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3.2 物联网建立新基建的能力支撑

新基建中的物联网主要展现了三类基础能力:一是依托感知设备的采集能力;二是依托网络的连接能力;三是依托平台的服务能力。围绕这三类能力,物联网新基建能与其他信息基础设施进行有机融合,向边缘侧和应用支撑体系化双向延伸,进而拓展出巨大的发展空间。其中,领衔网络通信基础设施的5G,在其技术标准的三大应用场景中,海量连接应用场景和高可靠、低时延应用场景更是完全面向物联网领域。当前,三大运营商正在稳步布局5G规模组网和5G应用示范工程建设。但必须承认,5G网络建设在成本、技术和运维方面还面临不少挑战,部署一张全国范围深度覆盖的商用成熟网络尚需时间。现阶段,5G主要对物联网起到催化作用,但短期内物联网的规模化发展不会依赖5G带动。此外,物联网也一直是促进产业转型升级的重要手段,物联网新基建将深度应用人工智能、区块链等新兴技术,整合大数据、云计算等基础算力,高效赋能“产业数字化”,加速落地应用场景化,从而实现从“万物互联”向“万物智联”的过渡。

一般来说,物联网系统的服务能力具有以下几个特性。

(1)异构性。物联网系统包含的智能设备或组件来自不同区域、不同领域、不同时期建立的物理感知和执行系统,因此这些智能设备或组件提供的服务语义、数据格式及服务质量有所不同,如不同的采样速率、精确度和空间分辨率等,这使得选择多个合适的服务来协同完成一个任务的过程变得比较复杂。

(2)大规模性。在物联网系统中,具有感知或执行能力的智能设备或组件都可以作为服务提供者。随着智能设备或组件数量的不断增加,物联网系统中可以提供服务的资源规模不断扩大,这将给服务命名、查找与管理带来新的挑战,而且大规模服务之间的交互也将极大地增加每个智能设备或组件的计算时间、存储容量和能量的消耗。

(3)与物理世界的交互性。在物联网系统中,智能设备或组件除了可以提供基础的数据采集、处理和传输服务,还可以产生一定的动作与物理世界进行交互。由于不同的需求对同一执行器可能会产生相互冲突的执行动作请求,因此调用物联网中与物理世界交互的服务会受到更多的约束。

(4)资源受限性。在物联网系统中,智能设备或组件的计算能力、存储容量和能量供给都十分有限,因此将智能设备或组件提供的服务和互联网中的服务组合起来构建物联网系统时需要考虑这些资源的受限性,以保证系统的可用性。

(5)动态性。在物联网系统中,智能设备或组件提供的服务会因移动或休眠等原因而失效,从而导致服务的有效性在空间和时间上是动态变化的,并且不易被获知,因此提高了在物联网系统中发现和管理服务的难度。

(6)不完整性。对物联网系统而言,在动态的环境中无法准确地判断每个所需要的服务是否存在,因此会出现想要获取的服务不存在的现象,如当构建的物联网系统用于监测某个区域的平均温度时,需要区域内各地点和时间的温度感知服务,以及计算平均值的云服务,这时无法保证所有地点和时间的温度感知服务都存在,因此需要采用估计或即时加载的方法来解决服务不完整带来的问题。

物联网除需要具有基础性的联网能力、计算能力、存储能力、通信能力外,还需要具有3个重要能力。

(1)物品关联能力,即物联网的联网、服务提供、服务调用等操作具有直接关联物理世界物体的能力。这是物联网能够连接物体的基本特征能力。

(2)自主操作能力,即物联网具有自主执行联网、服务提供、服务调用等操作的能力。这是物联网在连接物体的基础上进行自动数据采集、分类、存储、传递、更新所必备的能力。

(3)隐私保护能力,即物联网所有的操作都应该具有隐私保护的能力。这是物联网进行自主采集和处理数据(来自物体的数据)操作时必须具有的基本安全能力。 AQXg+gLXed8vlIJOuEFt73Mu7XTGpuvqEhwuFN+pjX6GtfUvALbepyEvP7BPpfeN

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