1.4 物聯網產業標準
物聯網覆蓋的技術領域非常廣泛,涉及總體架構、感知技術、通信網絡技術、應用技術等方面,物聯網標準組織也是種類繁多。有的從機器對機器通信(M2M)的角度進行研究;有的從泛在網角度進行研究;有的從互聯網的角度進行研究;有的專注傳感網的技術研究;有的關注移動網絡技術研究;有的關注總體架構研究。目前介入物聯網領域主要的國際標準組織有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。
針對泛在網總體框架方面進行系統研究的國際標準組織比較有代表性的是國際電信聯盟(ITU-T)及歐洲電信標準化協會(ETSI)M2M技術委員會。ITU-T從泛在網角度研究總體架構,ETSI從M2M的角度研究總體架構。
從感知技術(主要是對無線傳感網的研究)方面進行研究的國際標準組織,比較有代表性的是國際標準化組織(ISO)、美國電氣及電子工程師學會(IEEE)。
從通信網絡技術方面進行研究的國際標準組織主要有3GPP和3GPP2。他們主要從M2M業務對移動網絡的需求進行研究,只限定在移動網絡層面。
在應用技術方面,各標準組織都有一些研究,主要針對特定應用制訂標準。
各標準組織都比較重視應用方面的標準制訂。在智能測量、電子健康(E-Health)、城市自動化、汽車應用、消費電子應用等領域均有相當數量的標準正在制訂中,這與傳統的計算機和通信領域的標準體系有很大不同(傳統的計算機和通信領域標準體系一般不涉及具體的應用標準),這也說明了“物聯網是由應用主導的”觀點在國際上已經成為共識。
總的來說,國際上物聯網標準工作還處于起步階段,目前各標準組織自成體系,標準內容涉及架構、傳感、編碼、數據處理、應用等,不盡相同。
1.4.1 ITU-T物聯網標準發展
提到物聯網標準,不得不提及的是ITU-T。ITU-T早在2005就開始進行泛在網的研究,可以說是最早進行物聯網研究的標準組織。
ITU-T的研究內容主要集中在泛在網總體框架、標識及應用3方面。ITU-T在泛在網研究方面已經從需求階段逐漸進入到框架研究階段,目前研究的框架模型還處在高層層面。ITU-T提出的物聯網架構,曾經在各種場合被廣泛引用。
ITU-T在標識研究方面和ISO通力合作,主推基于對象標識(OID)的解析體系,在泛在網應用方面已經逐步展開了對健康和車載方面的研究。下面詳細介紹ITU-T各個相關研究課題組的研究情況。
SG13組主要從NGN角度展開泛在網的相關研究,標準主導方是韓國。目前標準化工作集中在基于NGN的泛在網絡/泛在傳感器網絡需求及架構研究、支持標簽應用的需求和架構研究、身份管理(IDM)相關研究、NGN對車載通信的支持等方面。
SG16組則成立專門的問題組展開泛在網應用相關的研究,日、韓共同主導,內容集中在業務和應用、標識解析方面。SG16組研究的具體內容有:Q.25/16泛在感測網絡(USN)應用和業務、Q.27/16通信/智能交通系統(ITS)業務/應用的車載網關平臺、Q.28/16電子健康應用的多媒體架構、Q.21和Q.22標識研究(主要給出了針對標識應用的需求和高層架構)。
SG17組主要開展泛在網安全、身份管理、解析的研究。SG17組研究的具體內容有:Q.6/17泛在通信業務安全、Q.10/17身份管理架構和機制、Q.12/17抽象語法標記(ASN.1)、OID及相關注冊。
SG11組成立了專門的 “NID和USN測試規范”問題組,主要研究結點標識(NID)和泛在感測網絡(USN)的測試架構、H.IRP測試規范及X.oid-res測試規范。
此外,ITU-T還在智能家居、車輛管理等應用方面開展了一些研究工作。
1.4.2 ETSI物聯網標準進展
ETSI采用M2M(Machine to Machine)的概念主要進行物聯網總體架構方面的研究,相關工作的進展非常迅速,是在物聯網總體架構方面研究得比較深入和系統的標準組織,也是目前在總體架構方面最有影響力的標準組織。
ETSI專門成立了一個專項小組(M2M TC),從M2M的角度進行相關標準化研究。ETSI成立M2M TC小組主要是出于以下考慮:雖然目前已經有一些M2M的標準存在,涉及各種無線接口、格狀網絡、路由器和標識機制等方面,但這些標準主要是針對某種特定應用場景,彼此相互獨立,而將這些相對分散的技術和標準放到一起并找出不足,這方面所做的工作很少。在這樣的研究背景下,ETSI M2M TC小組的主要研究目標是從端到端的全景角度研究機器對機器通信,并與ETSI內NGN的研究及3GPP已有的研究展開協同工作。
M2M TC小組的職責是:從利益相關方收集和制訂M2M業務及運營需求,建立一個端到端的M2M高層體系架構,如果需要會制訂詳細的體系結構,找出現有標準不能滿足需求的地方并制訂相應的具體標準,將現有的組件或子系統映射到M2M體系結構中。M2M解決方案間的互操作性(制訂測試標準)、硬件接口標準化方面則與其他標準化組織進行交流及合作。
1.4.3 3GPP/3GPP2物聯網標準進展
3GPP和3GPP2也采用M2M的概念進行研究。作為移動網絡技術的主要標準組織,3GPP和3GPP2關注的重點在于物聯網網絡能力增強方面,是在網絡層方面開展研究的主要標準組織。
3GPP針對M2M的研究主要從移動網絡出發,研究M2M應用對網絡的影響,包括網絡優化技術等。3GPP研究范圍為:只討論移動網絡的M2M通信;只定義M2M業務,不具體定義特殊的M2M應用。Verizon、Vodafone等移動運營商在M2M的應用中發現了很多問題,例如,大量M2M終端對網絡的沖擊,系統控制面容量的不足等。因此,在Verizon、Vodafone、三星、高通等公司推動下,3GPP對M2M的研究在2009年開始加速,目前基本完成了需求分析,轉入網絡架構和技術框架的研究,但核心的無線接入網絡(RAN)研究工作還未展開。
相比較而言,3GPP2相關研究的進展要慢一些,目前關于M2M方面的研究多處于研究報告的階段。
1.4.4 IEEE物聯網標準進展
在物聯網的感知層研究領域,IEEE的重要地位顯然是毫無爭議的。目前無線傳感網領域用得比較多的ZigBee技術就基于IEEE 802.15.4標準。
IEEE 802系列標準是IEEE 802 LAN/MAN標準委員會制訂的局域網、城域網技術標準。1998年,IEEE 802.15工作組成立,專門從事無線個人局域網(WPAN)標準化工作。在IEEE 802.15工作組內有5個任務組,分別制訂適合不同應用的標準。這些標準在傳輸速率、功耗和支持的服務等方面存在差異。
□ TG1組制訂IEEE 802.15.1標準,即藍牙無線通信標準。標準適用于手機、PDA等設備的中等速率、短距離通信。
□ TG2組制訂IEEE 802.15.2標準,研究IEEE 802.15.1標準與IEEE 802.11標準的共存。
□ TG3組制訂IEEE 802.15.3標準,研究超寬帶(UWB)標準,標準適用于個人局域網中多媒體方面高速率、近距離通信的應用。
□ TG4組制訂IEEE 802.15.4標準,研究低速無線個人局域網。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標,旨在為個人或者家庭范圍內不同設備之間的低速互聯提供統一標準。
□ TG5組制訂IEEE 802.15.5標準,研究無線個人局域網的無線網狀網(MESH)組網。該標準旨在研究提供MESH組網的WPAN的物理層與MAC層的必要的機制。
□ 傳感器網絡的特征與低速無線個人局域網有很多相似之處,因此傳感器網絡大多采用IEEE 802.15.4標準作為物理層和媒體存取控制層(MAC),其中最為著名的就是ZigBee。因此,IEEE的802.15工作組也是目前物聯網領域在無線傳感網層面的主要標準組織之一。中國也參與了IEEE 802.15.4系列標準的制訂工作,其中IEEE 802.15.4c和IEEE 802.15.4e主要由中國起草。IEEE 802.15.4c擴展了適合中國使用的頻段,IEEE 802.15.4e擴展了工業級控制部分。
1.4.5 中國物聯網標準進展
總的來說,中國物聯網標準的制訂工作還處于起步階段,但發展迅速。目前中國已有涉及物聯網總體架構、無線傳感網、物聯網應用層面的眾多標準在制訂,并且有相當一部分的標準項目已在相關國際標準組織立項。中國研究物聯網的標準組織主要有傳感器網絡標準工作組(WGSN)和中國通信標準化協會(CCSA)。
WGSN是由中國國家標準化管理委員會批準籌建、中國信息技術標準化技術委員會批準成立并領導,從事傳感器網絡(簡稱傳感網)標準化工作的全國性技術組織。WGSN于2009年9月正式成立,由中國科學院上海微系統與信息技術研究所任組長單位,中國電子技術標準化研究所任秘書處單位,成員單位包括中國三大運營商、主要科研院校、主流設備廠商等。WGSN將“適應中國社會主義市場經濟建設的需要,促進中國傳感器網絡的技術研究和產業化的迅速發展,加快開展標準化工作,認真研究國際標準和國際上的先進標準,積極參與國際標準化工作,并把中國和國際標準化工作結合起來,加速傳感網標準的制修訂工作,建立和不斷完善傳感網標準化體系,進一步提高中國傳感網技術水平?!弊鳛槠渥谥肌D壳癢GSN已有一些標準正在制訂中,并代表中國積極參加ISO、IEEE等國際標準組織的標準制訂工作。由于成立時間尚短,WGSN還沒有制定出可發布的標準文稿。
CCSA于2002年12月18日在北京正式成立。CCSA的主要任務是為了更好地開展通信標準研究工作,把通信運營企業、制造企業、研究單位、大學等關心標準的企事業單位組織起來,按照公平、公正、公開的原則制訂標準,進行標準的協調、把關,把高技術、高水平、高質量的標準推薦給政府,把具有中國自主知識產權的標準推向世界,支撐中國的通信產業,為世界通信做出貢獻。2009年11月,CCSA新成立了泛在網技術工作委員會(TC10),專門從事物聯網相關的研究工作。雖然TC10成立時間尚短,但在TC10成立以前,CCAS的其他工作委員會已經對物聯網相關的領域進行過一些研究。目前CCSA有多個與物聯網相關的標準正在制訂中,但尚沒有發布標準文稿。
其他與物聯網相關的標準制訂組織還有2009年4月成立的RFID標準工作組。RFID工作組在信息產業部科技司領導下開展工作,專門致力于中國RFID領域的技術研究和標準制訂,目前已有一定的工作成果。
上述標準組織各自獨立開展工作,各標準組的工作各有側重。WGSN偏重傳感器網絡層面,CCSA TC10偏重通信網絡和應用層面,RFID標準工作組則關注RFID相關的領域。同時各標準組的工作也有不少重復的部分,如WGSN也會涉及傳感器網絡上的通信部分和應用部分內容,而CCSA也涉及一些傳感網層面的工作內容。對于這些重復的部分,各標準組之間目前還沒有很好的橫向溝通和協調機制,因此,近期國家層面正在籌備成立“物聯網標準聯合工作組”。聯合工作組旨在整合中國物聯網相關標準化資源,聯合產業各方共同開展物聯網技術的研究,積極推進物聯網標準化工作,加快制訂符合中國發展需求的物聯網技術標準,為政府部門的物聯網產業發展決策提供全面的技術和標準化服務支撐。
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