Julio 2015 Theme: Construyendo la Internet de las Cosas
Introducción del Editores Invitados: Vincenzo Piuri and Roberto Minerva

物联网(IOT)的概念有点儿难以捉摸,因为它涉及的学科、技术和应用领域太多。从本质上讲,物联网是联网传感器和智能对象组成的系统,它们相互协同,构筑一个智能、易用、可编程的环境。

物联网技术包括传感器、电路、嵌入式系统、通信、智能接口、能源管理、数据管理、数据融合、知识管理、实时系统、分布式处理、系统设计以及处理大数据的复杂软件技术。物联网的疆域从工业互联网一直延伸到电子健康,前者可能深刻改变商品的生产方式,后者为人类保健和治疗疾病提供新方案。

物联网系统的架构也是广谱的,既包括小型结构:传感器不多、集中在一个有限区域、为少数人提供服务和应用,也包括支撑智慧城市的普适系统:涉及数以百万计的传感器、复杂的分布式信息处理和执行器。

不同IoT系统的管理边界决定着它们之间的突出差异:家庭监控系统的控制管理显然不同于物流系统,后者必须整合由各种管理域提供的功能和服务。物联网系统从业务角度来看也差别明显,例如健康监测设备和企业安全监控显然不同。因此,物联网系统和解决方案需要面对的传感器、设备、管理域、协议和接口越来越多。

本期内容

物联网的触角深入万事万物,因此很难提供一个综合一切的全局视角。在 启 用物联网 中,Roy Want, Bill Schilit和Scott Jenson提供了一把钥匙,能够统一地表达现实世界中的资源和对象,并通过Web衍生技术与它们进行交互。他们展示了采用移动设备通过物联网能够监视和控制几乎一切事物。

Irene Bojanova, George Hurlburt和Jeffrey Voas走得更远,在 遥想万物网 中,他们带领我们来到不久的未来,那时所有物体都已互联,并可通过丰富的应用程序进行编程。要迎来这一天,需要降低技术差异并提高功能和数据整合能力。为了协调流程,物联网还需要移动数据和整合数据的能力。在 IPv6及其对物联网的重要性 这段视频中,IEEE物联网大会世界论坛的TPC主席Antonio Skarme提出了如何利用IPv6对物联网对象编址以及在它们之间传递信息。这种IP通信有助于实现物联网解决方案的整合和大范围推广。
从当前发展趋势来看,计算资源和功能正在向数据中心汇聚,这可能是实施大型物联网方案的基石。Douglas Schmidt, Jules White和Christopher Gill 在 支持大型赛博-物理系统云计算的弹性基础设施 中讨论了利用云的弹性和灵活性来应对物联网的特殊要求,例如汇聚不同地理区域的处理能力,或者应对资源需求的动态性。

虚拟化相关的发展趋势和研究进展对整合和抽象会有帮助。Sanjay Madria, Vimal Kumar和Rashmi Dalvi在 传感云:虚拟传感器组成的云 中把虚拟传感器作为传感器云架构的核心。这些虚拟传感器帮助在资源受限的物理无线传感器之上实现多用户环境,并支持多种应用。虚拟传感器可在不同的上下文中以不同性质重用,从而适应不同应用需求。

大型物联网系统的特点是包含海量的设备,包括在没有全面覆盖的地域运行的可能不稳定的无线设备。应对这一问题以及其他一些问题需要灵活的管理和操作平台。传统机制不能处理这么大量的传感器和设备,仅就绝对数量而言,就一定需要灵活的中间件平台来实现自主配置和系统升级。在 分布和管理:下一代网络物理系统对研究挑战和机遇 中,Gabor Karsai和他的同事分析了资源分布带来的上述挑战以及其他一些挑战,并提出了应对这些挑战的一种中间件架构。

物联网还与测量物理世界的能力密切相关。掌控智能城市中的现象需要很多测量措施,这包括物理对象,也包括使用设备和传感器的人。由于物联网系统将收集大量数据并对这些数据进行分析,这可能会涉及行为模式识别,甚至会涉及到特定人,因此物联网也面临隐私和安全挑战。在 物联网时代的大数据隐私 中,Charith Perera和他的同事把物联网领域的大数据技术放在用户为中心的视角进行考察,提出了当前面临的挑战。

Video: The Disappearing of IoT
Antonio Manzalini on the transformation of telecommunications infrastructure.

在视频《正在消失的物联网》中,在IEEE SDN倡议的主席Antonio Manzalini讨论了“软件化”正把电信基础设施转变为逻辑资源“统一体”,包括最终用户终端通过网络直到数据中心。不仅网络和云之间的边界会消失,而且终端、智能机、智能物、机器人等等都将变成边缘节点,能在本地存储数据,甚至能执行网络功能和服务组件。最终,这个“统一体”也将吸收掉物联网:它会变得如此深入现实,以至于消失于无形。

软件和中间件平台对实现物联网愿景十分关键。软件、API和开发环境对应对集成挑战也必不可少。ICT产业正在快速进入这一领域,很多项目都在开发颇具潜力的平台(例如,欧共体整合物联网项目的行动http://www.internet-of-things-research.eu)。此外,企业也很重视中间件,这包括谷歌(联合Brillo)这样的互联网企业,ARMIntel这样的硬件企业,华为这样的电信供应商以及三星这样的设备制造商。

不过,主要问题仍然存在,如设备、协议和网络的异质性;API和控制接口的差异;功能的管理;“物”的服务生命周期;各种通信范式;数据采集的公平机制等。除了中间件平台挑战外,其他的挑战还包括潜在的扩散性用户交互机制,与应用生态系统的整合,以及安全威胁。最后,要评估物联网发展空间,需要站在新的商业模式和大型综合生态系统角度,并重新审视价值链。

引用

V. Piuri and R. Minerva, “Building the Internet of Things,” Computing Now, vol. 8, no. 7, July 2015, IEEE Computer Society [online]; http://www.computer.org/publications/tech-news/computing-now/building-the-internet-of-things.

客座编辑

Vincenzo Piuri是米兰理工大学计算机工程教授。他的研究兴趣包括智能系统、机器学习、工业应用、模式分析和识别、智能测量系统、神经网络的理论和工业应用、信号和图像处理、生物特征识别、数字和信号处理架构。Piuri从米兰理工大学获得电子工程博士学位。他是IEEE会士、ACM杰出科学家以及国际神经网络学会高级成员。他是IEEE Technical Activities 2015年的副主席和IEEE Systems Journal的主编。他的联系方式是vincenzo.piuri@unimi.it 。

Roberto Minerva在意大利电信TILab的技术协调组工作,负责结合商业模式创新从新兴信息和通信技术中提出高级应用场景,尤其是物联网、分布式计算、可编程网络、个人数据、自组织网络、软件定义的网络以及网络功能虚拟化。Mineva从Telecom Sud Paris获得计算机科学和电信博士学位。他是IEEE物联网倡议的主席。他的联系方式是robert.minerva@telecomitalia.it 。

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Translations by Osvaldo Perez and Tiejun Huang


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