趙 鈞

（中國電信股份有限公司上海研究院 上海200122）

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)被視為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，通過傳感設備將物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。隨著政府智慧城市的大力推進以及傳感設備的普及和廣泛部署，未來將會有海量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)需要采集、匯總、存儲和分析處理，如何對這些數(shù)據(jù)進行管理和使用并最終服務客戶，成為一個值得關注的問題。

在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中，電信運營商負責提供數(shù)據(jù)傳輸通道，但僅作管道提供者是不夠的。電信運營商多年來數(shù)億用戶的運營經(jīng)驗和品牌服務信用，使其有條件、有能力構建一個開放的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系，封裝物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)智能處理過程，最終成為數(shù)據(jù)服務的平臺提供者，讓第三方合作伙伴（包括個人開發(fā)者）能夠通過標準開放的服務接口，實時訪問真實、可靠的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，并基于這個平臺提供數(shù)據(jù)服務，構建自己的物聯(lián)網(wǎng)應用。

2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務需求分析

2.1 電信運營商現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)服務模式

現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應用都處于起步階段，國內(nèi)電信運營商也非常重視物聯(lián)網(wǎng)帶來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，都申請了用于物聯(lián)網(wǎng)的專用號碼段，并積極建設自己的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺，在提供終端監(jiān)控、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等基礎通信服務的基礎上，集成類似電力抄表、車輛調(diào)度等的行業(yè)應用模塊，面向行業(yè)應用提供物聯(lián)網(wǎng)服務。目前的這種服務模式聚焦在企業(yè)客戶，針對不同行業(yè)甚至同一行業(yè)的不同企業(yè)根據(jù)客戶需求開發(fā)個性化物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用，但電信運營商本身對行業(yè)的認識和理解存在局限，因此多通過集成行業(yè)內(nèi)其他成熟解決方案為客戶提供一站式服務，扮演軟件集成商的角色，雖然短期有利于獲取客戶，但長期來看存在被管道化的風險，而且一站式服務成本也很高。

2.2 未來物聯(lián)網(wǎng)開放數(shù)據(jù)服務需求

隨著企業(yè)需求驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)逐漸走向成熟，未來出現(xiàn)跨企業(yè)的行業(yè)數(shù)據(jù)開放、面向公眾服務的物聯(lián)網(wǎng)應用將是必然的發(fā)展趨勢，不少專家也認為物聯(lián)網(wǎng)應用正從企業(yè)走向公眾，物聯(lián)網(wǎng)的最好運用是服務公眾。公眾服務的一個特點是數(shù)據(jù)的開放性，不存在隱私保護問題，這讓電信運營商可以基于海量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)服務，無需針對每個客戶提供從終端、通信、平臺到行業(yè)應用的整套集成解決方案，而是可以專注于提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集、分類、融合、分析等相關的標準化服務，讓產(chǎn)業(yè)鏈上游的物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)商可以基于電信運營商的開放物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用服務，同時也能吸引產(chǎn)業(yè)鏈下游傳感器廠商通過生產(chǎn)部署傳感終端、上傳數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)服務調(diào)用中獲取利潤分成，從而形成一個良性的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

3 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系設計

3.1 數(shù)據(jù)服務內(nèi)容設計

為匯聚物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，服務于產(chǎn)業(yè)鏈上下游，電信運營商首先要規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的內(nèi)容，即開放的服務目錄，從數(shù)據(jù)自身封裝和服務的角度來看，可以分為以下幾大類服務。

（1）數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換服務

根據(jù)已注冊終端上傳的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)關聯(lián)和格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分層組織和并行加載，使不同終端上傳的數(shù)據(jù)能夠按標準格式進行存儲和使用。

（2）數(shù)據(jù)存儲服務

支持存儲空間大小的申請，可根據(jù)預設的規(guī)則對存儲空間大小進行動態(tài)調(diào)整。

（3）數(shù)據(jù)查詢服務

可根據(jù)傳感終端號碼、時間、位置、事件等信息，對原始數(shù)據(jù)、分析結果數(shù)據(jù)進行單個/批量、實時/非實時查詢，如在頁面實時顯示環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)，具體可根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數(shù)據(jù)特征或應用功能需求設計各種參數(shù)的查詢服務。

（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計服務

根據(jù)地域、終端類型、時間段等維度，輸出數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果，如截止當前一天某區(qū)域的車流總量，具體可根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數(shù)據(jù)特征或應用功能需求設計各種參數(shù)的統(tǒng)計服務。

（5）數(shù)據(jù)融合服務

多傳感器在空間或時間上觀察的冗余或互補信息可以依據(jù)某種規(guī)則，通過融合算法進行組合，形成對被觀測對象的一致性刻畫，如從不同角度觀測數(shù)據(jù)的合成。

（6）數(shù)據(jù)挖掘服務

通過數(shù)據(jù)清理和集成，生成并分析相關的數(shù)據(jù)，選擇不同的數(shù)據(jù)挖掘算法，設定不同的參數(shù)建立挖掘模型，進行數(shù)據(jù)挖掘操作，輸出挖掘結果，可根據(jù)需要提供定時或?qū)崟r挖掘服務。數(shù)據(jù)挖掘算法包括決策樹算法、貝葉斯算法、聚類算法、時間序列算法、關聯(lián)規(guī)則算法、序列聚類算法等，通過對算法的選擇和參數(shù)配置，可實現(xiàn)分類和預測、異常和趨勢發(fā)現(xiàn)等應用挖掘需求。

（7）數(shù)據(jù)分析服務

支持對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的多維分析，提供數(shù)據(jù)切片、切塊、鉆取、旋轉(zhuǎn)等服務，如按時間、地域等維度對大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。

（8）數(shù)據(jù)可視化服務

為方便數(shù)據(jù)應用，還可以提供數(shù)據(jù)可視化支持服務，如車輛行駛路線的電子地圖展現(xiàn)、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計結果的圖表展現(xiàn)服務等。

實際中，由于傳感數(shù)據(jù)不同、行業(yè)間存在差異以及未來潛在物聯(lián)網(wǎng)應用的不可預測性，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的服務數(shù)量可以說是無限的，這就需要在服務設計時進行合理裁剪和分類規(guī)劃，防止數(shù)據(jù)服務數(shù)量泛濫，難以管理和使用，如針對一個安裝傳感芯片的車輛，可能需要實時查詢其位置，也可能需要繪制某段時間的行車路線，在設計服務時可針對單個車輛提供實時查詢服務，物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)者基于實時查詢的數(shù)據(jù)可自行繪制行車路線。除了數(shù)據(jù)服務外，電信運營商也可以利用現(xiàn)在為客戶提供的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用，向上拓展，封裝和開放流程服務、應用服務，為第三方開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用提供更多的便利。

3.2 數(shù)據(jù)服務體系結構設計

為提供3.1節(jié)設計的數(shù)據(jù)服務內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系結構應包括終端管理模塊、數(shù)據(jù)預處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時分析模塊、離線分析模塊、數(shù)據(jù)服務模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、應用管理模塊和其他附屬模塊，如圖1所示，實現(xiàn)與傳感終端的通信、第三方物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)提供商數(shù)據(jù)庫的集成以及物聯(lián)網(wǎng)應用對數(shù)據(jù)服務的訪問，同時對用戶通過物聯(lián)網(wǎng)應用訪問數(shù)據(jù)服務的情況進行記錄，以提供給電信運營商運營支撐系統(tǒng)進行計費。

·終端管理模塊：提供終端注冊、監(jiān)控、資源管理等功能，對傳感終端等物理設備進行統(tǒng)一管理。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)開放數(shù)據(jù)服務體系結構

·數(shù)據(jù)預處理模塊：接收終端上傳的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，屏蔽不同廠商傳感器硬件數(shù)據(jù)的差異性，生成統(tǒng)一的標準數(shù)據(jù)格式。

·數(shù)據(jù)存儲模塊：實現(xiàn)原始采集數(shù)據(jù)、清洗轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、分析挖掘結果數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等各類物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲和備份功能。

·實時分析模塊：通過對實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可對數(shù)據(jù)進行分析處理，輸出分析結果。

·離線分析模塊：對大量非實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析挖掘，定時生成分析結果數(shù)據(jù)，當用戶調(diào)用相關分析數(shù)據(jù)服務時，可以直接輸出已分析的結果，提高服務效率。

·數(shù)據(jù)服務模塊：提供服務注冊、服務發(fā)現(xiàn)、服務組裝服務，將服務開放給外部物聯(lián)網(wǎng)應用。

·數(shù)據(jù)接口模塊：與第三方物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)提供商的數(shù)據(jù)庫接口，實現(xiàn)對外部數(shù)據(jù)源的訪問。

·應用管理模塊：對訪問數(shù)據(jù)服務的物聯(lián)網(wǎng)應用進行注冊、注銷管理。

·其他附屬模塊：可以根據(jù)需要增減輔助模塊，如數(shù)據(jù)可視化模塊、計費數(shù)據(jù)采集模塊、流程管理模塊、安全管理模塊、系統(tǒng)管理模塊等。

4 物聯(lián)網(wǎng)開放數(shù)據(jù)服務關鍵技術

構建開放的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系，對于電信運營商來說，是從關注產(chǎn)品轉(zhuǎn)向關注數(shù)據(jù)和平臺，可以說是一個新的領域，因此必然會面臨一系列技術問題，其中涉及的關鍵技術主要包括以下幾種。

4.1 數(shù)據(jù)融合技術

物聯(lián)網(wǎng)多傳感器部署情況下，有時需要利用不同時間與空間的多個傳感器數(shù)據(jù)，按照一定規(guī)則進行分析和綜合，獲得對被測對象的一致性描述，這需要數(shù)據(jù)融合技術。這一技術廣泛應用于工業(yè)過程控制、醫(yī)療診斷、圖像處理、遙感等眾多領域，是傳感技術、數(shù)據(jù)處理技術、人工智能技術、并行計算技術等相關技術的一種綜合應用。數(shù)據(jù)融合技術的關鍵是融合算法的選擇，融合算法包括加權平均法、卡爾曼濾波法、多貝葉斯估計法、神經(jīng)網(wǎng)絡、粗集理論等。

4.2 數(shù)據(jù)存儲和分析挖掘技術

針對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集點分散、數(shù)據(jù)量大、時間相關和位置相關、存儲和計算能力邊緣化的特點，在數(shù)據(jù)架構設計上，可采用分層、分布式或基于網(wǎng)格的數(shù)據(jù)存儲和分析挖掘架構，以提高數(shù)據(jù)處理效率，例如要對分散在各地的傳感數(shù)據(jù)進行存儲、統(tǒng)計、分析，如果統(tǒng)一上傳到全國集中的數(shù)據(jù)中心進行處理，一般很難滿足數(shù)據(jù)處理性能上的要求，因此可以采用分布式存儲、分布式并行計算、內(nèi)存計算等技術提高數(shù)據(jù)處理效率。

對于簡單可通過排序解決且數(shù)據(jù)量不大的數(shù)據(jù)服務，可以通過內(nèi)存NoSQL數(shù)據(jù)庫進行存儲和計算，在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲節(jié)點實現(xiàn)快速實時分析；對于可進行并行處理的數(shù)據(jù)服務，如趨勢分析、流量統(tǒng)計、數(shù)據(jù)聚類、關聯(lián)規(guī)則、依賴關系等挖掘算法，可以基于MapReduce技術實現(xiàn)并行計算，提高分析效率，同時還可針對各類數(shù)據(jù)挖掘算法進行服務封裝，供外部物聯(lián)網(wǎng)應用調(diào)用。在挖掘算法方面，Apache Mahout開源項目提供了一個可借鑒的基于Hadoop實現(xiàn)各種機器學習與數(shù)據(jù)挖掘的算法庫，通過與Hadoop庫結合，能夠?qū)崿F(xiàn)挖掘算法的并行處理。另外考慮到海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘的計算密集、不同分析挖掘應用對性能要求存在差異，還可引入彈性負載、動態(tài)任務遷移等技術對計算任務進行均衡處理，以有效利用資源。

4.3 云計算相關技術

云計算是通過互聯(lián)網(wǎng)將動態(tài)、易擴展且被虛擬化的計算資源提供出來的一種服務，涉及虛擬化、彈性擴展等技術，分為基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）、軟件即服務（SaaS）3種服務模式。本文提出的電信物聯(lián)網(wǎng)開放數(shù)據(jù)服務體系是一種PaaS服務模式，上文提到的分布式存儲和并行計算就是PaaS層涉及的關鍵技術。另外，在服務的實現(xiàn)層面也可以應用到IaaS層和SaaS層技術，如針對個性化數(shù)據(jù)分析挖掘服務需求，可提供云主機服務，自動為客戶生成具備物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析架構的虛擬機，方便客戶自行定制開發(fā)。

4.4 面向服務架構

開放數(shù)據(jù)服務體系需要將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)以服務的方式開放給外部用戶調(diào)用，基于Web服務的SOA實現(xiàn)是目前流行的一種技術，是面向服務架構的一種，采用基于可擴展標識語言（XML）的服務描述語言（WSDL）定義和描述服務，服務間利用XML Schema定義的消息進行通信，通過通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成（UDDI）服務注冊服務，實現(xiàn)服務的定義、封裝、查找。

5 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系實施策略

目前各電信運營商在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略上，主要關注兩個方面：一是與電信傳統(tǒng)核心網(wǎng)結合的物聯(lián)網(wǎng)基礎通信，二是面向不同行業(yè)客戶的應用解決方案。因此在規(guī)劃和建設物聯(lián)網(wǎng)運營平臺時，實現(xiàn)的功能也主要是終端監(jiān)測、通信能力封裝以及行業(yè)應用開發(fā)接口，忽視了對物聯(lián)網(wǎng)最重要的資源——“數(shù)據(jù)”的利用，因此本文結合電信運營商提出的“做綜合平臺的提供者”的企業(yè)戰(zhàn)略以及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量大和服務公眾的特點，提出了構建物聯(lián)網(wǎng)開放數(shù)據(jù)服務體系的思路，希望電信運營商能夠?qū)?shù)據(jù)資源封裝成服務提供給第三方使用，逐漸實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換，成為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺提供者。在具體實施策略上有如下建議。

5.1 統(tǒng)一規(guī)劃目標架構，分步推進平臺建設

由于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系對電信運營商來說是一個新的服務模式，因此電信運營商首先要做好規(guī)劃，明確商業(yè)盈利模式、數(shù)據(jù)服務內(nèi)容、目標體系架構、分階段演進路徑，解決好數(shù)據(jù)服務體系與現(xiàn)有內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)運營平臺、IT支撐系統(tǒng)以及外部上下游合作伙伴之間的關系。在系統(tǒng)建設上，可先從傳感原始采集數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計服務入手，逐步向分析挖掘服務延伸，從提供通用基礎數(shù)據(jù)服務向提供行業(yè)個性化數(shù)據(jù)服務延伸，從提供數(shù)據(jù)服務API調(diào)用向提供高層流程集成、數(shù)據(jù)可視化等應用服務領域延伸，分階段、分步驟實施。

5.2 從公共基礎數(shù)據(jù)服務切入，發(fā)掘和拓展數(shù)據(jù)開放領域

電信運營商以往在提供物聯(lián)網(wǎng)傳輸通道和行業(yè)應用產(chǎn)品時，關心的是產(chǎn)品功能而不是數(shù)據(jù)，因此要構建數(shù)據(jù)服務體系，需要觀念和行動上的轉(zhuǎn)變，在與政府或行業(yè)客戶的合作中，要注重發(fā)掘數(shù)據(jù)價值，尋找數(shù)據(jù)開放的突破口?，F(xiàn)階段電信運營商在大力拓展物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用時，應加強對政府公共服務數(shù)據(jù)開放性的關注，如環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)就是公眾關心且非隱私的數(shù)據(jù)，通過與政府相關部門合作提供這類數(shù)據(jù)的開放服務，能夠快速吸引第三方合作伙伴基于開放的數(shù)據(jù)服務開發(fā)專業(yè)化、個性化物聯(lián)網(wǎng)應用，而電信運營商在一個領域形成成功案例后，也能夠更加方便地向其他領域拓展，迅速形成規(guī)模效應。

5.3 建立數(shù)據(jù)質(zhì)量管控體系，保障數(shù)據(jù)準確可靠

在將海量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過采集、存儲、加工處理后共享給外部應用的過程中，如何保證數(shù)據(jù)質(zhì)量是必須面對的問題，因為沒有質(zhì)量的數(shù)據(jù)也就沒有了價值。要保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，首先應制定物聯(lián)網(wǎng)電信企業(yè)數(shù)據(jù)標準，如數(shù)據(jù)采集接口標準、數(shù)據(jù)存儲標準、元數(shù)據(jù)標準等，指導平臺對數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理，避免數(shù)據(jù)混亂；其次還要建立數(shù)據(jù)全生命周期的管控流程和制度，輔以IT技術手段的支持，實現(xiàn)全流程端到端數(shù)據(jù)狀態(tài)和質(zhì)量的追蹤。

5.4 合作共贏，促進產(chǎn)業(yè)鏈形成和健康發(fā)展

電信物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系不是一個孤立的系統(tǒng)，需要上下游合作伙伴的加入，通過專業(yè)化分工合作，共同服務客戶，其中下游傳感終端廠商通過生產(chǎn)部署終端與電信運營商對接，借助電信運營商將數(shù)據(jù)自動包裝成服務提供給物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)商，自己不用開發(fā)應用就能獲得收入分成；而應用開發(fā)商也無需自己部署終端，只需從電信運營商獲取數(shù)據(jù)，就能方便快捷地開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用。在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務初期，電信運營商還應采用靈活的合作策略，如激勵分成機制等，讓上下游都能從中獲得最大利益，以便快速建立平臺優(yōu)勢，促進產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展。

6 結束語

本文在分析電信運營商物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)營現(xiàn)狀和未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎上，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)建立電信物聯(lián)網(wǎng)開放數(shù)據(jù)服務體系的思路，希望通過開放數(shù)據(jù)服務體系的建設，使電信運營商能夠掌控物聯(lián)網(wǎng)中核心的數(shù)據(jù)資源，擺脫在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中可能被管道化的風險，同時由有著數(shù)億客戶運營和管理經(jīng)驗的電信運營商來構建開放的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務體系，為政府提供一個可控、可管、可用的公眾服務平臺，有利于整個國家物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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4 Shen Bin,Liu Yuan,Wang Xiaoyi.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘模型的研究.http://wenku.baidu.com/view/05a38a0bbb68a98271fefa64.html