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中国电科开放物联网体系架构　

DEFINITIONS 定义

e-Things ：　

中国电子科技集团公司物联网开放体系架构注册商标。　

物联港：　

物联网中管理接入设备、支撑应用的基本单元。　

物体标识解析系统（ TNS）：　

物联网中用于实现物体标识、寻址、搜索以及物联港名分配与管理的系统。

物体服务：　

以 Web 服务形式封装呈现的物体功能。　

第一章开放物联网发展背景

1.开放是物联网未来发展的必然趋势

物联网的概念自提出以来，就引起人们的极大关注，被誉为是继计算机、互

联网和移动通信之后新一轮信息技术和产业革命，是信息技术领域未来竞争的制

高点和产业升级的核心驱动力。　

目前，具有一定共识的物联网定义，是指通过信息网络，将感知识别、传输

互联和计算处理有机整合，对物理世界进行动态感知和智能控制，从而实现信息

在人与物、物与物之间的无缝对接，达到人对资源的有效利用、科学管理、优化

配置和生产生活的智能决策。从这个角度来看，物联网的本质，是要实现信息世

界和物理世界的高度融合，彻底打破传统的生产和生活方式，以更加精细和更加

智慧的模式，满足社会生产高度发展和人类生活更加美好的发展需求。　

从全球来看，物联网发展的国际竞争日趋激烈。西方发达国家纷纷将物联网

作为国家支持的重点领域，加大核心技术研发力度，加快标准制定和产业化进程。

我国的物联网发展与全球基本同步，态势良好，已具备一定的技术和应用基础，

部分领域也已形成一定产业规模。　

但整体来看，物联网在世界范围内的发展仍处于初级阶段。很多时候往往只

被视为传统行业现行体系的信息化改造或功能补充，主要以闭环的垂直应用为主，

呈现“个性化”、“碎片化”的发展特征。　

随着物联网的蓬勃发展，传统的生产和管理模式正在逐步走向网络化和开放

化。创客空间 + 众筹平台 / 孵化器正在打造新的硬件创新环境，物联网感知信息

正在连接到各种云平台，网络化制造与网络化服务呈现一体化发展，人人可参与

的互联网创新模式改变着产品制造和服务提供模式，物联网和移动互联网在技术、

产业、应用、理念上多方位加速融合……新的发展需求对物联网本身提出严峻挑

战，传统“烟囱式”的建设模式带来的技术门槛高、建设成本高、物体 / 信息共

享难、应用系统互联互通难等问题逐渐凸显，难以适应物联网规模化、协同化的

发展要求，很难引导和释放潜在的、爆炸式的应用价值。　

为了解决“烟囱式”发展“瓶颈”，满足物联网更大规模的发展需求，建立

开放的物联网体系架构，增强支持“物体网络化” 和“网络物体化” 的基础能力，

形成跨区域、跨行业互动的开放式网络基础设施，推动“开放互联”的物联网基

础标准和生态环境，将是物联网发展的必然方向。　

开放的网络架构和应用模式，能够降低物联网的技术门槛，提高用户参与度，

促进公共资源发展；能够实现应用的互联互通互操作和物体共享；能够打破行业

壁垒，减少重复建设，降低研发成本；并将引发物体联网模式、系统建设模式和

商业服务模式的变革。　

物联网前景广阔，当前还处于爆炸式发展的前夜，在改变人类生产、生活方

式的各个方面还有很大的发展空间。开放物联网是激发物联网巨大潜能、推动其

进一步发展的催化剂，是物联网未来发展的必然趋势。　

2.架构是推动开放物联网发展的核心动力

大量的工程实践告诉我们，应用系统与共性技术是相互促进、滚动发展的。

开放的共性技术，是推动物联网发挥其真正潜能的基础。这些共性技术中，开放

的网络架构，又是推动物联网走向开放的核心动力（互联网、万维网的发展催生

了当前 IT 产业大发展的现状，就是一个典型案例）。　

当前，国外科研机构在物联网领域的工作重心已经开始由早期的行业物联网

应用逐渐向物联网开放互联架构转移。我国的高校、科研院所和企业也开始关注

架构的研究。建立开放的物联网体系架构，推动物联网更加开放的发展，形成既

符合我国实际情况，又与国际前沿技术兼容的开放的接口、协议、软件和服务等

共性技术标准，能够引领和支撑我国物联网技术和产业发展，促进物联网产业链

整合，提升物联网可持续竞争力，催生新的潜在应用，促进商业模式创新发展。

从开放物联网的发展需求和应用模式来看，开放物联网架构最重要的能力，

是要为物联网应用系统规模化、协同化、智能化发展提供水平共性支撑，解决海

量终端因接口、协议、服务、标准之间的明显差异而无法真正“联网交互”的根

本问题，并为物联网的参与者（开发者、运营商、消费者等）提供一个共用、能

用、好用的运行环境。具体来说，开放物联网的架构应当具备如下能力：　

（1）物体统一描述能力　

物联网中的物体种类繁多、功能各异，其异构性导致物体之间交互存在信息

理解障碍。因此，需要对物体与网络、物体与物体之间的交互能力进行统一建模，

并以标准化、可扩展的描述方式将物体从物理域实体映射为信息域的数字可操作

对象，实现物体信息的一致理解，从而更好地支持“物 - 物”交互。　

（2）物体标识与寻址能力　

目前，物联网中物体所在网络环境多样，标识及寻址方式也各不相同，不同

网络子域间的异构性造成了物联网应用跨域互联互通的困难。因此，需要建立物

体资源寻址的基础设施级入口，统一物体资源身份信息的标识与寻址方式，屏蔽

底层子域的异构性，最终为实现物联网异构物体资源跨域协作与应用跨域互联互

通奠定基础。　

（3）物体服务共享能力　

与传统信息系统不同，物联网应用系统之间除共享信息外，更关注对物体感

控能力的共享。由于物体功能接口的复杂性和多样性，无法对应用系统呈现统一

的调用接口，这种共享目前十分困难。物体服务共享，就是将物体的功能接口进

行服务化封装，对应用提供统一的调用机制，以支撑物联网应用系统之间的互操

作。　

（4）安全和隐私保护能力　

从互联网到物联网，安全和隐私一直是人们重点关注的问题。开放环境下，

安全和隐私的重要性更加凸显。海量异构物体的集中接入、物体感控接口的大量

暴露等，都给物联网安全带来更大挑战。因此，需要站在架构的整体角度统一考

虑开放物联网的安全和隐私保护问题，以保障开放环境下物体交互的可靠性和私

密性。　

第二章物联网体系架构发展现状

随着物联网的发展，越来越多的科研机构逐步将工作重心由物联网系统建设

转移至对体系架构的研究，包括美国、欧盟在内的部分国家和组织从不同角度提

Physical-net 体系架构是由美国弗吉尼亚大学提出的，用来解决多用户环

境下管理与规划异构资源的问题，分为服务提供层、网关层、协调层和应用层。

Physical-net 体系架构由底层感知设备直接提供服务，并由网关层进行服务的

收集和分发，从而将应用需求与资源分配分离开来，支持动态移动管理和实时应

用配置。　

（2）CPS 体系架构　

CPS体系架构是由美国自然基金委提出的，它以构建可控、可信、可扩展的

CPS网络，实现物理世界与信息世界的融合为目标。其特点在于， CPS将物理设

备联网，特别是连　

接到互联网上，使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治

等五大功能。　

1.3. 韩国物联网体系架构

韩国 2009 年出台了《物联通信基础构建基本规划》，跟进了物联网基础设

施的构建。在体系架构方面，韩国于 2007 年在 ITU-T 会议上提出了面向泛在传

感网的 USN体系架构，该体系架构自底向上将物联网分为五层：感知网、接入网、

网络基础设施、中间件和应用平台。　

1.4. 中国物联网体系架构

我国具有代表性的物联网体系架构为无锡物联网产业研究院提出的“六域”

模型。该模型从业务功能的角度对物联网系统进行分解，以功能域方式描述物联

网系统的组成，将物联网划分为用户域、目标对象域、感知控制域、服务提供域、

运维管控域以及资源交换域。该模型以“六域”为核心，对物联网不同应用系统

的共性进行抽象，明确了应用系统、网络通信和信息交换等层面的功能实体和接

口关系。　

2. 物联网体系架构标准化概况

2.1. ITU 架构标准

隶属于国际电信联盟的电信标准部门（ITU-T）是全球性的 ICT 标准化组织，

其中涉及物联网架构的标准工作主要依托于 SG13工作组，从下一代网络的角度

展开研究。 ITU-T 自 2012 年起，发布了一系列物联网相关的标准，主要包括物

联网概述（ ITU-T Y.2060 ）、WoT 架构（ ITU-T Y.2063 ）、物联网需求（ ITU-T

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