物联网中间件技术

物联网中间件
WSN中间件 功耗
感知功耗 数据处理功耗 通信功耗
减少通信量
减少不必 要的网络控 制通信量 减少不必 要的传输量
增加休眠时间 在空闲时让 节点休眠 关闭不需要 工作的硬件模 块
缩短节点间 通信距离
采用功率控制 机制 保证通信质 量等网络性能 降低模块功 耗
节点间通 信距离与通 信能耗成正 相关
物联网中间件
物联网中间件的发展
◆应用程序中间件(Application Middleware)阶段
◆架构中间件(Infrastruture Middleware)阶段
◆解决方案中间件(Solution Middleware)阶段
物联网中间件
EPC中间件
◆EPC中间件也称RFID中间 件。 ◆EPC中间件是RFID标签和 应用程序之间的中介，从应 用程序端使用中间件提供一 组通用的应用程序接口 （API），能够读写RFID标签， 连接到RFID读写器获取数据， 此标准接口能够解决多对多 连接的维护复杂性的问题。
业务化
中间件的本质特征是对计算环境的抽象和对应用共性的凝炼。中 间件的发展多在计算环境的抽象上。目前的中间件可以在不同操 作系统、不同网络环境下提供各种应用服务。中间件正在“变宽 变厚”
中间件技术的发展趋势
一体化
一体化代表了种类繁多、功能相对单一的中间件产品趋向集成 和整合，形成统一的互联网计算平台的发展趋势。 在一体化的趋势中，未来集成化的统一中间件平台所包含的各 类中间件子产品共同组成了一个相互关联的有机整体，这种 “集成化”，绝非简单拼凑，而是一种深度整合。
物联网中间件技术
中间件定义
独立的系统程 序、软件，用 于连接两个独 立的系统。
在客户端设 备和服务器 的操作系统 上应用
管理计算机 资源和网络 通信
保证相连接的 系统即使接口 不同却仍可以 互通
中间件定义
◆中间件系统位于感知 设备和应用之间，作用 是对感知设备采集的数 据进行校对、滤除、集 合等处理。 ◆有效减少传输数据的 冗余度、提高数据正确 接收的可靠性。
融合，提升性能。
◆底层感知和互联互通，是 对底层硬件和网络平台差异 经行屏蔽，支持应用开发、 数据共享和开放式互联等。 ◆为物联网的部署和管理提 供可靠保障。
◆通过中间件技术的发展解 决复杂环境、远距离无线通 信、大量数据互通、复杂事 件处理等物联网领域技术瓶 颈。
物联网中间件特点
随着物联网的发 展，应用的数量， 类型不断增加
物联网中间件
CEP中间件
典型的CEP体 系结构(融合 了OSGi技术)
物联网中间件
CEP中间件
CEP系统主要应用领域
第一类，传统大中型企业。 ◆企业高效运维。 ◆企业风险控制。 第二类，通用服务运营企业（如电 信，移动等等）。 ◆提升软服务能力，增强客户粘度。 ◆提高业务推广能力。 主要客户
中国国家电网公司
物联网中间件
OSGi中间件
基于OSGI体系 结构的人力资 源和社会保障 一体化平台
物联网中间件
CEP中间件
◆复杂事件处理(Complex Event Progressing，CEP)中间件是一种基 于事件流的技术。 ◆其工作原理是将系统数据看作不同类的事件，然后分析事件 之间的成员关系、时间关系和因果关系等来建立事件的关系序 列库，最终生成高级事件或商业流程。 ◆CEP的功能在于可以获取大量信息，经过推理判断之后，利 用规则引擎和查询语言技术来处理信息。
中间件定义
什么是分布系统
◆分布式系统是建立在网络之上的软件系统
◆在分布式系统中，用户感觉不到数据是分布的，即用户不须知 道关系是否分割、有无复本、数据存于哪个站点以及事务在哪个 站点上执行等 ◆典型的例子：万维网
物联网中间件作用
物联网中间件为物联网的感知、互联互通、智能等功能
提供帮助。
物联网中间件为与已有的各种中间件及信息处理技术相
物联网中间件
OPC中间件
◆OPC(OLE for Process Control)即 用于过程控制的对象链接和嵌 入，是一个面向开放工控系统 的工业标准。 ◆管理OPC标准的国际组织是OPC基金会。
◆OPC基金会成员包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器 仪表及过程控制系统的公司。基于微软的OLE(现在的Active X)、 COM （部件对象模型）和DCOM （分布式部件对象模型）技术。 OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制 造业自动化系统。
物联网中间件
OPC中间件
小型OPC服务 解决方案
物联网中间件
OPC中间件
◆基于OPC构架的楼宇智能集成化管理系统 ◆可以对楼宇的电器实现自动控制，对安全、门禁、监控、背景音乐、 消防等系统实行集成化管理，并进一步实现远程控制。
物联网中间件
WSN中间件
◆WSN中间件主要支持无线传感器应用的开发、维护、部署和执行等。 ◆更复杂任务，如传感器网络通信机制，异构节点之间的协调和节点 间的任务分配和调度等。
虚拟化
虚拟化是实现资源整合的一种非常重要的技术手段。早期大型机 通过硬件和操作系统的分区技术实现了资源的有效利用，优化调 度。现在通过集群技术实现了多台服务器虚拟为一台服务器，来 实现负载的均衡和高可用性，以及解决性能的可伸缩性问题。
中国银联股份有限公司 中国民航信息网络股份有限公司 中国移动通信上海分公司
中间件技术的应用
典型应用
◆安全性 ◆可靠性 ◆面向消息 ◆远程控制
中间件技术的发展趋势
信息化
最初的中间件发展驱动力是需要有一个公共的标准的应用开发 平台来屏蔽不同操作系统之间的环境和API差异，随着网络应 用的需求，解决不同系统之间的网络通信、安全、事务的性能、 传输的可靠性、语义的解析、数据和应用的整合这些问题，变 成中间件的更重要的驱动因素。
中间件分类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面向消息中间件
◆利用高效可靠的消息 传递机制进行数据传递 ◆在数据通信的基础上 进行分布式系统的集成。
◆数据传输支持同步、异步，对应用程序结构无特定要求，程序不受 网络复杂度影响。 ◆银行业、军工行业大量数据的安全传递。
中间件分类
对象请求代理中间件
◆为异构的分布式计算环 境提供一个通信框架，进 行对象请求消息的传递。 ◆客户和服务器没有明显 的界定，角色可互换或二 者兼有。
◆WSN节点的部 署
◆WSN网络的路 由协议
◆WSN节点数据 的融合与管理
◆WSN网络的 MAC协议
◆WSN网络拓扑 管理
物联网中间件
WSN中间件
中间件
设计原则
拓 扑 结 构 路 由 算 法 可 扩 展 性 容 错 性 尽量简单 便于网络扩 展、升级 维护代价小 上述因素并非孤立存在，而是彼此影 响，相互制约。
中间件分类
事务处理监控中间件
◆在大型机上，为其提供支持大量事务处理的可靠运行环境。
◆由于分布应用系统对于关键事务处理的高要求，TPM介于客户和 服务器之间，进行事务管理与协调、负载平衡、系统修复等服务， 保证系统的运行性能。
◆比如飞机、火车定票系统。实际上，并不是所有的client都同时 请求服务，如某个client请求服务，TPM提供一组服务，使 server在 有限的系统资源下能够高效地为大规模的客户提供服务。
满足大量应 用的需求
运行于多 种硬件和 OS平台
Operating System 操作 系统
支持分布 计算
支持标准的 协议
提供跨网络、硬件 和OS平台的透明的 应用和服务的交互
面向传感 设备
支持标准 的接口
中间件分类
远程过程调用中间件
◆使用远程过程调用协议 (RPC)进行远程操作过程， 通信同步，屏蔽不同的操 作系统和网络协议。 ◆一个计算机系统的代码 访问另一个系统 ◆位于服务器的程序需要在一个Web页面上显示一个订单列表，在这种 情形下， 它需要访问业务对象服务器上的程序，通过它读取订单列表， 业务对象服务器又要访问数据库服务器
物联网中间件
OPC中间件
◆现今的工业自动化中，我们需要一套整合的信息系统，由底层的各项 装置采集信息 (Field Management)，中层的控制系统或图控应用程序进行 程序的控制，再由最上层的整合软件将这些信息整合起来以供企业决策 或效能提升。 ◆OPC 为硬件制造商与软件开发商提供了一条桥梁，透过硬件厂商提供 的 OPC Server 接口，软件开发者不必考虑各项不同硬件间的差异，即可 从硬件端取得所需的信息，所以软件开发者仅需专注于程序本身的控制 流程的运作，透过 OPC 可以很容易地达成远程控制的理想。
物联网中间件
OSGi中间件
◆OSGi(Open Services Gateway initiative) 是Java技术动态化模块化系统的一系 列开放规范。 ◆管理OSGi标准的国际组织是OSGi标准联盟。
◆OSGi标准为通过网络向电子终端提供服务标准
◆OSGi标准为各种嵌入式终端(Java,Java2)提供软件运行平台 ◆目前已应用在汽车业、工业自动化、智能楼宇、云计算、智能 机顶盒等领域