1.4 智能物联网体系结构及层次结构

1.4.1 智能物联网体系结构研究

在谈到体系结构时，人们立刻就会想到：计算机体系结构与冯·诺依曼、计算机网络体系结构与OSI参考模型，以及互联网体系结构。这说明了以下两点：

●对于一个复杂的计算机系统、计算机网络系统，我们需要抽象出能够体现不同类型计算机、计算机网络的基本与共性特征的结构模型。

●体系结构的研究水平是评价一项技术成熟度的重要标志之一。

在深入研究智能物联网时，人们自然会想到应该用一个怎样的体系结构来描述不同类型智能物联网应用系统结构的共性特征。在讨论智能物联网的体系结构时，我们需要回忆计算机网络体系结构概念产生与体系结构形成的过程，它会给我们很多重要的启示。

理解网络体系结构（network architecture）的概念有三点需要注意：

1）网络体系结构是由网络层次结构模型与各层协议组成的。

2）网络体系结构对网络应实现的功能进行精确定义。

3）网络体系结构是抽象的，而实现网络协议的技术是具体的。

20世纪70年代后期，人们逐步认识到计算机网络层次结构模型与协议标准的不统一，将会形成多种异构的计算机网络系统，这样会给今后大规模的网络互联造成困难，影响计算机网络自身的发展。研究网络体系结构首先要提出网络层次结构模型。20世纪80年代初，国际标准化组织（ISO）发布了开放系统互连（Open System Internetwork，OSI）参考模型，也就是我们常说的“七层结构模型”，它是研发计算机网络体系结构标准的基础。在市场竞争中，互联网中广泛应用的TCP/IP的层次结构模型最终取代OSI参考模型成为事实上的产业标准。这就说明，任何一种网络层次结构模型与协议都要接受市场的检验。

智能物联网（AIoT）的概念问世。AIoT推进“物联网+云计算+5G+边缘计算+大数据+智能+控制”技术的融合创新，将物联网技术、应用与产业推向一个新的发展阶段。

但是在不同行业中，智能物联网应用系统的功能差异很大，系统结构与协议标准复杂，这就给智能物联网层次结构模型研究带来很大的困难。尽管如此，不同智能物联网应用系统之间必然会存在一些内在的共性特征，重要的是研究者能否正确地认识和总结出这些共性特征，找到一种简洁和合理的层次结构模型去描述它，并能够用层次结构模型来指导智能物联网应用系统的规划和设计，这是智能物联网研究的一个重要课题。

目前，产业界与学术界比较通行的研究方法主要有两种：一种方法是集中精力研究某个产业的某类应用系统的共性特征，以此为基础提出智能物联网的层次结构模型。另一种方法是从更宏观的角度，从感知信息产生、传输、处理、控制过程中的信息、传递的逻辑关系，结合支撑智能物联网，提出智能物联网层次结构模型。本书将采用第二种方法来研究和提出智能物联网技术架构与层次结构模型。