IOT语义互操作性之标准与开源

这个系列文章描述了一个单一的语义数据模型来支持物联网和建筑、企业和消费者的数据转换。 这种模型必须简单可扩展, 以便能够在各行业领域之间实现插件化和互操作性。 对于一个目前从事智能硬件的老码农，觉得这些文字具有积极的参考意义。在这第二部分, 尝试确定了现有的行业标准和开源方法, 以便在应用程序层提供互操作性。

"标准的好处在于你有许多的选择;

此外, 如果你不喜欢他们中的任何一个,

可以等待明年的模型。" - Andrew Tanenbaum

应对元数据挑战的社区驱动方法

已经习惯了一系列看似无止境的新协议、倡议和联盟, 所有这些都是为了开创所有人期待已久的物联网时代到来。

到目前为止, 可能已经在物联网设备上建立了一个共同的连接层, 但是有些技术因素对于寻找一个共同的互操作解决方案提出了相当大的挑战。 在成本、无线电频谱范围、数据速率和能源消耗之间进行权衡, 使得很难找到一个一刀切的方案。

许多"物联网标准"的联盟都涉及到连接层, 它们正朝着高层发展(在应用层上, 一切都是软件, 物理定律不适用[6])。 虽然应用层内的设备互操作性尚未成熟, 但在20多年前就通过电子数据交换(EDI)解决了该层内的 B2B 互操作性问题, 尽管不是很完美。

现在看到的"物联网标准"和"业务标准"联盟正在应用层内互操作性的中心点汇聚。 对于可管理性, 本系列将集中讨论9个组织的语义互操作性方法, 它们的共同点是:

跨越 OSI 模型的连接和应用层(图12)

图12 在 OSI 层内的联合体互操作性方法

处理五个相互关联的行业的大部分用例: 房屋与建筑、能源、零售、医疗和运输与物流(图13)

图13 行业组织的语义层努力

蓝牙

蓝牙(Bluetooth.com)是一种无线技术标准, 用于在短距离内交换数据, 由拥有3万多家会员公司的蓝牙技术联盟(SIG)管理。 在消费者层面, 蓝牙设备是高度受限设备之间应用层互操作性最普遍的例子。

当蓝牙网络建立时, 一个设备为主, 而其他所有设备为从。 基本速率 / 增强数据速率版本称为经典蓝牙, 是一个发送稳定且优化的高质量数据流(即音乐)。 新的低能量版本（BLE）即智能蓝牙,更适合物联网和传感器, 是建立在一个全新的开发框架，使用通用属性或GATT。

配置文件(Profile):对于两个可互操作的蓝牙设备, 它们必须支持相同的配置文件。 蓝牙有它自己的应用层配置文件, 目前围绕着传统上由经典蓝牙(即耳机、扬声器、鼠标)实现的"配件"角色。 智能蓝牙支持GATT的配置文件, 它将角色扩展到个人健康和医疗领域(如血压、心率传感器、温度计、体重秤)。 GATT定义了一种连接蓝牙智能设备的分层数据结构。每个配置文件描述一个基于 GATT 功能的用例、角色和一般行为。虽然现在市场上有蓝牙智能照明产品, 但是没有标准化的应用层协议来提供多个供应商的互操作性。 尽管蓝牙Mesh已经面世, Thread 和 Zigbee 等等正在争夺物联网的同样用途; 随之而来的肯定是一系列GATT的Profile, 不仅限于外围设备, 还包括家庭和建筑使用案例, 如照明, 暖通等等。

分配数字——蓝牙将标识符分配给与配置(公司、设备)和语义(测量单位、数据类型)相关的对象。

GS1

GS1(GS1.org)是一个全球性组织, 负责开发和维护世界上使用最广泛的供应链标准系统。 使用 GS1标准的150个国家, 每天有超过100万个用户公司执行超过60亿笔交易。

GS1已经在应用层中开发了几个标准, 支持可互操作地交换业务关键信息, 包括事务、产品和可见性事件数据。 这些标准主要涉及零售、医疗和运输物流行业的贸易伙伴之间的数据交换。

GS1的"全球商业语言"将物理世界和数字世界联系起来, 为物联网奠定了基础。 通过扩展其标准体系, GS1可以发挥关键作用, 加快"事物"的识别速度, 使其相互关联, 并使其互操作成为行业的全球语言, 包括企业、人和事物。

EPC 信息服务(EPCIS) , 核心业务词汇(CBV)——EPCIS是一个 GS1标准, 最初基于 RFID 技术, 使得不同的应用程序能够创建和分享关于物理或数字物体的"可见度事件数据"。 其主要用途是供应链可追踪性, 使贸易伙伴能够让产品在整个供应链中流动时分享有关产品的实际流动和状况的信息。 它有助于回答"什么、在哪里、什么时候、为什么"的问题, 以满足消费者和监管机构对准确和详细产品信息的需求。 一个新兴的用例就是物联网。CBV 提供了用于填充 EPCIS 数据方案的核心语义, 以确保可互操作的数据交换, 减少不同企业表达共同意图的变化。