问题15:为什么要研究物联网体系结构?

体系结构是对复杂系统的一种抽象,也是系统建模的一种方法。体系结构描述了系统组成的单元,以及单元之间相互关联与互操作的关系。在谈到体系结构时,人们会想到:计算机体系结构与冯·诺依曼结构、计算机网络体系结构与OSI参考模型,以及互联网体系结构。对于一个复杂的计算机系统结构、计算机网络系统结构,我们需要研究出能够表现出不同类型计算机、不同类型计算机网络共性特征的模型。体系结构的研究成果对于大型计算机系统与网络系统的设计、实现、运维与管理有着重要的意义,是一项技术走向成熟的重要标志之一。

人们在深入研究物联网时,也自然会想到物联网应该有一个什么样的体系结构的问题。物联网是一种涉及社会生活各个领域的复杂大系统。物联网体系结构模型研究的难度主要表现在物联网网络的异构性、网络规模的差异性、应用的多样性上。物联网的传输网可能采用互联网中的虚拟专网(VPN)技术,可能采用移动通信网3G/4G的M2M技术,可能采用无线局域网或无线传感器网络,可能采用蓝牙、ZigBee、超宽带UWB或6LoWPAN通信技术。同时,接入设备可能是RFID标签与读写器,可能是不同类型的传感器与传感网,可能是智能手机或智能终端设备,可能是可穿戴计算设备或智能机器人。物联网的应用环境同样也是千差万别的。物联网的应用系统可能是覆盖全世界的物流供应链,可能是覆盖城市的智能交通系统,也可能是深山密林中的智能环境监控系统。

尽管物联网系统结构复杂,不同物联网应用系统的功能、规模差异很大,但是它们必然存在很多内在的共性特征。如果我们不能够总结出各种物联网应用系统的共性特征,就不能够找出描述物联网结构与行为共性特征的抽象模型,这表明我们对物联网的认识仍然处于“就事论事”的初期阶段,很难驾驭大型物联网系统的设计、实现、运行、维护与管理。

物联网体系结构研究是物联网研究的重要内容之一,也是物联网理论体系的重要组成部分。物联网与计算机网络、互联网有很多相通之处,计算机网络体系结构的研究方法对物联网体系结构的研究有很好的借鉴作用。