基于物聯(lián)網(wǎng)應用中間件構建行業(yè)應用系統

自己從業(yè)近20年，雖說(shuō)是在做通訊，但是自己覺(jué)得對通信行業(yè)掌握不深，學(xué)的是自動(dòng)化控制專(zhuān)業(yè)，所以這么多年一直在通信領(lǐng)域相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)及多媒體應用系統的研究，當然這些與通信也有關(guān)系，包括數據的采集傳輸、網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)等都與通信有關(guān)，但這里更多的是應用。隨著(zhù)后來(lái)自己的產(chǎn)品和系統在不同行業(yè)中的推廣和使用，越來(lái)越多的精力就放在行業(yè)專(zhuān)用系統如何實(shí)現上，特別是當涉及到跨域多級組網(wǎng)分布式系統的時(shí)候，這里面涉及到的技術(shù)就更多。大家都知道一涉及到行業(yè)應用，這里面就有很多不確定的因素在里面，譬如業(yè)務(wù)系統需求的不穩定性，用戶(hù)定制需求的增多，軟件系統版本管理的問(wèn)題等等，一系列問(wèn)題就擺在我們開(kāi)發(fā)者面前。下面我就針對如何基于物聯(lián)網(wǎng)應用中間件構建行業(yè)應用系統，不對之處還請專(zhuān)家們批正。

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用這么多年為啥沒(méi)有很好地得到拓展，與傳感器、低功耗傳感網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展等有關(guān)系，另外一個(gè)原因是物聯(lián)網(wǎng)應用平臺的發(fā)展也沒(méi)有得到很好的重視。國內外真正在物聯(lián)網(wǎng)應用網(wǎng)關(guān)及平臺做深入研究的廠(chǎng)家不多。，如何很簡(jiǎn)單方便地實(shí)現個(gè)性化的系統，低成本快速搭建物聯(lián)網(wǎng)應用系統解決方案就成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用發(fā)展的關(guān)鍵。

中間件技術(shù)大家都不陌生，它是介于操作系統和應用之間的軟件或服務(wù)，應用系統借此實(shí)現不同技術(shù)之間的資源共享。物聯(lián)網(wǎng)中間件是中間件技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的應用。物聯(lián)網(wǎng)中間件處于物聯(lián)網(wǎng)的集成服務(wù)器端和感知層、傳輸層的嵌入式設備中。服務(wù)器端中間件稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)基礎中間件，很多時(shí)候我們也把他叫框架（Framework ）或平臺（Platform ）。嵌入式中間件是一些支持不同通訊協(xié)議的模塊和運行環(huán)境。中間件的特點(diǎn)是它固化了很多通用功能，但在具體應用中需要“二次開(kāi)發(fā)”來(lái)實(shí)現個(gè)性化的行業(yè)業(yè)務(wù)需求，因此所有物聯(lián)網(wǎng)中間件都要提供快速開(kāi)發(fā)（RAD）工具。

物聯(lián)網(wǎng)應用軟件和中間件處于DCM 三層架構的中上層和頂層，行業(yè)內通常有一個(gè)比喻，如果把物聯(lián)網(wǎng)系統和一個(gè)人體做比較，感知層好比人體的四肢，傳輸層好比人的身體和內臟，那么應用層就好比人的大腦。軟件和中間件是物聯(lián)網(wǎng)系統的靈魂和中樞神經(jīng)，這是國內外業(yè)界的共識。

這里不妨再回顧一下早期物聯(lián)網(wǎng)的定義：通過(guò)射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，將任何物品通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行通信和信息交換，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。根據上面早期的物聯(lián)網(wǎng)定義，任何末端設備和智能物件只要嵌入了芯片和軟件都是物聯(lián)網(wǎng)的連接對象，可以說(shuō)所有嵌入式軟件都是直接或間接地為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的。隨著(zhù)視頻和機器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，今天大家看到有很多網(wǎng)絡(luò )攝像頭也都可以納入到物聯(lián)網(wǎng)傳感器范疇。智能硬件今天得到快速發(fā)展，都與相關(guān)傳感及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展密不可分的。

這里提到了無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，大家都知道像原來(lái)ZigBee、Zwave、Thread、藍牙、WiFi等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在很多行業(yè)解決方案中得到應用，但是由于很多因素，如成本、功耗、無(wú)線(xiàn)距離，甚至一些標準原因都沒(méi)有得到很廣泛的應用?？赡艽蠹易罱?tīng)到最多的一個(gè)詞就是LPWAN低功耗網(wǎng)絡(luò )，有代表性的兩種LoRa和NB-IOT，這兩種制式的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )正在全球大規模推進(jìn)和商用，LoRa技術(shù)在行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用解決方案中已經(jīng)有成功案例，在解決行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)拓展一直困擾的功耗和距離問(wèn)題有很大的促進(jìn)作用，但是由于使用的非授權頻段，在實(shí)際應用中的干擾問(wèn)題還有待驗證和觀(guān)察。

NB-IOT技術(shù)國內運營(yíng)商在大力推進(jìn)和商用前實(shí)驗，運營(yíng)商在經(jīng)營(yíng)這種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )有其先天優(yōu)勢，先天基站物理資源優(yōu)勢，采用授權頻段等，為運營(yíng)商拓展物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用提供了非常好的基礎。當然這里也有一個(gè)需要考慮，海量傳感終端如何直接接入平臺的問(wèn)題，如果都是傳感器直接通過(guò)NB-IOT網(wǎng)絡(luò )接入業(yè)務(wù)平臺，IP地址的管理是一個(gè)問(wèn)題，目前國內IPv6網(wǎng)絡(luò )還在實(shí)驗網(wǎng)的階段，IPv4地址肯定不夠以支撐這面多節點(diǎn)的連接，這里就引出物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的概念。

LoRa和NB-IOT兩種制式的網(wǎng)絡(luò )在實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)應用中如何發(fā)展，就個(gè)人理解這兩種網(wǎng)絡(luò )都有其應用場(chǎng)景和特點(diǎn)，誰(shuí)也取代不了誰(shuí)，個(gè)人更看重LoRa在中小型行業(yè)專(zhuān)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用，NB-IOT更看重在以運營(yíng)商主導的大型物聯(lián)網(wǎng)應用，在某種程度上是一種互補。但是這里我提到一點(diǎn)，如果將網(wǎng)絡(luò )攝像頭作為物聯(lián)網(wǎng)應用的一個(gè)傳感節點(diǎn)，上面兩種制式無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )就無(wú)能為力，他們主要解決節點(diǎn)多、數據量小的應用，對視頻這種大數據量實(shí)時(shí)傳輸就不適用。

上面提到了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用中起著(zhù)非常重要的作用，將海量傳感節點(diǎn)分塊收斂、協(xié)議轉換、數據預處理等。我這里將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分為兩種類(lèi)型，后續在物聯(lián)網(wǎng)應用系統中應該也會(huì )遇到，一種為通用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，另外一種為業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。通用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)主要功能是解決不同網(wǎng)絡(luò )之間的連接，類(lèi)似于路由器，將不同物理網(wǎng)絡(luò )轉換為一種或多種物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的設備，譬如將原有Zigbee、藍牙、串口、LoRa等轉換為IP、NB-IOT等，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不對傳輸的協(xié)議內容進(jìn)行解析只做透明傳輸，這種網(wǎng)關(guān)我把它統稱(chēng)為通用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，當然他可能也不同的形態(tài)出現。對于業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，它不僅要具備通用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的功能外，還要對傳輸的協(xié)議內容根據行業(yè)應用進(jìn)行解析預處理，這種類(lèi)型的網(wǎng)關(guān)就輔以行業(yè)應用的定義，帶有行業(yè)應用一定的專(zhuān)業(yè)性。

在物聯(lián)網(wǎng)DCM三層架構中，軟件（包括嵌入式軟件）和中間件將作為關(guān)鍵和靈魂起至關(guān)重要的作用。這并不是說(shuō)發(fā)展傳感器等末端不重要，在大集成工程中，系統變得更加智能化和網(wǎng)絡(luò )化，反過(guò)來(lái)會(huì )對末端設備和傳感器提出更高的要求，如此循環(huán)螺旋上升推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。因此要占領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)制高點(diǎn)，軟件和中間件的作用至關(guān)重要。

嵌入式軟件作為業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的核心部分，定義了網(wǎng)關(guān)在行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統中接入的能力。目前行業(yè)內通常將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件盡可能做成模塊化設計，根據行業(yè)應用不同的特點(diǎn)對模塊硬件進(jìn)行不同的組合即可，那么嵌入式軟件就根據行業(yè)不同而進(jìn)行部署，這種行業(yè)潛入式應用軟件通常也是基于嵌入式軟件中間件的基礎上快速定制而成。這樣業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)就可以在靈活配置的硬件架構和潛入式軟件中間件的基礎上根據不同行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用需求不同快速定制。

服務(wù)器軟件則是業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的數據承載核心，決定了整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統面對海量監測點(diǎn)數據時(shí)的穩定性，同時(shí)也決定了系統將來(lái)的擴展能力和彈性。為適應不同規模的組網(wǎng)環(huán)境，尤其是物聯(lián)網(wǎng)范疇內的超大規模組網(wǎng)，我們利用負載均衡、服務(wù)器集群、內存數據庫等技術(shù)，一方面極大的提高系統的彈性，同時(shí)也提高了系統應對負載沖擊的能力和效率。

業(yè)務(wù)軟件是用戶(hù)與物聯(lián)網(wǎng)解決方案的直接接口，一切優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)特性和能力如果無(wú)法以?xún)?yōu)秀合適、符合用戶(hù)使用需求的方式呈現，就無(wú)法得到用戶(hù)的認可，這也是很多行業(yè)里物聯(lián)網(wǎng)概念炒的火熱，落地卻寥寥無(wú)幾的重要原因。業(yè)務(wù)軟件的設計一定要開(kāi)放，任何一家公司的人力物力都十分有限，統一開(kāi)發(fā)的標準業(yè)務(wù)系統無(wú)法精確滿(mǎn)足所有用戶(hù)的每個(gè)需求，這也讓物聯(lián)網(wǎng)系統看上去很好，實(shí)際上并不給用戶(hù)帶來(lái)本質(zhì)上的變化。只有開(kāi)放的業(yè)務(wù)軟件，讓最貼近用戶(hù)的開(kāi)發(fā)者去定制最符合用戶(hù)需求的業(yè)務(wù)，才是一個(gè)能讓用戶(hù)付款的物聯(lián)網(wǎng)應用系統。

在這個(gè)技術(shù)和市場(chǎng)規則日新月異的世界里，物聯(lián)網(wǎng)系統必然是未來(lái)生產(chǎn)生活不可或缺的一環(huán)，不過(guò)從概念到真正起“化學(xué)反應”，還有很長(cháng)的一段路要走。深圳市麥斯杰網(wǎng)絡(luò )有限公司著(zhù)力于將概念落到實(shí)處，將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用中間件做到更專(zhuān)業(yè)化，更貼近行業(yè)系統集成商需求，跟行業(yè)系統集成商一起共同打造有競爭力的行業(yè)系統解決方案，力圖給大家展示一條未來(lái)可能的路。

讓我們一起攜手真正實(shí)現社會(huì )因分工而專(zhuān)業(yè)、因合作而強大。