雙胞胎”)。

為了承載各行業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，物聯(lián)網(wǎng)所包含的各類信息技術(shù)自身就必須做到語義化。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域之外，各行業(yè)的資源和能力，也在此處被模塊化封裝，通過標(biāo)準(zhǔn)化的信息接口向外界提供服務(wù)，應(yīng)用的開發(fā)和運(yùn)營者可以隨取隨用。

同時，該層也提供軟件開發(fā)、運(yùn)營的工具，便于各類行業(yè)系統(tǒng)對技術(shù)和設(shè)施的使用、組合、評測、維護(hù)。在平臺服務(wù)層，形成了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的詞典(詞匯集)，各類物聯(lián)網(wǎng)的資源(設(shè)施)是“名詞”、各種信息處理功能是“動詞”，開發(fā)人員將可以將主要精力放置在構(gòu)建“語句”和“段落”(應(yīng)用的邏輯功能)上，并最終書寫出完整篇章(應(yīng)用系統(tǒng)、商業(yè)體系)。

在這一層中，“軟件”包括了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的架構(gòu)、中間件、接口標(biāo)準(zhǔn)、信息服務(wù)規(guī)范等等，也融合了各行業(yè)中的一些基礎(chǔ)性的技術(shù)服務(wù)(比如平臺可以提供氣象預(yù)測的服務(wù))。

雖然，物聯(lián)網(wǎng)的平臺服務(wù)層使得“對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和各專業(yè)技術(shù)的設(shè)計(jì)和組合”更為便捷，但底層技術(shù)對應(yīng)用的開發(fā)者并不是完全“透明”的，開發(fā)者在構(gòu)建應(yīng)用邏輯、運(yùn)用數(shù)據(jù)資源和工具的時候，需要厘清底層關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的適用范圍、成本、特性等等。

只有深入理解物聯(lián)網(wǎng)“詞匯”運(yùn)用的“語境”，才能編織出一篇“嚴(yán)謹(jǐn)而優(yōu)美”的“好文章”(物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用)。

在這一層，各行業(yè)的一些已經(jīng)模塊化的技術(shù)，能夠通過信息產(chǎn)業(yè)的(程序化)封裝，向外界提供開放式的服務(wù)，以形成各行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)中的公共性語言(詞匯)。

不過，這種語言并不是服務(wù)于“人”的語言，而是“物”與“物”，即設(shè)備、系統(tǒng)之間用以信息交流的語言工具。只要掌握了某種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的“語言”，那么任何設(shè)備都可以理解該應(yīng)用數(shù)據(jù)的涵義，使用此應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，操作遠(yuǎn)端設(shè)備并獲得反饋。

6. 應(yīng)用層

對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的設(shè)計(jì)、搭建、運(yùn)營。開發(fā)者和運(yùn)營者在應(yīng)用層，選取所需的資源和功能(包括信息技術(shù)和行業(yè)技術(shù))，通過對下層服務(wù)的調(diào)用，構(gòu)建自己的行業(yè)應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層級的體系中，應(yīng)用層之下的五層，都可以理解為應(yīng)用層的“硬件”;“軟件”則是應(yīng)用開發(fā)者自己編寫的應(yīng)用邏輯。

如果應(yīng)用軟件承載于SAAS(軟件即服務(wù))之上，系統(tǒng)底層設(shè)備由云計(jì)算服務(wù)商提供，那么在應(yīng)用中可能就看不到任何物理實(shí)體的“硬件”，取而代之的，是下層模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的信息服務(wù)和行業(yè)功能。

應(yīng)用層和平臺服務(wù)層，也可以理解為物聯(lián)網(wǎng)的“創(chuàng)新層”，一個由應(yīng)用開發(fā)者自由發(fā)揮、“八仙過海”的層次，在這里，各行業(yè)的技術(shù)融合復(fù)用，實(shí)現(xiàn)“組合進(jìn)化”并引發(fā)產(chǎn)業(yè)的升級。

二、物聯(lián)網(wǎng)的兩個域

信息流“接入”和“匯聚”的兩種需求，將物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)自然地分成了“邊緣”和“云端”兩個“域”：有無數(shù)設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)，接近物理實(shí)體現(xiàn)場的“邊緣域”;遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)物件，但信息集中匯聚的“云端域”。在應(yīng)用層面，不同的功能需求進(jìn)一步促進(jìn)了兩域的分隔。

“邊緣域”的應(yīng)用和功能是更傾向于需要實(shí)時性的反饋操作，而“云端域”的應(yīng)用則是更傾向于抽象化的預(yù)測分析、海量數(shù)據(jù)檢索等等。

在終端和節(jié)點(diǎn)層、資源匯聚層中，兩個域所包含的硬件和軟件是有差別的。例如，邊緣網(wǎng)絡(luò)中有各類終端配備傳感器——用以感知物理世界;但云端網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備則只有標(biāo)準(zhǔn)的信號輸出輸入接口。

邊緣網(wǎng)絡(luò)會部署各種類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括了有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)、“對等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議”和“非對等網(wǎng)絡(luò)”(備注：“TCP/IP”是一種對等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而RFID技術(shù)在無線側(cè)則不是對等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議);而“云端域”只有對等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如IPv4、IPv6。

本文是51CTO專欄作者王峰的原創(chuàng)文章