跨OSI模型的物聯(lián)網(wǎng)互操作

開放系統(tǒng)互連 （OSI） 模型是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)，包括連接到物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的設(shè)備。但是，插入該框架的各種現(xiàn)有通信技術(shù)和協(xié)議導(dǎo)致了嚴(yán)重的互操作性問題，這通常迫使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商和最終用戶在 OSI 模型的各個層采用一種或另一種連接方法，使行業(yè)處于圍繞一些普遍存在的技術(shù)進(jìn)行整合或接受可能存在于逐個垂直或逐個應(yīng)用基礎(chǔ)上的碎片化的十字路口。

在對物聯(lián)網(wǎng)云平臺和連接公司 Infiswift 的首席技術(shù)官 Sarva Thulasingam 的采訪中，討論了一種不可知的通用數(shù)據(jù)格式的潛力，它可以規(guī)避 OSI 堆棧上下的互操作性問題。

當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)中使用了哪些領(lǐng)先的連接/通信技術(shù)？

THULASINGAM：如果您查看 OSI 模型和通信堆棧，在物理鏈路層，Wi-Fi、藍(lán)牙、低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN） 和 GPRS 是正在使用的通信技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)層，我們看到大量使用 IPv4 和 IPv6。在傳輸層，我們看到 TCP，但也有一些客戶使用 UDP 服務(wù)器，因此我們必須有一個與 TCP 和 UDP 兼容的客戶端。在表示層，它幾乎是輕量級表示協(xié)議 （LPP）、X.25 數(shù)據(jù)包組裝/反匯編協(xié)議等。在應(yīng)用層，MQTT 等基于發(fā)布/訂閱的協(xié)議占主導(dǎo)地位。我們還看到類似 Google 的大公司使用 HTTP 之類的請求/響應(yīng)協(xié)議，當(dāng)然他們也有自己的協(xié)議，例如 Weave，它們也在使用。

根據(jù)用例，技術(shù)因部門而異。這是物聯(lián)網(wǎng)部署中非常重要的決策點，因為眾所周知，通信技術(shù)正在快速發(fā)展，而農(nóng)民或車隊經(jīng)理不具備適應(yīng)這種不斷變化的環(huán)境的專業(yè)知識和專業(yè)知識。這就是為什么在 Infiswift，我們嘗試通過物聯(lián)網(wǎng)連接抽象平臺和軟件來解決互操作性問題，這些平臺和軟件可以幫助過渡到更新的和可能節(jié)省成本的技術(shù)。

鑒于目前與物聯(lián)網(wǎng)通信相關(guān)的技術(shù)數(shù)量眾多，行業(yè)是否需要確定一些特定標(biāo)準(zhǔn)，還是我們應(yīng)該接受碎片化并開發(fā)解決方案來解決它？

THULASINGAM：我們相信物聯(lián)網(wǎng)中的互操作性將在不同層以不同方式解決。例如，在物理層，如果一臺設(shè)備使用 ZigBee 而另一臺使用藍(lán)牙，則需要某種橋接器讓它們相互操作。同樣在協(xié)議層，一個使用 MQTT 的設(shè)備和另一個使用 HTTP 的設(shè)備可以通過使用協(xié)議適配器進(jìn)行互操作。

不同的標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議和簡化實現(xiàn)做了大量工作，因此您不斷看到正在開發(fā)的新協(xié)議，MQTT 就是一個完美的例子?，F(xiàn)有協(xié)議也以新的方式組合，定義了輕量級協(xié)議。

除了通信層的所有這些橋接器和適配器之外，我們還需要應(yīng)用層的互操作性。例如，我們?nèi)绾未_保來自特定制造商的傳感器與來自另一個供應(yīng)商的設(shè)備網(wǎng)關(guān)通信，并最終通過網(wǎng)關(guān)連接到由另一個供應(yīng)商運營的云后端？對我來說，在應(yīng)用層，互操作性還不成熟。尤其是數(shù)據(jù)格式方面的工作并未在各個標(biāo)準(zhǔn)化小組中看到相同水平的一致性。

Infiswift 的愿景是開發(fā)一個開放的語義模型，以與編碼無關(guān)、與協(xié)議無關(guān)和與硬件架構(gòu)無??關(guān)的方式表示設(shè)備的狀態(tài)、配置、屬性、行為等。我們打算將此模型用于我們所有的機器對機器 （M2M） 通信，以便我們可以推動對生態(tài)系統(tǒng)中設(shè)備的語義理解和控制，并且還可以在未來與任何其他網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備進(jìn)行互操作包含開放語義模型。我們已經(jīng)為與協(xié)議無關(guān)的通用數(shù)據(jù)格式申請了專利，但作為一個行業(yè)，圍繞不同框架的語義如何互操作，還有大量工作要做。

關(guān)于數(shù)據(jù)格式你能告訴我什么？

THULASINGAM：這是一個完整的問題，所以我會保持高水平。讓我將 IoT 通信堆棧分解成更小的塊并討論該方法。

歸根結(jié)底，物聯(lián)網(wǎng)通信是 M2M。物聯(lián)網(wǎng)術(shù)語中的機器可以是現(xiàn)實世界中的一個簡單傳感器，它與手持計算機或平板電腦通信，通過儀表板顯示有關(guān)連接設(shè)備行為的信息。將傳感器數(shù)據(jù)傳遞給相關(guān)方或設(shè)備的通信技術(shù)層包括：

1、一、傳感器到消息設(shè)備的通信。 傳感器到消息傳遞設(shè)備的通信涉及傳感器本身，它從根本上說是一臺非常低端的計算機，具有非常少的計算，通常經(jīng)過優(yōu)化以收集測量值。傳感器平臺還包括某種無線訪問機制和通過遠(yuǎn)程服務(wù)器或設(shè)備發(fā)送讀數(shù)的硬件。在許多情況下，使用簡單且廉價的技術(shù)（例如低功耗藍(lán)牙 （BLE））將一組鄰近傳感器連接到本地網(wǎng)關(guān)設(shè)備，該網(wǎng)關(guān)設(shè)備充當(dāng)消息傳遞客戶端，封裝傳感器讀數(shù)并將其發(fā)送到下一層物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)中的處理。這是消息設(shè)備通信的傳感器，我們所做的實際上是建立在與通信技術(shù)無關(guān)的抽象層之上，該層將幫助客戶超越將傳感器連接到消息傳遞設(shè)備所需的各種硬件和軟件堆棧。換句話說，我們正在編寫一種在我們的客戶端軟件上運行的 shim 層，負(fù)責(zé)將來自不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以傳輸?shù)轿覀兊暮蠖嗽七M(jìn)行分析等的單一格式。

2、下一部分是消息設(shè)備到消息網(wǎng)關(guān)的通信。 消息傳遞網(wǎng)關(guān)通常是比傳感器更強大的計算機，并且能夠以更高的帶寬速率進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的傳輸。通常，這是一個可選層，但是可以根據(jù)設(shè)備的位置、成本和規(guī)模（以及正在部署的系統(tǒng)架構(gòu)）使用各種最后一英里訪問技術(shù)來連接到網(wǎng)關(guān)設(shè)備，然后為與其連接的所有設(shè)備提供 Internet 或云訪問。對于消息傳遞設(shè)備到消息傳遞網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序，Infiswift 方法是隱藏底層最后一英里訪問技術(shù)的復(fù)雜性，并提供一致和豐富的抽象任何消息傳遞設(shè)備，以便它可以使用各種機制通過消息傳遞網(wǎng)關(guān)無縫連接到云。

3、堆棧中的下一個部分是消息設(shè)備到云通信。 在這里，消息設(shè)備（或消息網(wǎng)關(guān)）封裝傳感器讀數(shù)并將其發(fā)送到負(fù)載均衡的云服務(wù)器，在 MQTT 等方面也稱為消息代理。這里使用的典型通信技術(shù)范圍從會話層的 MQTT 到 TCP /IP 在傳輸和網(wǎng)絡(luò)層到 GSM、GPRS 和 LTE 作為典型的物理和鏈路訪問技術(shù)，以到達(dá)云連接的服務(wù)器。有幾個高度安全、可用和連接不可知的云平臺，用于消息設(shè)備到云連接服務(wù)器通信，可以提供物聯(lián)網(wǎng)消費者所需的連接和數(shù)據(jù)管理功能，包括 AWS、Microsoft Azure、谷歌云和裸機。

4、最后一塊是云代理到感興趣的機器通信。具有豐富分析和報告功能的高度安全的通信機制為工業(yè)機器提供已轉(zhuǎn)換為云中有用信息的數(shù)據(jù)。Infiswift 平臺通過我們各種云組件中的多租戶來支持這一點，其中包括隱私條款、數(shù)據(jù)和處理分離等。

什么會阻止您建議的開放語義框架遇到與物聯(lián)網(wǎng)通信在其他地方發(fā)生的相同的碎片問題？

THULASINGAM：我們正在考慮將這項技術(shù)應(yīng)用于不同的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)。我們正在關(guān)注的組織之一是開放移動聯(lián)盟輕量級 M2M （OMA-LWM2M）工作組，因為我們對他們圍繞單個對象模型針對不同互操作性場景所做的工作感興趣。OMA 聯(lián)盟最初為移動設(shè)備制定標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在正在將該用例擴展到不同種類的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，尤其是邊緣設(shè)備。

此外，我們正在研究IPSO 聯(lián)盟的 Starter Pack、ZigBee 聯(lián)盟開發(fā)的集群庫，當(dāng)然還有開放連接基金會 （OCF），它正在做一些通用即插即用 （UPNP） 管理和控制規(guī)范。

這些是我們正在研究的一些明顯的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，我們希望與已經(jīng)專注于這些領(lǐng)域的各種參與者合作，看看我們可以如何做出貢獻(xiàn)。

審核編輯：郭婷