這個由多個部分組成的系列滿足了對支持物聯網 （IoT） 以及建筑物、企業和消費者的數字化轉型的單一語義數據模型的需求。這樣的模型必須簡單且可擴展，以實現即插即用的互操作性和跨行業的普遍采用。

“標準的好處是你有很多選擇;此外，如果你不喜歡其中任何一個，你可以等待明年的模型。

社區驅動的元數據挑戰方法

我們都已經習慣了看似無休止的新協議、計劃和聯盟，所有這些都旨在迎來無處不在的傳感和控制時代——我們都一直在等待的物聯網（IoT）。

到目前為止，您會認為我們已經確定了物聯網設備的通用連接層，但是有些技術因素對找到通用的可互操作連接解決方案構成了相當大的挑戰。在成本、無線電范圍、數據速率和功耗之間進行權衡，很難找到一刀切的答案。

連接層中涉及的許多“物聯網標準”聯盟正走向高地（到應用層，一切都是軟件，物理定律不適用）。雖然應用層中的設備互操作性尚未成熟，但該層中的企業對企業（B2B）互操作性在20多年前通過電子數據交換（EDI）得到了解決，盡管并不完美。

我們現在看到“物聯網標準”和“業務標準”聯盟在應用層內的互操作性中心點上融合在一起。對于可管理性，本系列將重點介紹九個聯盟的語義互操作性方法，這些聯盟共同：

跨越 OSI 模型的連接層和應用層（圖 12）

解決五個相互關聯的行業的大多數用例：住宅和建筑、能源、零售、醫療保健和運輸與物流（圖 13）

圖 12.OSI 層中的聯盟互操作性方法。

圖 13.按行業劃分的聯盟語義工作。

藍牙

藍牙（Bluetooth.com）是一種無線技術標準，用于短距離交換數據，由藍牙特別興趣小組（SIG）管理，該小組擁有30，000多家成員公司。在消費者層面，支持藍牙的設備是高度受限設備之間應用層互操作性的最普遍示例。

建立藍牙網絡后，一個設備充當主設備的角色，而所有其他設備充當從設備。基本速率/增強數據速率 （BR/EDR） 版本，藍牙“經典”，經過優化，能夠以節能的方式發送穩定的高質量數據流（即音樂）。較新的低功耗（LE）版本藍牙智能更適合物聯網和傳感器，并且建立在使用通用屬性或GATT的全新開發框架之上。

配置 文件– 要使兩個藍牙設備可互操作，它們必須支持相同的配置文件。藍牙有自己的一組應用層配置文件，這些配置文件目前圍繞著傳統上由經典藍牙（即耳機、揚聲器、鼠標）實現的熟悉的“外圍”角色。智能藍牙支持 GATT 配置文件，可將角色和用例擴展到個人健身和醫療保健（例如，血壓、心率傳感器、溫度計、體重秤）。GATT 定義了一個分層數據結構，該結構向連接的智能藍牙設備公開。每個配置文件都描述了一個用例、角色和基于 GATT 功能的一般行為。

雖然目前市場上有藍牙智能照明產品，但沒有標準化的應用層協議來提供多供應商互操作性。但是藍牙網狀網絡現在隨時都會出現，為與Thread和Zigbee相同的物聯網網絡用例進行射擊;隨之而來的肯定會帶來一組擴展的GATT配置文件，從外圍設備到家庭和建筑用例，如照明，HVAC等。

分配號碼 –藍牙將標識符分配給與配置（公司、設備）和語義（度量單位、數據類型）相關的各種對象。

一般事務1

GS1（GS1.org）是一個全球性組織，致力發展及維持全球使用最廣泛的供應鏈標準系統。超過100萬家用戶公司每天在150個國家使用GS1標準執行超過60億筆交易。

GS1在應用層內發展了多項標準，支持業務關鍵型資訊（包括事務性、產品及可視性事件數據）的互操作交換。這些標準主要涉及零售、醫療保健和運輸與物流行業內貿易伙伴之間的數據交換。

GS1的「全球商業語言」連接物理世界和數字世界，為物聯網奠定基礎。通過擴展其標準系統，GS1可發揮關鍵作用，加快「事物」的識別、互聯及互操作，成為業界對企業、人與物的全球語言。

歐洲專利局信息服務（EPCIS），核心業務詞匯（CBV）– EPCIS是GS1標準，最初基于RFID技術，使不同的應用程序能夠創建和共享有關物理或數字對象的“可見性事件數據”。其主要用例是供應鏈可追溯性，使貿易伙伴能夠在整個供應鏈中共享有關產品的物理移動和狀態的信息。它有助于回答“什么、在哪里、何時以及為什么”的問題，以滿足消費者和監管部門對準確和詳細產品信息的需求。一個新興的用例是物聯網。

CBV提供用于填充EPCIS數據方案的核心語義，以確保可互操作的數據交換，從而減少不同企業表達共同意圖的方式的變化。

全球產品分類 （GPC） 和智能搜索 – GPC 根據產品的基本屬性及其與其他產品的關系對產品進行分類。從露營設備到鞋類，家用電器到玩具，都有GPC標準。

SmartSearch是GS1的外部擴展詞匯，schema.org，預計將提供更豐富的在線產品描述，供網頁搜索使用。調和這兩個詞匯之間的差異仍然是一個挑戰。

Global Data Synchronization Network （GDSN） – GDSN is an Internet-based， interoperable network that enables trading partners to synchronize GPC-compliant product data based on a global registry of data stores associated with trading partner relationships.

電子數據交換 –GS1 EDI為供應鏈中發生的業務交易的電子訊息提供全球標準，包括訂單、裝運及付款對象。GS1有三套補充標準：國家海洋通信委員會、XML和聯合國/簡化手續中心XML。

識別碼 –識別碼是GS1結構的全球唯一標識符，適用于公司、貿易項目、位置、集裝箱和資產。它們用于GS1條形碼和EPC / RFID，并用于識別EPCIS事件和EDI交易中的物體。

互聯網工程任務組

IETF（IETF.org）是一個由網絡設計人員、運營商、供應商和研究人員組成的全球社區，他們關注互聯網的平穩運行和架構演進。IETF 的評論請求 （RFC） 文檔系列包含有關 Internet 的技術和組織說明，包括協議、過程和概念。

可擴展配置協議 （EPP） – EPP （RFC 5730-RFC 5734） 是一種應用層、客戶端-服務器協議，用于配置和管理存儲在共享中央存儲庫中的對象。該協議在 XML 中指定，它定義了通用對象管理操作和將協議操作映射到對象的可擴展框架。

EPP 協議套件當前包含 Internet 域和主機對象類的基本協議規范和語義，以及與個人和組織關聯的“聯系人”標識符。EPP最初是為了使銷售在線身份服務的互聯網注冊商能夠更有效地訪問中央域名注冊管理機構數據而開發的。其他對象類的規范可以根據需求進行開發。

互聯網架構委員會 （IAB） 為 IETF 提供架構監督。2016 年，IAB 組織了一次物聯網語義互操作性 （IOTSI） 研討會，以評估當前元數據模型中的差距。

對象管理組

OMG（OMG.org）專注于實現軟件互操作性的建模和基于模型的標準。OMG管理工業互聯網聯盟（IIC）并開發了數據分發服務（DDS），這是IIC連接框架內的“核心連接標準”。OMG還管理統一建模語言（UML），用于對應用程序，業務流程和數據結構進行建模。

OMG的醫療保健領域工作組正在與健康級別七（HL7）一起開發一套醫療保健互操作性標準，該標準提供了一個模型驅動的平臺，支持傳統接口協議，同時與當前的行業最佳實踐保持一致。

2017年，OMG接管了全國零售聯合會技術標準（ARTS）的所有權和管理權，并成立了一個新的ARTS零售領域工作組。這些標準包括 ARTS 數據模型、統一交換機、拓撲邏輯、A2A 消息傳遞和業務流程管理。

藝術運營數據模型 – ARTS ODM 是一種關系數據模型，它包含數百個支持零售業務操作的事務和主數據對象類。

統一POS （統一操作系統） –UPOS 是全球采用的互操作性標準，包括用于 30 多個銷售點 （POS） 外圍設備類別（例如，現金抽屜、收據打印機等）的 UML 定義的數據模型。這些數據模型可在 UPOS 控制層和服務層內互操作。

開放連接基金會

OCF（OpenConnectivity.org）已成為物聯網設備最大的工業連接和互操作性標準組織之一，擁有300多家成員公司。OCF由開放互連聯盟（OIC）和全能聯盟于2016年合并而成。在合并之前，OIC收購了UPnP論壇的資產，該論壇制定了UPnP管理和控制規范。

OCF規范解決了與Zigbee Dotdot相同的互操作性層，并包括一個具有RESTful交互的通用資源和安全模型。物聯網是 OCF 規范的開源參考實現。

模型– OCF 的對等 （P2P） RESTful 體系結構基于創建、讀取、更新、刪除、通知 （CRUDN） 操作，這些操作使用描述基本資源和由這些資源組成的設備的簡單、開放的數據結構（模型）安全地進行通信。oneIoTa是一個開放式工具，用于開發和管理OCF和其他組織的模型以及它們之間的映射。雖然OCF已經為支持家庭和建筑用例的設備類開發了自己的模型，但它正在與個人互聯健康聯盟（PCHA）合作，用于醫療保健和EEBus用于能源。

干草堆計劃

Haystack項目（Project-Haystack.org）是一個開源社區，旨在解決應用層內樓宇自動化系統和物聯網設備的數據建模挑戰。它開發了一種數據建模方法、標記庫（分類法）、REST 通信協議和參考實現。

Project-Haystack的愿景是通過創建一種標準化的方法來定義“數據語義”和相關服務以及API來使用和共享數據及其語義描述符，從而簡化物聯網數據的使用。

標簽– Haystack 項目采用了一種簡單、靈活的標記方法，可用于從 Excel 電子表格和 CSV 文本文件到嵌入式設備中的數據表、XML 表示、Web 服務等的媒體。

Schema.org

Schema.org 由搜索引擎運營商于2011年推出，用于創建和管理一組用于網頁上結構化數據標記的通用語義架構。該標記使搜索引擎能夠按定義的實體、其屬性和關系搜索和聚合 Web 內容。

本體 – Schema.org 本體最初是為基于頂級對象類的常見 Web 內容開發的。人們越來越重視通過廣泛的社區合作網絡創建的本體擴展。與作為 schema.org 本身的一部分進行審核、版本控制和發布的托管擴展（例如，bib.schema.org、auto.schema.org 等）不同，schema.org 的外部擴展（例如，gs1.org/voc/ 對于豐富的產品描述）是完全獨立的，并且具有自己的工作流、審閱流程和基礎結構。

建議的 iot.schema.org 托管擴展旨在將物聯網和非物聯網語義詞匯合并到可持續且可擴展的本體中，迫使物聯網數據結構與使用數據的工具，產品和應用程序分離。

開放集團

開放集團（OpenGroup.org）管理企業架構框架的開放集團架構框架（TOGAF）標準，并為其500多個成員組織提供論壇，以促進基于開放標準和全球互操作性的企業集成。

開放集團醫療保健論壇旨在促進互操作性，以交換關鍵的健康和醫療保健數據。開放平臺3.0論壇正在為數字平臺制定互操作性標準，考慮移動性，分析，云計算和物聯網的融合。

開放數據元素框架 （O-DEF） – O-DEF 是一個總體語義框架，可以作為“插件”容納行業特定的語義標準。其“核心索引”包括頂級對象類、屬性（特性）和數據類型。由Open Group和其他組織開發的插件可以擴展“核心索引”以支持特定的用例和行業。

開放式數據框架 （O-DF） –O-DF 是一種開放組物聯網標準，支持可互操作的數據交換。對象標識符使得鏈接有關可能位于不同信息系統中的單個事物的數據成為可能。

齊格比聯盟

Zigbee（Zigbee.org）長期以來一直與其基于2.4 GHz IEEE 802.15.4的網絡堆棧相關聯，現在稱為“Zigbee PRO”。ZigBee規范定義的技術旨在比其他無線個人區域網絡（WPON）（如藍牙或Wi-Fi）更簡單，更便宜。2013年，基于6LoWPAN的“Zigbee IP”被添加，針對智能電網市場。還有“Zigbee RF4CE”，它為消費者環境提供射頻控制。Zigbee擁有400多家成員公司和1，300多種使用其技術的認證產品。

群集庫 – Zigbee 集群庫 （ZCL） 定義并編目了大型設備集合的互操作方式，并代表了 10 多年的協作工作。此目錄提供了設備屬性的細粒度細分，涵蓋了廣泛的設備類別（例如，HVAC，照明等）和行業（例如，家庭和建筑，零售，醫療保健，能源等）。

多點 – Zigbee聯盟最近宣布了一種新的“物聯網通用語言”，名為Dotdot，將ZCL標準規范與連接層分離。多點的 ZCL 傳統使 Zigbee 在應用層中定義對象和操作方面有了一個良好的開端。

這些應用層定義與網絡和物理層連接之間的分離非常重要。在此之前，擁有“Zigbee認證產品”意味著它在應用層以及Zigbee網絡和物理層上符合要求。現在，有可能擁有在應用層兼容但具有不同物理層的Doddot兼容設備。

Zigbee已經開始展示Dotdot在不同連接堆棧之間的互操作性（如圖14所示），并在CES 2017上使用Dotdot對基于線程的設備進行了初步演示。因此，可以想象，消費者可以在應用程序層讓Thread設備與Zigbee設備進行互操作，即使它們不使用相同的連接技術。在實踐中，實現這一點需要在TCP / IP級別使用某種網關設備，以使Dotdot適應所使用的每個連接層。這種“TCP/IP 級別的協議收斂”模式是應用層的共同主題［6］。

將應用層互操作性與連接層分離的一個有趣的結果是“徽標混淆”。例如，智能照明產品需要兩個認證：一個用于“線程認證組件”，另一個用于“Dotdot”。如果我們希望電燈開關直接與燈具通信，我們必須尋找兩個徽標相匹配。這種“雙重標志”的情況是否會混淆市場還有待觀察。

圖 14.聯盟向可互換的連接層邁進。

審核編輯：郭婷