3  通用應(yīng)用層的架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

3.1  通用應(yīng)用層架構(gòu)和系統(tǒng)接口

M2M網(wǎng)關(guān)引入通用應(yīng)用層(CAL)架構(gòu)有助于解決應(yīng)用平臺和網(wǎng)關(guān)之間的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，也有助于M2M網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化。通用應(yīng)用層可向M2M應(yīng)用平臺提供通用的應(yīng)用編程接口(API)，以便應(yīng)用平臺不再關(guān)心M2M網(wǎng)關(guān)的差異。通用應(yīng)用層(CAL)的系統(tǒng)接口如圖2所示。

傳感器管理平臺也可使用通用應(yīng)用層提供的API,其中管理平臺可能是應(yīng)用平臺的一部分，也可能是獨(dú)立的平臺。不同行業(yè)甚至可以共享一個(gè)管理平臺，比如由電信運(yùn)營商提供M2M網(wǎng)關(guān)的情形，設(shè)備的管理即由電信運(yùn)營商管理,而業(yè)務(wù)采用各行業(yè)自建的平臺。

通用應(yīng)用層可提供不同形式的API：其一是對實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，可采用基于TCP/UDP的私有協(xié)議;其二是對實(shí)時(shí)性要求較低的應(yīng)用,如管理、配置類通信請求，采用業(yè)界通用的WebService接口。

通用應(yīng)用層技術(shù)還可以提供應(yīng)用平臺SDK開發(fā)包，開發(fā)者無需關(guān)心通信的底層協(xié)議，從而可以讓開發(fā)者專注于M2M應(yīng)用開發(fā)。

3.2  通用應(yīng)用層的分層結(jié)構(gòu)

圖3所示是通用應(yīng)用層的分層邏輯架構(gòu)。由圖可見，該應(yīng)用層分為四層架構(gòu)，現(xiàn)分別描述如下：

(1) 接口層

接口層主要是和各種傳感器的接口。該層能適配各種傳感器通信協(xié)議，如Zigbee、Z—Wave、UPnP、LON、DLNA等。

(2) 數(shù)據(jù)分析層

數(shù)據(jù)分析層主要是對主動采集的信息、設(shè)備上報(bào)的告警信息、事件信息等進(jìn)行統(tǒng)一過濾和分析，只有超過用戶設(shè)置的閾值才會向用戶發(fā)送告警信息；同時(shí)對釆集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，丟棄無用信息，并可轉(zhuǎn)換采集的數(shù)據(jù)格式;另外就是進(jìn)行簡單的統(tǒng)計(jì)分析，供應(yīng)用査詢;再就是提供數(shù)據(jù)的短時(shí)間的存儲。設(shè)計(jì)這一個(gè)策略層的目的就是減輕應(yīng)用邏輯層的數(shù)據(jù)過濾和處理的壓力，提高系統(tǒng)的整體性能。

(3) 應(yīng)用邏輯層

應(yīng)用邏輯層主要是對應(yīng)用的請求進(jìn)行處理。主要包含應(yīng)用認(rèn)證、傳感器監(jiān)控定制、傳感器狀態(tài)察看、傳感器遠(yuǎn)程控制、傳感器變化通知、傳感器管理、傳感器報(bào)警、傳感器配置等八大類業(yè)務(wù)邏輯處理模塊。應(yīng)用認(rèn)證模塊的目的是防止未經(jīng)授權(quán)的應(yīng)用來訪問傳感器;傳感器監(jiān)控定制模塊用于接收應(yīng)用的訂購監(jiān)控請求，并保存;傳感器狀態(tài)察看模塊接收應(yīng)用的傳感器狀態(tài)査詢請求，并從傳感器獲得相應(yīng)狀態(tài)，然后返回給應(yīng)用;傳感器變化通知模塊根據(jù)傳感器監(jiān)控定制模塊存儲的定制請求，定期查詢傳感器狀態(tài),有符合應(yīng)用定制要求的，就主動通知應(yīng)用；傳感器管理主要關(guān)注傳感器工作狀態(tài)的管理，而不是對傳感器業(yè)務(wù)的管理;傳感器報(bào)警模塊接收數(shù)據(jù)分析層的告警信息，并發(fā)送到管理平臺；傳感器配置用于接收管理平臺的配置工單,并正確配置傳感器的參數(shù)。

(4) API層

API層可提供一系列的API,以供應(yīng)用平臺和管理平臺調(diào)用。API主要包括認(rèn)證API、訂購API、査詢API、控制API、通知API、告警API和配置API等。

3.3通用應(yīng)用層API

通用應(yīng)用層提供有一系列的APL可根據(jù)應(yīng)用的不同提供WebserviceAPI和實(shí)時(shí)響應(yīng)的自定義API。與管理相關(guān)的API對實(shí)時(shí)性要求不高,可以采用WebServiceAPI₀而傳感器狀態(tài)監(jiān)控、控制命令下發(fā)則對實(shí)時(shí)性要求很高，故需要釆用實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的通信技術(shù)。表1所列是通用應(yīng)用層編程接口(API)的主要分類。

4  輪渡和大橋交勇監(jiān)控中的通用應(yīng)用層應(yīng)用

大江、大河的輪渡和大橋的交通運(yùn)輸一般都部署了各種傳感器，如車輛載重傳感器、擋竿傳感器、風(fēng)速傳感器、路燈傳感器等。因此,在大橋或輪渡監(jiān)控中心部署交通監(jiān)控應(yīng)用平臺，若沒有使用具有通用應(yīng)用層技術(shù)的采集網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用平臺就必須開發(fā)和釆集網(wǎng)關(guān)的私有接口，而且開發(fā)調(diào)試比較困難，另外，應(yīng)用平臺的通用性也將受到限制。使用具有通用應(yīng)用層技術(shù)的采集網(wǎng)關(guān)可簡化開發(fā)周期，應(yīng)用平臺直接集成有通用應(yīng)用層技術(shù)可提供的SDK。圖4所示是通用應(yīng)用層技術(shù)在輪渡大橋監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用示例。

在圖4所示的示例中沒有部署單獨(dú)的管理平臺，其采用通用應(yīng)用層技術(shù)的輪渡和大橋交通監(jiān)控的應(yīng)用流程如下：

(1) 應(yīng)用平臺通過通用應(yīng)用層API接口配置傳感器參數(shù)；

(2) 應(yīng)用平臺通過通用應(yīng)用層API接口訂購應(yīng)用平臺要監(jiān)測的傳感器及相關(guān)的狀態(tài)；

(3) 通用應(yīng)用層監(jiān)測應(yīng)用平臺訂購的傳感器，并把符合應(yīng)用平臺監(jiān)測要求的狀態(tài)發(fā)送給應(yīng)用平臺；

(4) 應(yīng)用平臺通過通用應(yīng)用層API接口查詢傳感器的狀態(tài)(該步驟和2,3步無前后關(guān)系)。

5結(jié)語

通用應(yīng)用層的提出能促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺的快速開發(fā)和部署，幫助物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者屏蔽傳感器通信差異的技術(shù)細(xì)節(jié)。然而，為促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化,通用應(yīng)用層內(nèi)部的技術(shù)細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步研究。