物联网的互操作性

客座编辑导言•Giancarlo Fortino, Maria Ganzha, Carlos Palau, and Marcin Paprzycki•2016年12月

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Translations by Osvaldo Perez and Tiejun Huang


中文翻译:李冰,黄铁军

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服务机器人

物联网(IoT)是一种包含了物理对象、虚拟对象以及配有传感、计算、致动和通信能力的无所不在的网络。然而,尽管物联网上已经部署了数十亿对象,一些因素正在减缓物联网解决方案的采用:设备不兼容。

物联网最初的愿景包含一个超级连接的全球生态系统,在该系统中,每当需要向用户提供高度多元化的服务时,“物”与“物”之间便相互通信,这种通信必须独立于基础设施的特定部分的创建者。然而,现实中每个供应商有着其独有、与其他解决方案不兼容的物联网解决方案,因而产生了局部性的物联网“孤岛”。

这就是为什么现在很多物联网研究人员和行业领导者开始关注互操作性。例如,欧盟的Unify-IoT项目最近分析了300多个可用的物联网平台,发现大约20个“还算常用”。基于这一分析,欧盟已决定资助七个研究项目(见“物联网项目”边栏),以解决物联网生态系统之间和内部的互操作问题。

今日计算2016年12月专题选择了这个重要研究领域的六篇文章。由于物联网互操作主题涉及的范围太广,我们还提供了一段采访六位物联网业界专家的视频,以及三个边栏:更多文章链接(延伸阅读)、相关网站(物联网项目)和学习资料(多媒体教学)。

本期文章

研究物联网互操作性的方法之一是从它跨越的硬件/软件栈的所有层来考虑:

  • 设备层,无缝地集成新设备到现有的物联网生态系统;
  • 网络层,处理物体移动性和信息路由;
  • 中间件层,便于智能对象的无缝服务发现和智能管理;
  • 应用服务层,对来自异构平台的异构应用服务进行再利用,以及
  • 数据和语义层,引入数据和信息的共同理解。

前面五篇文章针对上述层中层内的互操作性问题,第六篇文章讨论物联网利益相关方之间的信任问题。

设备层

在文章《实现物联网互操作的移动多重技术网关》(A Mobile Multi-Technology Gateway to Enable IoT Interoperability)中,G. Aloi和他的同事们描述了他们基于智能手机的物联网网关。该网关支持物联网设备之间通过多种技术、多种标准以及多种通信接口的集成和互操作。该文所提出的架构由两个模块组成:管理界面:用来使用户从不同的物联网设备接收通知;协调沟通和管理的中心计算机:用于采集和分析来自不同接口的流量数据。尽管该文提出的方法可能受限于智能手机的电池容量,但是性能结果还是表明把该解决方案集成到物联网体系结构中是可行的。

网络层

Kuljaree Tantayakul,Riadh Dhaou和 Beatrice Paillassa在文章《SDN对移动性管理的影响》(Impact of SDN on Mobility Management)中提出了一种不使用传统IPv4方法、能够适配软件定义网络的新移动服务。作者认为这种移动服务不仅能够达到代理移动IPv6(PMIPv6)——即第三代合作伙伴计划(3GPP)采用的方案——的质量,而且还增强了部署性能。

中间件层

文章《MOSDEN:面向资源受限移动设备的物联网中间件》(MOSDEN: An Internet of Things Middleware for Resource Constrained Mobile Devices)提出了一种面向移动设备的基于插件的物联网中间件,该中间件能够从多个异构传感器收集和处理数据。作者Charith Perera和他的同事们断言MOSDEN与全球传感器网(GSN)完全兼容,并且为不同供应商提供的、计算资源不同的设备提供了高水平的互操作性。

应用服务层

Yang Zhang, Li Duan和陈俊亮在文章《面向物联网服务的事件驱动SOA》(Event-Driven SOA for IoT Services)中讨论如何针对物联网服务集成事件驱动架构(EDA)和面向服务的架构(SOA)。SOA将应用程序分解成由标准接口规范描述的多个独立服务,EDA则基于事件流程协调多个独立服务。作者考虑如何实现一个可伸缩的EDSOA,从而可以使用资源信息来创建物联网服务,应用独立和共享的事件来运行这些服务,然后使用事件会话来协调这些服务。

数据和语义层

数据和语义层可以看作一个依赖其他层但同时也喂入其他层的元层。文章《连接的智能城市:面向物联网的SEG 3.0互操作》(Connected Smart Cities: Interoperability with SEG 3.0 for the Internet of Things)提出了一种有趣的方法,该方法起源于欧盟的Fiesta-IoT 项目,能够用于联合、统一和促进语义互操作性。Amelie Gyrard 和 Martin Serrano 以面向智能城市的用例进行了概念性说明。

信任

合作实体之间如果没有信任,系统互操作性就是空谈。本月最后一篇主题文章指出当和独立的利益相关方合作时,信任管理是一个必须解决的关键问题。在文章《物联网的信任管理框架》(Trust Management Framework for Internet of Things)中,Yefeng Ruan, Arjan Durresi和 Lina Alfantoukh提出一种通用信任管理框架,旨在帮助相互交互的智能体(设备)评估可信度。作者们使用食品营养分析的仿真作为一个例子。他们还考虑了两类可能的攻击,并展示了如何一起使用不同的信任要素或者环境来减轻伤害。

视频

西班牙瓦伦西亚港的代表,谈论他们对物联网设备间互操作性的需求。

行业视点

在这个来自INTER-IoT项目的视频中,西班牙瓦伦西亚港的代表谈论了他们对物联网设备间互操作性的需求。根据世界海运理事会的报告,瓦伦西亚港是欧洲最繁忙的港口之一,具有440万海运集装箱的年通行能力,瓦伦西亚港基金会ICT主任Miguel Llop和瓦伦西亚Noatum集装箱码头项目总监Ivan Deosdad都出现在视频中。

在这些采访中,六位来自物联网行业的业内专家分享了他们的知识、观点以及对物联网互操作性未来的预测。

结论

无论对哪个研究领域,管理异质问题都颇具挑战,如果要应对的是必须无缝通信的数十亿互连设备,挑战就更大了。显然,标准化可以解决部分问题,但这样的标准化不太可能在不久的将来就实现。因此,目前的研究必须着关注自愿互操作性,从而通过非标准(但有效)的方法促进物联网平台和设备的互操作。我们在本期今日计算中强调了这些仍然存在的开放问题,希望能引起你对相关研究的兴趣。

客座编辑

Giancarlo Fortino是卡拉布里亚大学计算机工程系教授,武汉理工大学计算机工程系兼职教授,意大利国家研究委员会兼职高级研究员。他已经发表了300多篇研究论文,是四个IEEE期刊的副主编。Fortino是IEEESystems, Man, and Cybernetics(SMC)的互动可穿戴计算设备技术委员会的创始联席主席,是IEEE SMC协会意大利分会的主席。他是SenSysCal的共同创始人和首席执行官,该公司是卡拉布里亚大学从事先进应用研究和物联网系统开发所衍生的公司。联系他访问请网址http://si.deis.unical.it/~fortino/

Maria Ganzha是华沙理工大学数学和信息科学系的副教授。她从俄罗斯的莫斯科国立大学数学系获得硕士学位和博士学位,并在波兰科学院被授予理学博士。Ganzha发表了超过140篇研究论文,是6个期刊编委和1本丛书编委,并已受邀参加100多个会议的程序委员会。联系她请访问网址http://pages.mini.pw.edu.pl/~ganzham

Carlos Palau是瓦伦西亚理工大学电信系全职教授,并从该大学电信工程系获得了硕士学位和博士学位。Palau已发表了140多篇论文,参加过100多个会议。他积极参与国际研究项目,还是H2020 INTER-IoT的协调员。通过访问网址http://personales.upv.es/cpalau 可以联系他。

Marcin Paprzycki 是波兰科学院系统研究所副教授。他在位于波兰波兹南的密茨凯维奇大学获得硕士学位,从位于美国德克萨斯州达拉斯的南方卫理公会大学获得博士学位,并在保加利亚科学院被授予理学博士。他是IEEE高级会员,ACM高级成员,高级福布莱特讲座老师和IEEE计算机学会杰出访问者。他发表作品超过400份,被邀请到500多个国际会议的程序委员会。他是12个杂志和一本丛书的编委。通过访问网址http://www.ibspan.waw.pl/~paprzyck/可以联系他 。

 

延伸阅读

设备:

网络

中间件

应用服务:

数据和语义:

 

物联网项目

欧盟2016年1月1日开始资助的项目:

欧盟资助的其他项目:

国际项目:

 

多媒体教学资料

YouTube视频:

SlideShare上的讲稿:

Coursea电子课程:

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