2020-02-20 來源：物聯網與金融支付 作者：劉風軍
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1、物聯網技術體系概述
之前的文章中，從物聯網應用的角度簡單介紹了物聯網活動的組成要素，即物聯網服務提供商、物聯網應用運營商、通信服務提供商、支付服務提供商和消費主體這五個部分。現在，我們從技術實現體系層面對物聯網進行分析，主要包括四個層次：即感知控制層、網絡通信層、平臺服務層，以及應用服務層。很多人一說起物聯網技術，就認為只是傳感器技術。其實物聯網絕不僅僅只是傳感器，真正的物聯網企業級應用需要在這四個層次上做有效整合，形成物聯網智能管理系統，從而真正發揮支持行業業務的作用。
1.感知控制層
通過從傳感器、計量器等器件獲取環境、資產或者運營狀態信息，在進行適當的處理之后，通過傳感器傳輸網關將數據傳遞出去；同時通過傳感器接收網關接收控制指令信息，在本地傳遞給控制器件達到控制資產、設備及運營的目的。所采用的設備包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、各類終端和傳感器網絡等。主要技術涉及感知及控制器件的管理，短距離無線通信、傳輸與接收網關，本地數據及信號處理等。在物聯網的應用過程中，感知控制層通常是由RFID、NFC等設備來感知和處理的。
2.網絡通信層
負責將感知控制層獲取的信息進行傳遞和處理，是物聯網的神經中樞。它通過公網或者專網以無線或者有線的通信方式將信息、數據與指令在感知控制層與平臺及應用層之間傳遞。其中特別需要對安全及傳輸服務質量進行管理，以避免數據的丟失、亂序、延時等問題。
所涉及的設備與技術包括各類有線或無線的通信網絡、從微距到超長的網絡連接與互聯網融合、各類海量感知數據的存儲、篩選、分析、查詢與處理。在物聯網的應用過程中，網絡通信層主要由通信服務提供商來實現和完成。
3.平臺服務層
通過感知層及網絡層獲得數據后，對數據進行必要的路由和處理（包括數據過濾、丟失數據定位、冗余數據剔除、數據融合）。數據處理的邏輯根據設備和應用的不同而不同，其產生的高質量以及融合的數據會傳送給數據分析模塊做進一步的數據挖掘處理。 分析模塊首先把數據與物理環境與設備和應用關聯起來，根據當前數據和歷史數據，評估和預測系統當前的狀態以及風險因素。根據預警規則，分析模塊把具有一定風險等級的分析結果通過業務流程及應用整合傳送給控制與通知系統。如果需要對系統做優化，則可以運用仿真及優化方案，并提供決策支持。從而實現在實時感知基礎上支持業務的即時優化與控制。值得一提的是，云計算平臺正在成為物聯網從網絡層到應用層的重要支撐。在物聯網應用的過程中，通常由物聯網運營商提供這個平臺，這樣中小型物聯網服務提供商將相關應用部署到該平臺中，可以降低這些企業的運營成本。但是大型的物聯網服務提供商往往會建立自己的服務平臺，以保證其應用的安全性。
4.應用與服務層
根據企業業務的需要，可以在平臺服務層之上建立相關的物聯網應用。例如：城市交通情況的分析與預測、城市資產狀態監控與分析、環境狀態監控、分析與預警（例如：風力、雨量、滑坡）；健康狀況監測與醫療方案建議等。這些應用會以業務流程的方式整合感知控制層，網絡通信層以及平臺服務層的服務及能力，從而實現及時感知、及時分析、及時響應的物聯網智能管理業務模式，進而提升運營效率、推動業務模式創新并且降低運營與管理成本。在物聯網的技術體系中，物聯網服務提供商根據業務的實際需求在相關層面實現物聯網應用與相關的服務，參見表1.
表1 物聯網技術體系的四個層次及其對應的業務功能
這里舉一個基于物聯網手機付費系統的應用場景，刷卡設備和內置手機的RFID是感知層設備，所涉及的網絡包括無線網識別和互聯網的傳輸，通過平臺層的實時處理，而應用層主要完成后臺鑒別認證和銀行網絡劃賬，從而達到電子金融支付的目的。
一般來說， 物聯網系統應用的基本流程至少包括以下四個環節：
（1）對物體屬性進行標志。屬性包括靜態屬性和動態屬性兩類。靜態屬性可以直接存儲在標簽中，動態屬性需要先由傳感器實時探測。
（2）識別設備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式。
（3）將物體的信息通過網絡傳輸到信息處理中心（處理中心可能是分布式的，如個人計算機或者手機，也可能是集中式的），由處理中心完成物體通信的相關計算。
（4）將完成處理的數據應用在指定的目標場景或者傳輸到需要的應用環境中。
正如前面例子中提到的手機作為支付終端的情況，此時的手機顯然已經能夠稱得上是智能手機或者移動錢包了。它在默認的狀態下一直處于“永遠在線”,一刻不停地從網上獲取信息并進行移動支付的前述各項操作。在國外，已經有獨立的公司來運作移動付費的業務，如Twitter的聯合創始人Jack Dorsey創建的Square公司。
通過分析物聯網技術體系的四個層次，下面列舉一些與物聯網相關的主要關鍵技術組成，參見表2.
表2 物聯網的主要關鍵技術
這些技術專題中部分專用術語簡介如下：
1）RFID技術
RFID （Radio Frequency ldentification,射頻識別）技術，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣的環境中。
RFID技術可以識別告訴運動物體并可同時識別多個標簽。RFID按照能源的供給方式可以分為無源RFID （被動式標簽）、有源RFID （主動式標簽）和半有源RFID （半被動式標簽）三種。無源RFID讀寫的距離近，但是價格低廉；有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池持續供電，因此成本較無源RFID更高一些， 適用于遠距離讀寫的應用場合。半有源RFID內的電池僅對標簽內要求供電維持數據的電路供電，或提供輔助供電支持。一套完整的RFID系統主要由三部分組成：閱讀器（Reader）、電子標簽（Tag）、應用程序。其工作原理：是閱讀器發射特定頻率的無線電波能量給電子標簽，用于驅動電子標簽電路將內部的數據送出/接收，此時閱讀器按序接收/發送數據，并交由應用程序做相應的處理。
2）NFC技術
NFC （Near Field Communication,近距離無線通信）技術，是一種短距離的高頻無線通信技術， 允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸，在10厘米內交換數據。NFC在使用中不需要電源，并且一次只和一臺機器連接，擁有較高的保密性與安全性，因此NFC有利于信用卡交易時避免被盜用，受到了手機生產商、金融機構的青睞。
3）WSN
WSN （Wireless Sensor Network,無線傳感器網絡），是一種由部署在監測區域內大量的廉價微型無線傳感器結點組成，通過無線通信方式形成的一個多條的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。應用程序通過處理由各傳感器返回的數據來監測相關區域的變化。
4）三網融合技術
三網融合技術，是指電信網、Internet和有 線電視網三者融合發展，互聯互通，為客戶同時提供語音、數據和廣播電視等多重服務。
5）IPv6協議
IPv6 （Internet Protocol Version 6,互聯網通信協議第6版），是繼IPv4的下一代互聯網協議版本。由于IPv4的地址空間已于2011年2月3日全部分配完畢，因此我們必須使用具有更大地址空間的IPv6協議。從理論上來說，地球上的每一顆沙子 都能分配到一個IP地址，使得M2M成為可能。
6）M2M技術
M2M （Machine To Machine）技術，其實是一種理念， 可以讓機器、設備的應用處理過程與后臺的信息系統共享信息，并與操作者共享信息。M2M的核心內容就是網絡一切 （Network Everything），就是讓所有的設備都具備通信和聯網能力，使得網絡化所有的設備成為可能。而M2M的通信需要建立一個統一規范的通信接口和標準化的傳輸內容。
2、物聯網的產業鏈
物聯網的產業鏈結構主要包括芯片設備提供商、應用設備提供商、通信網絡提供商、系統集成商、軟件與應用開發商、運營與服務提供商六個環節，最后與各類終端用戶關聯，形成豐富多彩的物聯網應用場景。
1.芯片與處理設備提供商
屬于感知與控制層，位于物聯網產業鏈上游。主要提供包括RFID芯片設計、二維碼碼制，以及圖像、動畫、 語音等多媒體識別芯片設計等硬件和驅動軟件等產品及服務。
2.應用設備提供商
屬于感知控制層、網絡通信層相關層面，主要提供與數據存儲、傳輸和處理相關的產品及服務，包括電子標簽、讀寫設施、IP存儲器、有線或無線的智能卡等。
3.通信網絡提供商
屬于網絡通信層。包括天網和地網、固定網和移動網、寬帶網和窄帶網，以及電信級和廣電級等各類傳輸承載網絡服務的提供商。
對應于物聯網活動的組成要素（見第1.2.2小節），將上述這三個提供商統-歸納為通信服務提供商，作為物聯網的通信服務提供商存在于產業鏈的上游。
4.軟件與應用開發商
屬于平臺服務層，包括與物聯網系統應用相關的軟件提供商、中間件軟件開發與模塊提供商，以及提供針對專業領域和特定行業的軟件產品、解決方案的服務商。
5.系統集成商
屬于平臺服務層、應用與服務層相關層面。一般面向指定領域、行業、企業或特定服務對象--將系統級和應用級的硬件、軟件、網絡按照應用目標的需求進行集成的企業。它們既能夠提供整體解決方案，也能夠對方案進行具體的實施和應用系統的集成。
上述兩個產業鏈中的環節，即軟件與應用開發商、系統集成商，作為物聯網服務的提供商， 為消費主體提供針對特定環境下的不同物聯網應用。
6.運營與服務提供商
屬于應用與服務層。直接為終端客戶的應用進行服務，這些服務包括直接服務或間接服務，即第三方服務甚至第四方服務。例如在金融服務領域的安全數字認證、遠程計費和不同平臺之間的自動劃賬等。
通常，物聯網應用運營商作為產業鏈中運營與服務提供商的一個重要環節，提供了計費、服務應用等統一管理服務。
此外，物聯網產業鏈中涉及的所有資金流通，都由支付服務提供商參與，通過多種靈活的方式實現資金的流通。
