淺談物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算運(yùn)營平臺(tái)的建構(gòu)

　　近年來，在信息技術(shù)領(lǐng)域，云計(jì)算作為一種新興的計(jì)算模式被提出，并迅速從概念走向應(yīng)用，云計(jì)算的成功應(yīng)用之一是Google的搜索引擎，它的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)在各地的數(shù)據(jù)中心，當(dāng)用戶發(fā)出搜索請(qǐng)求時(shí)，可以并行地從數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)上發(fā)起搜索并進(jìn)行排名，將結(jié)果反饋給用戶。云計(jì)算的超大規(guī)模、虛擬化、多用戶、高可靠性、高可擴(kuò)展性等特點(diǎn)正是物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；?、智能化發(fā)展所需的技術(shù)。如何推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，一直是業(yè)界關(guān)注的話題，對(duì)電信運(yùn)營商來說，要主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，打造跨行業(yè)、跨區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)信息處理中心，就要考慮引入云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營的云平臺(tái)。

　　目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域正從面向企業(yè)的智能交通、電力抄表等發(fā)展到面向公眾的個(gè)人醫(yī)療、智能家居等，遍及各行各業(yè)，但還處在創(chuàng)新起步階段，未大規(guī)模普及，美國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比1，因此，物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個(gè)萬億級(jí)的通信業(yè)務(wù)。

　　電信網(wǎng)主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式

　　物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)覆蓋了傳感感知、傳輸通道、運(yùn)算處理、行業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域，其中涉及的技術(shù)包括RFID射頻識(shí)別、傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、高性能計(jì)算、智能控制等。云計(jì)算是將動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且被虛擬化的計(jì)算資源通過互聯(lián)網(wǎng)提供出來的一種服務(wù)。

　　電信運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)中扮演什么角色呢？要回答這個(gè)問題，就要研究物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，這里我們可以將物聯(lián)網(wǎng)抽象為感知單元、存儲(chǔ)單元、傳輸單元、計(jì)算控制單元、展現(xiàn)單元組成的一個(gè)“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中感知單元是“鍵盤、鼠標(biāo)”，感知的不是人的點(diǎn)擊，而是熱、力、光、電、聲、位移等信號(hào)；存儲(chǔ)單元是“內(nèi)存、硬盤”，在物聯(lián)網(wǎng)中還包括嵌入到電子標(biāo)簽或傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)單元保存感知采集到的各種信息，如溫度、濕度、電子標(biāo)簽編碼等，以及這些信息的處理結(jié)果；傳輸單元是“總線”，將信息通過無線傳感網(wǎng)、電信網(wǎng)傳送到全球每一個(gè)角落；計(jì)算控制單元是“中央處理器CPU”，負(fù)責(zé)對(duì)信息進(jìn)行集中大規(guī)?？焖偬幚砗头治?，發(fā)送指令，進(jìn)行指揮調(diào)度;展現(xiàn)單元是“顯示器”，通過電腦、手機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)信息的展現(xiàn)。

　 在物聯(lián)網(wǎng)“超級(jí)計(jì)算機(jī)”抽象模型中，我們可以看出電信運(yùn)營商扮演的是傳輸單元的角色，通過無線傳輸技術(shù)，將傳感單元與計(jì)算控制單元、顯示單元、存儲(chǔ)單元關(guān)聯(lián)起來。雖然由隨機(jī)分布的集成由傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式構(gòu)成的傳感網(wǎng)絡(luò)也具有通信功能，但不具備物與物的全球聯(lián)通能力，因此電信運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)中的傳輸?shù)匚皇遣豢商娲?，但如果只滿足于做傳輸單元，那在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中電信運(yùn)營商將淪為簡單的通道提供者，難以發(fā)揮主導(dǎo)作用。實(shí)際上，在當(dāng)前傳感網(wǎng)絡(luò)還處于發(fā)展起步階段不具規(guī)模效應(yīng)前，電信運(yùn)營商應(yīng)利用已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢，積極向物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算控制單元延伸，掌控物聯(lián)網(wǎng)的核心點(diǎn)和制高點(diǎn)，像運(yùn)營電信網(wǎng)一樣運(yùn)營物聯(lián)網(wǎng)，主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展。

　　如何構(gòu)建基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)

　　電信運(yùn)營商要主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，掌控物聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算控制能力，就需要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)，作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)之間重要的本地化中央信息處理中心，集成產(chǎn)業(yè)鏈的上下游系統(tǒng)，為客戶提供一站式電信級(jí)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營服務(wù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)主要的功能包括：業(yè)務(wù)受理、開通、計(jì)費(fèi)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置和控制，信息采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、展示、行業(yè)的應(yīng)用集成等。

　　物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)顯示的云計(jì)算特征，適合采用云計(jì)算技術(shù)建立基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)，其體系架構(gòu)主要由以下幾部分構(gòu)成：云基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺(tái)、云應(yīng)用、云管理。

　　云基礎(chǔ)設(shè)施。通過物理資源虛擬化技術(shù)，使得平臺(tái)上運(yùn)行的不同行業(yè)應(yīng)用以及同一行業(yè)應(yīng)用的不同客戶間的資源(存儲(chǔ)、CPU等)實(shí)現(xiàn)共享，例如不必為每個(gè)客戶都分配一個(gè)固定的存儲(chǔ)空間，這樣利用率較低，而是所有客戶共用一個(gè)跨物理存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)池；提供資源需求的彈性伸縮，例如在不同行業(yè)數(shù)據(jù)智能分析處理進(jìn)程間共享計(jì)算資源，或在單個(gè)客戶存儲(chǔ)耗盡時(shí)動(dòng)態(tài)地從虛擬存儲(chǔ)池中分配存儲(chǔ)資源，以便用最小的資源來盡可能滿足客戶需求，在減少運(yùn)營成本的同時(shí)，提升服務(wù)質(zhì)量;通過服務(wù)器集群技術(shù)，將一組服務(wù)器關(guān)聯(lián)起來，使它們在外界從很多方面看起來如同一臺(tái)服務(wù)器，從而改善平臺(tái)的整體性能和可用性。

　　云平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)的核心，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的配置和控制、信息的采集和計(jì)算功能，在實(shí)現(xiàn)上可以采用分布式存儲(chǔ)、分布式計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析處理，以滿足大數(shù)據(jù)量且實(shí)時(shí)性要求非常高的數(shù)據(jù)處理要求。

　　云應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了行業(yè)應(yīng)用的業(yè)務(wù)流程，可以作為物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營云平臺(tái)的一部分，也可以集成第三方行業(yè)應(yīng)用，但在技術(shù)上應(yīng)通過應(yīng)用虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多租戶，讓一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的多個(gè)不同租戶共享存儲(chǔ)、計(jì)算能力等資源，提高資源利用率，降低運(yùn)營成本，而多個(gè)租戶之間在共享資源的同時(shí)又相互隔離，保證了用戶數(shù)據(jù)的安全性。

　　云管理由于采用了彈性資源伸縮機(jī)制，用戶占用的電信運(yùn)營商資源是在隨時(shí)間不斷變化的，這就需要平臺(tái)能提供按需計(jì)費(fèi)的支持能力，例如記錄用戶的資源動(dòng)態(tài)變化，生成計(jì)費(fèi)清單，提供給計(jì)費(fèi)系統(tǒng)用于計(jì)費(fèi)出賬。另外，還需要提供用戶管理、安全管理、服務(wù)水平協(xié)議(SLA)等功能。

　　由于上面提出的基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)架構(gòu)是面向各行各業(yè)、大數(shù)據(jù)量、高性能計(jì)算的信息處理系統(tǒng)，而在現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還未大規(guī)模普及的情況下，電信運(yùn)營商在建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)時(shí)，不需要也不可能一步到位，因此可以采用分步實(shí)施的策略：首先，從提供無線傳輸通道、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置和監(jiān)控功能入手，與傳感器廠商、行業(yè)應(yīng)用廠商共同配合，為客戶提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。在這個(gè)階段，可以將物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)部署在云基礎(chǔ)設(shè)施上，實(shí)現(xiàn)資源的虛擬化和彈性伸縮，從而在小規(guī)模應(yīng)用下最大限度地降低成本。其次，以一至兩個(gè)行業(yè)為突破口，將云平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置和監(jiān)控功能向計(jì)算功能延伸，采用分布式計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)行業(yè)計(jì)算模型，包裝成對(duì)外服務(wù)；同時(shí)與行業(yè)應(yīng)用提供商合作，由行業(yè)應(yīng)用提供商按云平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開發(fā)云應(yīng)用，集成到云平臺(tái)上，形成物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)的平臺(tái)服務(wù)化和應(yīng)用服務(wù)化雛形。最后，不斷拓展云應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域，優(yōu)化云平臺(tái)服務(wù)和計(jì)算模型，提升云管理能力，以增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)量不斷增長的要求。這是個(gè)長期發(fā)展的過程，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和用戶的規(guī)模越大，建在云計(jì)算上的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)的作用也越明顯，也就越能發(fā)揮電信運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值。

　　物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)架構(gòu)在云計(jì)算之上，既能夠降低初期成本，又解決了未來物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化發(fā)展過程中對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算需求。通過基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)的建設(shè)，將讓電信運(yùn)營商從提供簡單的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道轉(zhuǎn)向提供物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需的計(jì)算和控制能力，從而在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位。