跨OSI模型的物联网互操作

开放系统互连 （OSI） 模型是互联网通信的基础，包括连接到物联网 （IoT） 的设备。但是，插入该框架的各种现有通信技术和协议导致了严重的互操作性问题，这通常迫使物联网设备制造商和最终用户在 OSI 模型的各个层采用一种或另一种连接方法，使行业处于围绕一些普遍存在的技术进行整合或接受可能存在于逐个垂直或逐个应用基础上的碎片化的十字路口。

在对物联网云平台和连接公司 Infiswift 的首席技术官 Sarva Thulasingam 的采访中，讨论了一种不可知的通用数据格式的潜力，它可以规避 OSI 堆栈上下的互操作性问题。

当今物联网中使用了哪些领先的连接/通信技术？

THULASINGAM：如果您查看 OSI 模型和通信堆栈，在物理链路层，Wi-Fi、蓝牙、低功耗广域网 （LPWAN） 和 GPRS 是正在使用的通信技术。在网络层，我们看到大量使用 IPv4 和 IPv6。在传输层，我们看到 TCP，但也有一些客户使用 UDP 服务器，因此我们必须有一个与 TCP 和 UDP 兼容的客户端。在表示层，它几乎是轻量级表示协议 （LPP）、X.25 数据包组装/反汇编协议等。在应用层，MQTT 等基于发布/订阅的协议占主导地位。我们还看到类似 Google 的大公司使用 HTTP 之类的请求/响应协议，当然他们也有自己的协议，例如 Weave，它们也在使用。

根据用例，技术因部门而异。这是物联网部署中非常重要的决策点，因为众所周知，通信技术正在快速发展，而农民或车队经理不具备适应这种不断变化的环境的专业知识和专业知识。这就是为什么在 Infiswift，我们尝试通过物联网连接抽象平台和软件来解决互操作性问题，这些平台和软件可以帮助过渡到更新的和可能节省成本的技术。

鉴于目前与物联网通信相关的技术数量众多，行业是否需要确定一些特定标准，还是我们应该接受碎片化并开发解决方案来解决它？

THULASINGAM：我们相信物联网中的互操作性将在不同层以不同方式解决。例如，在物理层，如果一台设备使用 ZigBee 而另一台使用蓝牙，则需要某种桥接器让它们相互操作。同样在协议层，一个使用 MQTT 的设备和另一个使用 HTTP 的设备可以通过使用协议适配器进行互操作。

不同的标准机构为标准化协议和简化实现做了大量工作，因此您不断看到正在开发的新协议，MQTT 就是一个完美的例子。现有协议也以新的方式组合，定义了轻量级协议。

除了通信层的所有这些桥接器和适配器之外，我们还需要应用层的互操作性。例如，我们如何确保来自特定制造商的传感器与来自另一个供应商的设备网关通信，并最终通过网关连接到由另一个供应商运营的云后端？对我来说，在应用层，互操作性还不成熟。尤其是数据格式方面的工作并未在各个标准化小组中看到相同水平的一致性。

Infiswift 的愿景是开发一个开放的语义模型，以与编码无关、与协议无关和与硬件架构无​​关的方式表示设备的状态、配置、属性、行为等。我们打算将此模型用于我们所有的机器对机器 （M2M） 通信，以便我们可以推动对生态系统中设备的语义理解和控制，并且还可以在未来与任何其他网络或设备进行互操作包含开放语义模型。我们已经为与协议无关的通用数据格式申请了专利，但作为一个行业，围绕不同框架的语义如何互操作，还有大量工作要做。

关于数据格式你能告诉我什么？

THULASINGAM：这是一个完整的问题，所以我会保持高水平。让我将 IoT 通信堆栈分解成更小的块并讨论该方法。

归根结底，物联网通信是 M2M。物联网术语中的机器可以是现实世界中的一个简单传感器，它与手持计算机或平板电脑通信，通过仪表板显示有关连接设备行为的信息。将传感器数据传递给相关方或设备的通信技术层包括：

1、一、传感器到消息设备的通信。 传感器到消息传递设备的通信涉及传感器本身，它从根本上说是一台非常低端的计算机，具有非常少的计算，通常经过优化以收集测量值。传感器平台还包括某种无线访问机制和通过远程服务器或设备发送读数的硬件。在许多情况下，使用简单且廉价的技术（例如低功耗蓝牙 （BLE））将一组邻近传感器连接到本地网关设备，该网关设备充当消息传递客户端，封装传感器读数并将其发送到下一层物联网层次结构中的处理。这是消息设备通信的传感器，我们所做的实际上是建立在与通信技术无关的抽象层之上，该层将帮助客户超越将传感器连接到消息传递设备所需的各种硬件和软件堆栈。换句话说，我们正在编写一种在我们的客户端软件上运行的 shim 层，负责将来自不同格式的数据转换为可以传输到我们的后端云进行分析等的单一格式。

2、下一部分是消息设备到消息网关的通信。 消息传递网关通常是比传感器更强大的计算机，并且能够以更高的带宽速率进行更远距离的传输。通常，这是一个可选层，但是可以根据设备的位置、成本和规模（以及正在部署的系统架构）使用各种最后一英里访问技术来连接到网关设备，然后为与其连接的所有设备提供 Internet 或云访问。对于消息传递设备到消息传递网关应用程序，Infiswift 方法是隐藏底层最后一英里访问技术的复杂性，并提供一致和丰富的抽象任何消息传递设备，以便它可以使用各种机制通过消息传递网关无缝连接到云。

3、堆栈中的下一个部分是消息设备到云通信。 在这里，消息设备（或消息网关）封装传感器读数并将其发送到负载均衡的云服务器，在 MQTT 等方面也称为消息代理。这里使用的典型通信技术范围从会话层的 MQTT 到 TCP /IP 在传输和网络层到 GSM、GPRS 和 LTE 作为典型的物理和链路访问技术，以到达云连接的服务器。有几个高度安全、可用和连接不可知的云平台，用于消息设备到云连接服务器通信，可以提供物联网消费者所需的连接和数据管理功能，包括 AWS、Microsoft Azure、谷歌云和裸机。

4、最后一块是云代理到感兴趣的机器通信。具有丰富分析和报告功能的高度安全的通信机制为工业机器提供已转换为云中有用信息的数据。Infiswift 平台通过我们各种云组件中的多租户来支持这一点，其中包括隐私条款、数据和处理分离等。

什么会阻止您建议的开放语义框架遇到与物联网通信在其他地方发生的相同的碎片问题？

THULASINGAM：我们正在考虑将这项技术应用于不同的标准化机构。我们正在关注的组织之一是开放移动联盟轻量级 M2M （OMA-LWM2M）工作组，因为我们对他们围绕单个对象模型针对不同互操作性场景所做的工作感兴趣。OMA 联盟最初为移动设备制定标准，现在正在将该用例扩展到不同种类的物联网设备，尤其是边缘设备。

此外，我们正在研究IPSO 联盟的 Starter Pack、ZigBee 联盟开发的集群库，当然还有开放连接基金会 （OCF），它正在做一些通用即插即用 （UPNP） 管理和控制规范。

这些是我们正在研究的一些明显的标准和规范，我们希望与已经专注于这些领域的各种参与者合作，看看我们可以如何做出贡献。

审核编辑：郭婷