這個由多個部分組成的系列滿足了對支持物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 以及建筑物、企業(yè)和消費者的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的單一語義數(shù)據(jù)模型的需求。這樣的模型必須簡單且可擴展，以實現(xiàn)即插即用的互操作性和跨行業(yè)的普遍采用。

“標準的好處是你有很多選擇;此外，如果你不喜歡其中任何一個，你可以等待明年的模型。

社區(qū)驅(qū)動的元數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)方法

我們都已經(jīng)習慣了看似無休止的新協(xié)議、計劃和聯(lián)盟，所有這些都旨在迎來無處不在的傳感和控制時代——我們都一直在等待的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。

到目前為止，您會認為我們已經(jīng)確定了物聯(lián)網(wǎng)設備的通用連接層，但是有些技術(shù)因素對找到通用的可互操作連接解決方案構(gòu)成了相當大的挑戰(zhàn)。在成本、無線電范圍、數(shù)據(jù)速率和功耗之間進行權(quán)衡，很難找到一刀切的答案。

連接層中涉及的許多“物聯(lián)網(wǎng)標準”聯(lián)盟正走向高地（到應用層，一切都是軟件，物理定律不適用）。雖然應用層中的設備互操作性尚未成熟，但該層中的企業(yè)對企業(yè)（B2B）互操作性在20多年前通過電子數(shù)據(jù)交換（EDI）得到了解決，盡管并不完美。

我們現(xiàn)在看到“物聯(lián)網(wǎng)標準”和“業(yè)務標準”聯(lián)盟在應用層內(nèi)的互操作性中心點上融合在一起。對于可管理性，本系列將重點介紹九個聯(lián)盟的語義互操作性方法，這些聯(lián)盟共同：

跨越 OSI 模型的連接層和應用層（圖 12）

解決五個相互關(guān)聯(lián)的行業(yè)的大多數(shù)用例：住宅和建筑、能源、零售、醫(yī)療保健和運輸與物流（圖 13）

圖 12.OSI 層中的聯(lián)盟互操作性方法。

圖 13.按行業(yè)劃分的聯(lián)盟語義工作。

藍牙

藍牙（Bluetooth.com）是一種無線技術(shù)標準，用于短距離交換數(shù)據(jù)，由藍牙特別興趣小組（SIG）管理，該小組擁有30，000多家成員公司。在消費者層面，支持藍牙的設備是高度受限設備之間應用層互操作性的最普遍示例。

建立藍牙網(wǎng)絡后，一個設備充當主設備的角色，而所有其他設備充當從設備。基本速率/增強數(shù)據(jù)速率 （BR/EDR） 版本，藍牙“經(jīng)典”，經(jīng)過優(yōu)化，能夠以節(jié)能的方式發(fā)送穩(wěn)定的高質(zhì)量數(shù)據(jù)流（即音樂）。較新的低功耗（LE）版本藍牙智能更適合物聯(lián)網(wǎng)和傳感器，并且建立在使用通用屬性或GATT的全新開發(fā)框架之上。

配置 文件– 要使兩個藍牙設備可互操作，它們必須支持相同的配置文件。藍牙有自己的一組應用層配置文件，這些配置文件目前圍繞著傳統(tǒng)上由經(jīng)典藍牙（即耳機、揚聲器、鼠標）實現(xiàn)的熟悉的“外圍”角色。智能藍牙支持 GATT 配置文件，可將角色和用例擴展到個人健身和醫(yī)療保健（例如，血壓、心率傳感器、溫度計、體重秤）。GATT 定義了一個分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)向連接的智能藍牙設備公開。每個配置文件都描述了一個用例、角色和基于 GATT 功能的一般行為。

雖然目前市場上有藍牙智能照明產(chǎn)品，但沒有標準化的應用層協(xié)議來提供多供應商互操作性。但是藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡現(xiàn)在隨時都會出現(xiàn)，為與Thread和Zigbee相同的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡用例進行射擊;隨之而來的肯定會帶來一組擴展的GATT配置文件，從外圍設備到家庭和建筑用例，如照明，HVAC等。

分配號碼 –藍牙將標識符分配給與配置（公司、設備）和語義（度量單位、數(shù)據(jù)類型）相關(guān)的各種對象。

一般事務1

GS1（GS1.org）是一個全球性組織，致力發(fā)展及維持全球使用最廣泛的供應鏈標準系統(tǒng)。超過100萬家用戶公司每天在150個國家使用GS1標準執(zhí)行超過60億筆交易。

GS1在應用層內(nèi)發(fā)展了多項標準，支持業(yè)務關(guān)鍵型資訊（包括事務性、產(chǎn)品及可視性事件數(shù)據(jù)）的互操作交換。這些標準主要涉及零售、醫(yī)療保健和運輸與物流行業(yè)內(nèi)貿(mào)易伙伴之間的數(shù)據(jù)交換。

GS1的「全球商業(yè)語言」連接物理世界和數(shù)字世界，為物聯(lián)網(wǎng)奠定基礎。通過擴展其標準系統(tǒng)，GS1可發(fā)揮關(guān)鍵作用，加快「事物」的識別、互聯(lián)及互操作，成為業(yè)界對企業(yè)、人與物的全球語言。

歐洲專利局信息服務（EPCIS），核心業(yè)務詞匯（CBV）– EPCIS是GS1標準，最初基于RFID技術(shù)，使不同的應用程序能夠創(chuàng)建和共享有關(guān)物理或數(shù)字對象的“可見性事件數(shù)據(jù)”。其主要用例是供應鏈可追溯性，使貿(mào)易伙伴能夠在整個供應鏈中共享有關(guān)產(chǎn)品的物理移動和狀態(tài)的信息。它有助于回答“什么、在哪里、何時以及為什么”的問題，以滿足消費者和監(jiān)管部門對準確和詳細產(chǎn)品信息的需求。一個新興的用例是物聯(lián)網(wǎng)。

CBV提供用于填充EPCIS數(shù)據(jù)方案的核心語義，以確保可互操作的數(shù)據(jù)交換，從而減少不同企業(yè)表達共同意圖的方式的變化。

全球產(chǎn)品分類 （GPC） 和智能搜索 – GPC 根據(jù)產(chǎn)品的基本屬性及其與其他產(chǎn)品的關(guān)系對產(chǎn)品進行分類。從露營設備到鞋類，家用電器到玩具，都有GPC標準。

SmartSearch是GS1的外部擴展詞匯，schema.org，預計將提供更豐富的在線產(chǎn)品描述，供網(wǎng)頁搜索使用。調(diào)和這兩個詞匯之間的差異仍然是一個挑戰(zhàn)。

Global Data Synchronization Network （GDSN） – GDSN is an Internet-based， interoperable network that enables trading partners to synchronize GPC-compliant product data based on a global registry of data stores associated with trading partner relationships.

電子數(shù)據(jù)交換 –GS1 EDI為供應鏈中發(fā)生的業(yè)務交易的電子訊息提供全球標準，包括訂單、裝運及付款對象。GS1有三套補充標準：國家海洋通信委員會、XML和聯(lián)合國/簡化手續(xù)中心XML。

識別碼 –識別碼是GS1結(jié)構(gòu)的全球唯一標識符，適用于公司、貿(mào)易項目、位置、集裝箱和資產(chǎn)。它們用于GS1條形碼和EPC / RFID，并用于識別EPCIS事件和EDI交易中的物體。

互聯(lián)網(wǎng)工程任務組

IETF（IETF.org）是一個由網(wǎng)絡設計人員、運營商、供應商和研究人員組成的全球社區(qū)，他們關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)的平穩(wěn)運行和架構(gòu)演進。IETF 的評論請求 （RFC） 文檔系列包含有關(guān) Internet 的技術(shù)和組織說明，包括協(xié)議、過程和概念。

可擴展配置協(xié)議 （EPP） – EPP （RFC 5730-RFC 5734） 是一種應用層、客戶端-服務器協(xié)議，用于配置和管理存儲在共享中央存儲庫中的對象。該協(xié)議在 XML 中指定，它定義了通用對象管理操作和將協(xié)議操作映射到對象的可擴展框架。

EPP 協(xié)議套件當前包含 Internet 域和主機對象類的基本協(xié)議規(guī)范和語義，以及與個人和組織關(guān)聯(lián)的“聯(lián)系人”標識符。EPP最初是為了使銷售在線身份服務的互聯(lián)網(wǎng)注冊商能夠更有效地訪問中央域名注冊管理機構(gòu)數(shù)據(jù)而開發(fā)的。其他對象類的規(guī)范可以根據(jù)需求進行開發(fā)。

互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)委員會 （IAB） 為 IETF 提供架構(gòu)監(jiān)督。2016 年，IAB 組織了一次物聯(lián)網(wǎng)語義互操作性 （IOTSI） 研討會，以評估當前元數(shù)據(jù)模型中的差距。

對象管理組

OMG（OMG.org）專注于實現(xiàn)軟件互操作性的建模和基于模型的標準。OMG管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）并開發(fā)了數(shù)據(jù)分發(fā)服務（DDS），這是IIC連接框架內(nèi)的“核心連接標準”。OMG還管理統(tǒng)一建模語言（UML），用于對應用程序，業(yè)務流程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行建模。

OMG的醫(yī)療保健領域工作組正在與健康級別七（HL7）一起開發(fā)一套醫(yī)療保健互操作性標準，該標準提供了一個模型驅(qū)動的平臺，支持傳統(tǒng)接口協(xié)議，同時與當前的行業(yè)最佳實踐保持一致。

2017年，OMG接管了全國零售聯(lián)合會技術(shù)標準（ARTS）的所有權(quán)和管理權(quán)，并成立了一個新的ARTS零售領域工作組。這些標準包括 ARTS 數(shù)據(jù)模型、統(tǒng)一交換機、拓撲邏輯、A2A 消息傳遞和業(yè)務流程管理。

藝術(shù)運營數(shù)據(jù)模型 – ARTS ODM 是一種關(guān)系數(shù)據(jù)模型，它包含數(shù)百個支持零售業(yè)務操作的事務和主數(shù)據(jù)對象類。

統(tǒng)一POS （統(tǒng)一操作系統(tǒng)） –UPOS 是全球采用的互操作性標準，包括用于 30 多個銷售點 （POS） 外圍設備類別（例如，現(xiàn)金抽屜、收據(jù)打印機等）的 UML 定義的數(shù)據(jù)模型。這些數(shù)據(jù)模型可在 UPOS 控制層和服務層內(nèi)互操作。

開放連接基金會

OCF（OpenConnectivity.org）已成為物聯(lián)網(wǎng)設備最大的工業(yè)連接和互操作性標準組織之一，擁有300多家成員公司。OCF由開放互連聯(lián)盟（OIC）和全能聯(lián)盟于2016年合并而成。在合并之前，OIC收購了UPnP論壇的資產(chǎn)，該論壇制定了UPnP管理和控制規(guī)范。

OCF規(guī)范解決了與Zigbee Dotdot相同的互操作性層，并包括一個具有RESTful交互的通用資源和安全模型。物聯(lián)網(wǎng)是 OCF 規(guī)范的開源參考實現(xiàn)。

模型– OCF 的對等 （P2P） RESTful 體系結(jié)構(gòu)基于創(chuàng)建、讀取、更新、刪除、通知 （CRUDN） 操作，這些操作使用描述基本資源和由這些資源組成的設備的簡單、開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（模型）安全地進行通信。oneIoTa是一個開放式工具，用于開發(fā)和管理OCF和其他組織的模型以及它們之間的映射。雖然OCF已經(jīng)為支持家庭和建筑用例的設備類開發(fā)了自己的模型，但它正在與個人互聯(lián)健康聯(lián)盟（PCHA）合作，用于醫(yī)療保健和EEBus用于能源。

干草堆計劃

Haystack項目（Project-Haystack.org）是一個開源社區(qū)，旨在解決應用層內(nèi)樓宇自動化系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)據(jù)建模挑戰(zhàn)。它開發(fā)了一種數(shù)據(jù)建模方法、標記庫（分類法）、REST 通信協(xié)議和參考實現(xiàn)。

Project-Haystack的愿景是通過創(chuàng)建一種標準化的方法來定義“數(shù)據(jù)語義”和相關(guān)服務以及API來使用和共享數(shù)據(jù)及其語義描述符，從而簡化物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的使用。

標簽– Haystack 項目采用了一種簡單、靈活的標記方法，可用于從 Excel 電子表格和 CSV 文本文件到嵌入式設備中的數(shù)據(jù)表、XML 表示、Web 服務等的媒體。

Schema.org

Schema.org 由搜索引擎運營商于2011年推出，用于創(chuàng)建和管理一組用于網(wǎng)頁上結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)標記的通用語義架構(gòu)。該標記使搜索引擎能夠按定義的實體、其屬性和關(guān)系搜索和聚合 Web 內(nèi)容。

本體 – Schema.org 本體最初是為基于頂級對象類的常見 Web 內(nèi)容開發(fā)的。人們越來越重視通過廣泛的社區(qū)合作網(wǎng)絡創(chuàng)建的本體擴展。與作為 schema.org 本身的一部分進行審核、版本控制和發(fā)布的托管擴展（例如，bib.schema.org、auto.schema.org 等）不同，schema.org 的外部擴展（例如，gs1.org/voc/ 對于豐富的產(chǎn)品描述）是完全獨立的，并且具有自己的工作流、審閱流程和基礎結(jié)構(gòu)。

建議的 iot.schema.org 托管擴展旨在將物聯(lián)網(wǎng)和非物聯(lián)網(wǎng)語義詞匯合并到可持續(xù)且可擴展的本體中，迫使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與使用數(shù)據(jù)的工具，產(chǎn)品和應用程序分離。

開放集團

開放集團（OpenGroup.org）管理企業(yè)架構(gòu)框架的開放集團架構(gòu)框架（TOGAF）標準，并為其500多個成員組織提供論壇，以促進基于開放標準和全球互操作性的企業(yè)集成。

開放集團醫(yī)療保健論壇旨在促進互操作性，以交換關(guān)鍵的健康和醫(yī)療保健數(shù)據(jù)。開放平臺3.0論壇正在為數(shù)字平臺制定互操作性標準，考慮移動性，分析，云計算和物聯(lián)網(wǎng)的融合。

開放數(shù)據(jù)元素框架 （O-DEF） – O-DEF 是一個總體語義框架，可以作為“插件”容納行業(yè)特定的語義標準。其“核心索引”包括頂級對象類、屬性（特性）和數(shù)據(jù)類型。由Open Group和其他組織開發(fā)的插件可以擴展“核心索引”以支持特定的用例和行業(yè)。

開放式數(shù)據(jù)框架 （O-DF） –O-DF 是一種開放組物聯(lián)網(wǎng)標準，支持可互操作的數(shù)據(jù)交換。對象標識符使得鏈接有關(guān)可能位于不同信息系統(tǒng)中的單個事物的數(shù)據(jù)成為可能。

齊格比聯(lián)盟

Zigbee（Zigbee.org）長期以來一直與其基于2.4 GHz IEEE 802.15.4的網(wǎng)絡堆棧相關(guān)聯(lián)，現(xiàn)在稱為“Zigbee PRO”。ZigBee規(guī)范定義的技術(shù)旨在比其他無線個人區(qū)域網(wǎng)絡（WPON）（如藍牙或Wi-Fi）更簡單，更便宜。2013年，基于6LoWPAN的“Zigbee IP”被添加，針對智能電網(wǎng)市場。還有“Zigbee RF4CE”，它為消費者環(huán)境提供射頻控制。Zigbee擁有400多家成員公司和1，300多種使用其技術(shù)的認證產(chǎn)品。

群集庫 – Zigbee 集群庫 （ZCL） 定義并編目了大型設備集合的互操作方式，并代表了 10 多年的協(xié)作工作。此目錄提供了設備屬性的細粒度細分，涵蓋了廣泛的設備類別（例如，HVAC，照明等）和行業(yè)（例如，家庭和建筑，零售，醫(yī)療保健，能源等）。

多點 – Zigbee聯(lián)盟最近宣布了一種新的“物聯(lián)網(wǎng)通用語言”，名為Dotdot，將ZCL標準規(guī)范與連接層分離。多點的 ZCL 傳統(tǒng)使 Zigbee 在應用層中定義對象和操作方面有了一個良好的開端。

這些應用層定義與網(wǎng)絡和物理層連接之間的分離非常重要。在此之前，擁有“Zigbee認證產(chǎn)品”意味著它在應用層以及Zigbee網(wǎng)絡和物理層上符合要求。現(xiàn)在，有可能擁有在應用層兼容但具有不同物理層的Doddot兼容設備。

Zigbee已經(jīng)開始展示Dotdot在不同連接堆棧之間的互操作性（如圖14所示），并在CES 2017上使用Dotdot對基于線程的設備進行了初步演示。因此，可以想象，消費者可以在應用程序?qū)幼孴hread設備與Zigbee設備進行互操作，即使它們不使用相同的連接技術(shù)。在實踐中，實現(xiàn)這一點需要在TCP / IP級別使用某種網(wǎng)關(guān)設備，以使Dotdot適應所使用的每個連接層。這種“TCP/IP 級別的協(xié)議收斂”模式是應用層的共同主題［6］。

將應用層互操作性與連接層分離的一個有趣的結(jié)果是“徽標混淆”。例如，智能照明產(chǎn)品需要兩個認證：一個用于“線程認證組件”，另一個用于“Dotdot”。如果我們希望電燈開關(guān)直接與燈具通信，我們必須尋找兩個徽標相匹配。這種“雙重標志”的情況是否會混淆市場還有待觀察。

圖 14.聯(lián)盟向可互換的連接層邁進。

審核編輯：郭婷