【儀表網(wǎng) 儀表新概念】從1999年KevinAshton次提出這個(gè)概念以來，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)經(jīng)歷了迅速的轉(zhuǎn)變。隨著近年來連接到物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備在多樣性和數(shù)量方面出現(xiàn)指數(shù)式的增長，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了一種主流技術(shù)，在推動現(xiàn)在社會的生活方式方面有著極大的潛力。

在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與工程上，硬件與軟件平臺之間目前仍有明確的界限，其中大多數(shù)供應(yīng)商都將精力放在硬件方面。只有極少數(shù)供應(yīng)商提供物聯(lián)網(wǎng)軟件服務(wù)：例如，Mattermark根據(jù)所獲總投資排名的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)公司中，只有13家提供物聯(lián)網(wǎng)軟件服務(wù)。

本文針對現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺，基于我們對IoT供應(yīng)商進(jìn)行的詳細(xì)分析做了一份綜合調(diào)查。而本文后選擇的物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商，完全是基于這樣的標(biāo)準(zhǔn)：這些供應(yīng)商是否提供軟件解決方案，來處理從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備/傳感器獲取的信息。注意：雖然我們希望盡可能全面，但本文中仍有可能漏掉了一些這些平臺的新改進(jìn)。

　物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺想要的重要功能

基于近的幾份調(diào)查，我們選出了物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺關(guān)鍵的功能：設(shè)備管理、集成、安全性、數(shù)據(jù)收集協(xié)議、分析類型以及支持可視化，以便對樣本功能進(jìn)行比較。本文的后半段中會對這些特性進(jìn)行簡單介紹。

設(shè)備管理與支持集成

設(shè)備管理是物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺所需的重要功能之一。物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)當(dāng)維護(hù)著一堆與之連接的設(shè)備，并跟蹤這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);還應(yīng)當(dāng)能夠處理配置、固件(或其他軟件)更新問題，并提供設(shè)備級的錯誤報(bào)告和處理方案。每天結(jié)束前，設(shè)備用戶應(yīng)當(dāng)能夠獲得個(gè)人設(shè)備級的統(tǒng)計(jì)。

支持集成是物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺需要的另一個(gè)重要功能。需要從物聯(lián)網(wǎng)平臺上公布的重要操作和數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)能通過API訪問，RESTAPI常用于這一目的。

　信息安全

運(yùn)營物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺所需的信息安全手段，比普通軟件應(yīng)用和服務(wù)所需的要求更高。數(shù)百萬臺設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)平臺連接，代表著我們需要處理的漏洞也是相應(yīng)比例的。一般來講，為了避免被，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺之間的網(wǎng)絡(luò)連接需要通過強(qiáng)大的加密機(jī)制來保障。

然而，在現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺上，大多低成本、低功率的設(shè)備都無法支持這樣的訪問控制措施。因此，物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺自身需要采取替代措施，以解決這類設(shè)備級的問題。例如：將物聯(lián)網(wǎng)流量劃分為專用網(wǎng)絡(luò)，依靠云應(yīng)用級的強(qiáng)大安全性，要求定期更新密碼并支持驗(yàn)證更新固件，還有簽名才能更新軟件等等，這些手段都能加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺的安全級別。

　　數(shù)據(jù)收集協(xié)議

需要注意的另一個(gè)重要方面，是物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺的各個(gè)組件之間用于數(shù)據(jù)通信的協(xié)議類型。物聯(lián)網(wǎng)平臺可能需要擴(kuò)展到數(shù)百萬甚至數(shù)十億設(shè)備(節(jié)點(diǎn))上。應(yīng)當(dāng)使用輕量級通信協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)低能耗以及低帶寬功能。

注意：雖然我們在本文中將協(xié)議作為概述性詞匯，不過用以收集數(shù)據(jù)的協(xié)議可分為下面幾類：比如應(yīng)用、負(fù)載容器、信息傳遞和協(xié)議。

數(shù)據(jù)分析

從連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺的傳感器中所收集的數(shù)據(jù)需要通過智能化手段進(jìn)行分析，以獲得有意義的見解。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析有四種主要類型：實(shí)時(shí)分析、批處理分析、與交互式分析。實(shí)時(shí)分析：對數(shù)據(jù)流執(zhí)行在線(動態(tài))分析。樣本操作包括基于窗口的集成、篩選、轉(zhuǎn)換等。

批處理分析：對積累的數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作。這樣，批處理操作會在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行，也許持續(xù)數(shù)小時(shí)或數(shù)日。：基于各類統(tǒng)計(jì)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，集中進(jìn)行預(yù)測。交互式分析：對數(shù)據(jù)流和批數(shù)據(jù)執(zhí)行多個(gè)探索性分析。后一個(gè)就是實(shí)時(shí)分析，在任何軟件平臺都占據(jù)較重的份量。

當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺

對當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查后，我們發(fā)現(xiàn)上面提到的每個(gè)功能都已實(shí)現(xiàn)，只是程度不同而已。我們在下面列出了相關(guān)的平臺，并進(jìn)行了功能總結(jié)對比：

表1相關(guān)平臺功能總結(jié)對比(標(biāo)著“未知”的欄目代表相關(guān)信息在可用文件中無法找到)

　　11個(gè)熱門物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺的比較
　　
很明顯，上面列舉的物聯(lián)網(wǎng)初創(chuàng)公司，其中很多可能還不具備設(shè)備管理功能。在這方面，還需要物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺供應(yīng)商提供解決方案。

此外在分析生成的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，在計(jì)算及可視化方面提供的支持相對較少。它們大多支持實(shí)時(shí)分析——這是任何物聯(lián)網(wǎng)框架的功能。然而，只有極少數(shù)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺為其他3種分析類型提供支持。而可視化界面大多表現(xiàn)為門戶網(wǎng)站這樣的簡單模式，允許對物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行管理，不過很少提供可視化的數(shù)據(jù)分析功能。

在不同的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺中，還有幾個(gè)常見功能，包括基于集成的RESTAPI，支持用MQTT協(xié)議來收集數(shù)據(jù)，以及使用SSL進(jìn)行鏈路加密。盡管在表一中沒有提到，不過單ParStream公司就能達(dá)到300萬到400萬行/秒的吞吐量。

這表明大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺設(shè)計(jì)時(shí)并未太多考慮物聯(lián)網(wǎng)部署的系統(tǒng)性能，而在真實(shí)情況下這是非常關(guān)鍵的。

　　需要改進(jìn)的功能

很明顯有若干地方需要改進(jìn)。在本節(jié)中，我們首先提供了一張改進(jìn)功能列表。在物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺供應(yīng)商的努力下，其中一些項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，還有一些性能等待實(shí)現(xiàn)。之后我們提供了一張列表，包括現(xiàn)在尚未實(shí)現(xiàn)的這些新功能。

現(xiàn)有功能

數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺大多支持實(shí)時(shí)分析，不過批處理分析和交互式數(shù)據(jù)分析也許同樣重要。

在這一點(diǎn)上，有人可能會爭辯：在其他的處理平臺中包括這類分析功能，想要配置用于分析場景的軟件系統(tǒng)也很簡單。不過，這談何容易。用于實(shí)時(shí)分析(Storm、Samza等)、用于批處理分析(Hadoop、Spark等)、用于(SparkMLLIB等)、用于交互式分析(ApacheDrill等)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并不能直接用在物聯(lián)網(wǎng)案例中。

基準(zhǔn)

物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺需要有擴(kuò)展性，還應(yīng)包含描述和評估系統(tǒng)性能的設(shè)備。定義良好的性能指標(biāo)需要：能夠塑造與測量物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的性能，并考慮到網(wǎng)絡(luò)特性、能耗特點(diǎn)、系統(tǒng)吞吐率、計(jì)算資源消耗以及其他運(yùn)行特征。

邊緣分析

需要采取措施以減少傳感器設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間的大量網(wǎng)絡(luò)帶寬損耗。解決方案之一是使用輕量級的通訊協(xié)議。另一個(gè)辦法就是使用邊緣分析法，以減少傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)服務(wù)器上的原始數(shù)據(jù)總量。即便是在簡單的硬件嵌入系統(tǒng)中(如Arduino)，也可以實(shí)現(xiàn)邊緣分析法。

其他問題

應(yīng)當(dāng)注意：有多個(gè)與物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺相關(guān)的其他問題，比如倫理、道德和法律問題，在本文中并未涉及。盡管這些問題也很重要，但在本文中不作討論。

　　需要添加的功能

處理無序進(jìn)程

在任何物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中都有可能碰到無序事件，在傳感器所發(fā)出的事件流中，元組順序混亂可能是網(wǎng)絡(luò)延遲、時(shí)鐘偏移等原因所導(dǎo)致的。處理無序的物聯(lián)網(wǎng)事件可能會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。處理無序事件時(shí)，需要在結(jié)果準(zhǔn)確性與延遲之間做出權(quán)衡。

有四項(xiàng)主要的處理技術(shù)：基于緩存(Buffer-based)、基于標(biāo)點(diǎn)(Punctuation-based)、基于推測(Speculation-based)以及基于近似(Approximation-basedtechniques)。在物聯(lián)網(wǎng)解決方案中，應(yīng)當(dāng)使用其中的一項(xiàng)或多項(xiàng)來解決無序事件的問題。

支持物聯(lián)網(wǎng)背景

背景主要由個(gè)體、其偏好或過去的行為構(gòu)成。例如：在很多不同類型的傳感器，因此我們能夠獲得豐富的背景信息。在物聯(lián)網(wǎng)分析中，這些背景數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被納入考慮。

　　結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)模式的快速發(fā)展需要強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺，能通過物聯(lián)網(wǎng)用例滿足出現(xiàn)的需求。本文中，我們調(diào)查了現(xiàn)有先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺的功能，調(diào)查集中在這些方面：設(shè)備管理、集成、安全性、數(shù)據(jù)收集協(xié)議、分析類型、可視化支持。從這項(xiàng)研究中，像設(shè)備管理、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)可擴(kuò)展性以及性能這樣的領(lǐng)域明顯需要物聯(lián)網(wǎng)平臺社區(qū)投入特別的關(guān)注。