淺談構建基于云計算下的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺

　　近年來，在信息技術領域，云計算作為一種新興的計算模式被提出，并迅速從概念走向應用，云計算的成功應用之一是Google的搜索引擎，它的數(shù)據(jù)分布式存儲在各地的數(shù)據(jù)中心，當用戶發(fā)出搜索請求時，可以并行地從數(shù)千臺計算機上發(fā)起搜索并進行排名，將結果反饋給用戶。云計算的超大規(guī)模、虛擬化、多用戶、高可靠性、高可擴展性等特點正是物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；⒅悄芑l(fā)展所需的技術。如何推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，一直是業(yè)界關注的話題，對電信運營商來說，要主導物聯(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，就要考慮引入云計算技術，構建物聯(lián)網(wǎng)運營的云平臺。

　　目前，物聯(lián)網(wǎng)的應用領域正從面向企業(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，美國權威咨詢機構FORRESTER預測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務跟人與人通信的業(yè)務相比，將達到30比1，因此，物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務。

　　電信網(wǎng)主導的物聯(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、運算處理、行業(yè)應用等領域，其中涉及的技術包括RFID射頻識別、傳感器、無線網(wǎng)絡傳輸、高性能計算、智能控制等。云計算是將動態(tài)、易擴展且被虛擬化的計算資源通過互聯(lián)網(wǎng)提供出來的一種服務。

　　電信運營商在物聯(lián)網(wǎng)中扮演什么角色呢？要回答這個問題，就要研究物聯(lián)網(wǎng)的體系結構，這里我們可以將物聯(lián)網(wǎng)抽象為感知單元、存儲單元、傳輸單元、計算控制單元、展現(xiàn)單元組成的一個“超級計算機”，其中感知單元是“鍵盤、鼠標”，感知的不是人的點擊，而是熱、力、光、電、聲、位移等信號；存儲單元是“內(nèi)存、硬盤”，在物聯(lián)網(wǎng)中還包括嵌入到電子標簽或傳感網(wǎng)絡節(jié)點中的存儲設備，存儲單元保存感知采集到的各種信息，如溫度、濕度、電子標簽編碼等，以及這些信息的處理結果；傳輸單元是“總線”，將信息通過無線傳感網(wǎng)、電信網(wǎng)傳送到全球每一個角落；計算控制單元是“中央處理器CPU”，負責對信息進行集中大規(guī)?？焖偬幚砗头治?，發(fā)送指令，進行指揮調(diào)度；展現(xiàn)單元是“顯示器”，通過電腦、手機或其他設備進行物聯(lián)網(wǎng)信息的展現(xiàn)。

　　在物聯(lián)網(wǎng)“超級計算機”抽象模型中，我們可以看出電信運營商扮演的是傳輸單元的角色，通過無線傳輸技術，將傳感單元與計算控制單元、顯示單元、存儲單元關聯(lián)起來。雖然由隨機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)點通過自組織的方式構成的傳感網(wǎng)絡也具有通信功能，但不具備物與物的全球聯(lián)通能力，因此電信運營商在物聯(lián)網(wǎng)中的傳輸?shù)匚皇遣豢商娲模绻粷M足于做傳輸單元，那在整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中電信運營商將淪為簡單的通道提供者，難以發(fā)揮主導作用。實際上，在當前傳感網(wǎng)絡還處于發(fā)展起步階段不具規(guī)模效應前，電信運營商應利用已有的技術和資源優(yōu)勢，積極向物聯(lián)網(wǎng)計算控制單元延伸，掌控物聯(lián)網(wǎng)的核心點和制高點，像運營電信網(wǎng)一樣運營物聯(lián)網(wǎng)，主導物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展。

　　如何構建基于云計算的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺

　　電信運營商要主導物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，掌控物聯(lián)網(wǎng)的計算控制能力，就需要構建物聯(lián)網(wǎng)運營平臺，作為無線傳感網(wǎng)絡與互聯(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物聯(lián)網(wǎng)運營服務。

　　物聯(lián)網(wǎng)運營平臺主要的功能包括：業(yè)務受理、開通、計費，網(wǎng)絡節(jié)點配置和控制，信息采集、存儲、計算、展示、行業(yè)的應用集成等。

　　物聯(lián)網(wǎng)運營平臺顯示的云計算特征，適合采用云計算技術建立基于云計算的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺，其體系架構主要由以下幾部分構成：云基礎設施、云平臺、云應用、云管理。

　　云基礎設施。通過物理資源虛擬化技術，使得平臺上運行的不同行業(yè)應用以及同一行業(yè)應用的不同客戶間的資源（存儲、CPU等）實現(xiàn)共享，例如不必為每個客戶都分配一個固定的存儲空間，這樣利用率較低，而是所有客戶共用一個跨物理存儲設備的虛擬存儲池；提供資源需求的彈性伸縮，例如在不同行業(yè)數(shù)據(jù)智能分析處理進程間共享計算資源，或在單個客戶存儲耗盡時動態(tài)地從虛擬存儲池中分配存儲資源，以便用最小的資源來盡可能滿足客戶需求，在減少運營成本的同時，提升服務質(zhì)量；通過服務器集群技術，將一組服務器關聯(lián)起來，使它們在外界從很多方面看起來如同一臺服務器，從而改善平臺的整體性能和可用性。

　　云平臺是物聯(lián)網(wǎng)運營平臺的核心，實現(xiàn)了網(wǎng)絡節(jié)點的配置和控制、信息的采集和計算功能，在實現(xiàn)上可以采用分布式存儲、分布式計算技術，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的分析處理，以滿足大數(shù)據(jù)量且實時性要求非常高的數(shù)據(jù)處理要求。

　　云應用實現(xiàn)了行業(yè)應用的業(yè)務流程，可以作為物聯(lián)網(wǎng)運營云平臺的一部分，也可以集成第三方行業(yè)應用，但在技術上應通過應用虛擬化技術，實現(xiàn)多租戶，讓一個物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用的多個不同租戶共享存儲、計算能力等資源，提高資源利用率，降低運營成本，而多個租戶之間在共享資源的同時又相互隔離，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制，用戶占用的電信運營商資源是在隨時間不斷變化的，這就需要平臺能提供按需計費的支持能力，例如記錄用戶的資源動態(tài)變化，生成計費清單，提供給計費系統(tǒng)用于計費出賬。另外，還需要提供用戶管理、安全管理、服務水平協(xié)議（SLA）等功能。

　　由于上面提出的基于云計算的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺架構是面向各行各業(yè)、大數(shù)據(jù)量、高性能計算的信息處理系統(tǒng)，而在現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)應用還未大規(guī)模普及的情況下，電信運營商在建設物聯(lián)網(wǎng)運營平臺時，不需要也不可能一步到位，因此可以采用分步實施的策略：首先，從提供無線傳輸通道、網(wǎng)絡節(jié)點配置和監(jiān)控功能入手，與傳感器廠商、行業(yè)應用廠商共同配合，為客戶提供物聯(lián)網(wǎng)服務。在這個階段，可以將物聯(lián)網(wǎng)運營平臺部署在云基礎設施上，實現(xiàn)資源的虛擬化和彈性伸縮，從而在小規(guī)模應用下最大限度地降低成本。其次，以一至兩個行業(yè)為突破口，將云平臺的網(wǎng)絡節(jié)點配置和監(jiān)控功能向計算功能延伸，采用分布式計算等技術實現(xiàn)行業(yè)計算模型，包裝成對外服務；同時與行業(yè)應用提供商合作，由行業(yè)應用提供商按云平臺接口標準規(guī)范開發(fā)云應用，集成到云平臺上，形成物聯(lián)網(wǎng)運營平臺的平臺服務化和應用服務化雛形。最后，不斷拓展云應用的行業(yè)領域，優(yōu)化云平臺服務和計算模型，提升云管理能力，以增強物聯(lián)網(wǎng)運營平臺應對業(yè)務量不斷增長的要求。這是個長期發(fā)展的過程，物聯(lián)網(wǎng)應用和用戶的規(guī)模越大，建在云計算上的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺的作用也越明顯，也就越能發(fā)揮電信運營商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的價值。

　　物聯(lián)網(wǎng)運營平臺架構在云計算之上，既能夠降低初期成本，又解決了未來物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；l(fā)展過程中對海量數(shù)據(jù)的存儲、計算需求。通過基于云計算的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺的建設，將讓電信運營商從提供簡單的網(wǎng)絡傳輸通道轉向提供物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需的計算和控制能力，從而在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導地位。