基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件構(gòu)建行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)

自己從業(yè)近20年，雖說(shuō)是在做通訊，但是自己覺(jué)得對(duì)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(yīng)用系統(tǒng)的研究，當(dāng)然這些與通信也有關(guān)系，包括數(shù)據(jù)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(yīng)用。隨著后來(lái)自己的產(chǎn)品和系統(tǒng)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(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)上，特別是當(dāng)涉及到跨域多級(jí)組網(wǎng)分布式系統(tǒng)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(yīng)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(tǒng)需求的不穩(wěn)定性，用戶(hù)定制需求的增多，軟件系統(tǒng)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(duì)如何基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件構(gòu)建行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，不對(duì)之處還請(qǐng)專(zhuān)家們批正。

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)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(yīng)用平臺(tái)的發(fā)展也沒(méi)有得到很好的重視。國(guó)內(nèi)外真正在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)及平臺(tái)做深入研究的廠(chǎng)家不多。，如何很簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的系統(tǒng)，低成本快速搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)解決方案就成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)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(tǒng)和應(yīng)用之間的軟件或服務(wù)，應(yīng)用系統(tǒng)借此實(shí)現(xiàn)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(yīng)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(shè)備中。服務(wù)器端中間件稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)中間件，很多時(shí)候我們也把他叫框架（Framework ）或平臺(tái)（Platform ）。嵌入式中間件是一些支持不同通訊協(xié)議的模塊和運(yùn)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(yīng)用中需要“二次開(kāi)發(fā)”來(lái)實(shí)現(xiàn)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(yīng)用軟件和中間件處于DCM 三層架構(gòu)的中上層和頂層，行業(yè)內(nèi)通常有一個(gè)比喻，如果把物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)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(nèi)臟，那么應(yīng)用層就好比人的大腦。軟件和中間件是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的靈魂和中樞神經(jīng)，這是國(guó)內(nèi)外業(yè)界的共識(shí)。

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(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)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(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)上面早期的物聯(lián)網(wǎng)定義，任何末端設(shè)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(duì)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。隨著視頻和機(jī)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(lán)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)原因都沒(méi)有得到很廣泛的應(yīng)用。可能大家最近聽(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(guī)模推進(jìn)和商用，LoRa技術(shù)在行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(quán)頻段，在實(shí)際應(yīng)用中的干擾問(wèn)題還有待驗(yàn)證和觀(guān)察。

NB-IOT技術(shù)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在大力推進(jìn)和商用前實(shí)驗(yàn)，運(yùn)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(shì)，先天基站物理資源優(yōu)勢(shì)，采用授權(quán)頻段等，為運(yùn)營(yíng)商拓展物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用提供了非常好的基礎(chǔ)。當(dāng)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(tái)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(tái)，IP地址的管理是一個(gè)問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)IPv6網(wǎng)絡(luò)還在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的階段，IPv4地址肯定不夠以支撐這面多節(jié)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(yīng)用中如何發(fā)展，就個(gè)人理解這兩種網(wǎng)絡(luò)都有其應(yīng)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(yīng)用，NB-IOT更看重在以運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的大型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，在某種程度上是一種互補(bǔ)。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(yīng)用的一個(gè)傳感節(jié)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(jié)點(diǎn)多、數(shù)據(jù)量小的應(yīng)用，對(duì)視頻這種大數(shù)據(jù)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(yīng)用中起著非常重要的作用，將海量傳感節(jié)點(diǎn)分塊收斂、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)預(yù)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(xù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)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(zhuǎn)換為一種或多種物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，譬如將原有Zigbee、藍(lán)牙、串口、LoRa等轉(zhuǎn)換為IP、NB-IOT等，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不對(duì)傳輸?shù)膮f(xié)議內(nèi)容進(jìn)行解析只做透明傳輸，這種網(wǎng)關(guān)我把它統(tǒng)稱(chēng)為通用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，當(dāng)然他可能也不同的形態(tài)出現(xiàn)。對(duì)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(duì)傳輸?shù)膮f(xié)議內(nèi)容根據(jù)行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行解析預(yù)處理，這種類(lèi)型的網(wǎng)關(guān)就輔以行業(yè)應(yīng)用的定義，帶有行業(yè)應(yīng)用一定的專(zhuān)業(yè)性。

在物聯(lián)網(wǎng)DCM三層架構(gòu)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(tǒng)變得更加智能化和網(wǎng)絡(luò)化，反過(guò)來(lái)會(huì)對(duì)末端設(shè)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(tǒng)中接入的能力。目前行業(yè)內(nèi)通常將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件盡可能做成模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)行業(yè)應(yīng)用不同的特點(diǎn)對(duì)模塊硬件進(jìn)行不同的組合即可，那么嵌入式軟件就根據(jù)行業(yè)不同而進(jìn)行部署，這種行業(yè)潛入式應(yīng)用軟件通常也是基于嵌入式軟件中間件的基礎(chǔ)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(gòu)和潛入式軟件中間件的基礎(chǔ)上根據(jù)不同行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shù)據(jù)承載核心，決定了整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面對(duì)海量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的穩(wěn)定性，同時(shí)也決定了系統(tǒng)將來(lái)的擴(kuò)展能力和彈性。為適應(yīng)不同規(guī)模的組網(wǎng)環(huán)境，尤其是物聯(lián)網(wǎng)范疇內(nèi)的超大規(guī)模組網(wǎng)，我們利用負(fù)載均衡、服務(wù)器集群、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，一方面極大的提高系統(tǒng)的彈性，同時(shí)也提高了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)負(fù)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(xiàn)，就無(wú)法得到用戶(hù)的認(rèn)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(shè)計(jì)一定要開(kāi)放，任何一家公司的人力物力都十分有限，統(tǒng)一開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)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(tǒng)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(yīng)用系統(tǒng)。

在這個(gè)技術(shù)和市場(chǎng)規(guī)則日新月異的世界里，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)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(yīng)”，還有很長(zhǎng)的一段路要走。深圳市麥斯杰網(wǎng)絡(luò)有限公司著力于將概念落到實(shí)處，將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用中間件做到更專(zhuān)業(yè)化，更貼近行業(yè)系統(tǒng)集成商需求，跟行業(yè)系統(tǒng)集成商一起共同打造有競(jìng)爭(zhēng)力的行業(yè)系統(tǒng)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(xiàn)社會(huì)因分工而專(zhuān)業(yè)、因合作而強(qiáng)大。