顧磊　王藝

探討了城市智能管理運行架構(gòu)、城市泛在感知設(shè)施、機器通信能力提升技術(shù)、數(shù)據(jù)共享和活化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。認為巨系統(tǒng)要形成良好的生態(tài)體系和自我成長機制，關(guān)鍵技術(shù)的突破和相關(guān)技術(shù)的綜合運用都至關(guān)重要。關(guān)鍵技術(shù)的突破和相關(guān)技術(shù)的綜合運用才能推動智慧城市建設(shè)的深入開展和演進。

智慧城市；物聯(lián)網(wǎng)；機器與機器通信；感知網(wǎng)絡(luò)；政府數(shù)據(jù)開放

This article investigates some key technologies in smart city， including city-level smart operation framework， city-wide sensing infrastructure， M2M telecommunication， and city open data. It points out that breakthroughs in key technologies and comprehensive utilization of these technologies are important to form a good ecological system and self-development mechanism. These technologies will promote the development and evolution of smart city.

smart city； IOT； M2M； sensor network； open government data

智慧城市技術(shù)體系架構(gòu)自下而上可劃分為感知層、設(shè)施層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層4個層次；橫向則輔之安全體系、標準體系和評價體系三大支撐體系。

智慧城市技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。圖1中，感知層的核心能力是泛在的外界感知能力和本地智能處理能力，通過傳感器及傳感網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)對城市范圍內(nèi)各種關(guān)注對象的監(jiān)測和控制。設(shè)施層為智慧城市提供健壯的信息基礎(chǔ)設(shè)施，其核心是實現(xiàn)互聯(lián)的廣域通信網(wǎng)絡(luò)和高效一體化的云基礎(chǔ)設(shè)施，可以有效支撐人與人通信（H2H）、人與機器通信（H2M）、機器與機器通信（M2M）間隨時、隨地、隨需的無縫通信，并以數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用計算為中心綜合承載各類信息化應(yīng)用。數(shù)據(jù)是城市最有價值的戰(zhàn)略資產(chǎn)，數(shù)據(jù)層的主要目標是通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)活化等技術(shù)解決數(shù)據(jù)割裂、無法共享的問題，重點是為城市實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)活化等建立的數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)服務(wù)。各種智慧政府、智慧產(chǎn)業(yè)和智慧民生應(yīng)用構(gòu)成了智慧城市的應(yīng)用層。

本文主要就上述技術(shù)架構(gòu)中的部分重要內(nèi)容：城市智能管理運行架構(gòu)、城市泛在感知設(shè)施、機器通信能力提升，以及數(shù)據(jù)共享和活化幾個方面進行探討。

1 城市智能管理運行架構(gòu)

城市已經(jīng)成為一部永不停息的巨型機器，每天都面臨著眾多管理運行問題。這些問題的及時發(fā)現(xiàn)和及時解決影響著城市為市民提供的服務(wù)質(zhì)量。為了確保公共安全并提供水、電、運輸及其他服務(wù)，城市需要獲得大量的有效信息，促進城市的各個機構(gòu)之間的實時溝通和協(xié)作，并在問題發(fā)生之前及時采取措施，解決潛在的風險。

在信息與通信技術(shù)（ICT）層面，針對上述目標，城市智能管理運行架構(gòu)開始出現(xiàn)。這種運行架構(gòu)在新增感知設(shè)施等數(shù)據(jù)采集和控制能力元素的基礎(chǔ)上，整合集成現(xiàn)有和未來的系統(tǒng)，支持實現(xiàn)城市運行過程中各種事件的捕捉和處理、信息交換和分析、用戶交互，以及不同垂直應(yīng)用和系統(tǒng)之間的協(xié)同。采用這種架構(gòu)的系統(tǒng)功能包括：

·通過實時集成和整合多種信息源獲得反映城市當前運行狀態(tài)的跨部門、跨機構(gòu)的統(tǒng)一視圖；其信息來源有多種，既包括來自內(nèi)部的信息，也包括來自外部的信息，諸如來自傳感器的信息，以及來自各種應(yīng)用的信息。

·通過新增的數(shù)據(jù)采集實體和整合其他系統(tǒng)生成的實時事件實現(xiàn)各種城市動態(tài)事件，尤其是關(guān)鍵事件的即時捕獲、即時交付和即時處理；通過從原始信息抽象具體事件并即時發(fā)布到相關(guān)機構(gòu)促成城市機構(gòu)具備快速響應(yīng)事件的能力。

·通過信息和業(yè)務(wù)流程的整合以及相互開放數(shù)據(jù)和服務(wù)能力促進城市跨部門、跨機構(gòu)的業(yè)務(wù)協(xié)作。

·通過面向服務(wù)的架構(gòu)，以開放和可動態(tài)延伸的標準接口滿足與現(xiàn)有系統(tǒng)和未來系統(tǒng)的動態(tài)整合。

·通過通用建模和資產(chǎn)管理、服務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)控、Dashboard等可視化技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)本身的動態(tài)擴展、質(zhì)量保證和高效的人機交互界面。

目前，城市智能管理運行架構(gòu)的提出和當前的主要推動力是一些行業(yè)廠商。其中最具代表性的是IBM提出的智能運行中心（IOC）架構(gòu)[1]。從技術(shù)上看，IOC架構(gòu)由兩大中樞機構(gòu)（信息交換中樞和信息處理中樞）和信息采集域，以及信息呈現(xiàn)域組成。信息采集域采集各種信息或者動態(tài)事件，要么通過感知設(shè)施得到，要么從其他專業(yè)系統(tǒng)采集得到。通過各種適配網(wǎng)關(guān)將不同的數(shù)據(jù)格式以及交互形式統(tǒng)一和標準化后，接入信息交換中樞。信息交換中樞按照既有規(guī)則進行信息路由。信息處理中樞得到來自信息交換中樞的警報和關(guān)鍵性能指標后，基于事件規(guī)則、語義模型和工作流等技術(shù)進行信息的處理和分析，得到分析結(jié)果后，要么將結(jié)果輸送到信息呈現(xiàn)域進行展現(xiàn)（報表、警報、城市儀表板等），要么根據(jù)處理結(jié)果形成指令，通過信息交換中樞下發(fā)到感知設(shè)施或者其他專業(yè)系統(tǒng)，形成對城市部件的反向控制或者觸發(fā)其他系統(tǒng)即時響應(yīng)事件，進行進一步的處理。

上述架構(gòu)可以看作是IBM諸多已有產(chǎn)品和方案在智慧城市領(lǐng)域的一次重新組合，并針對智慧城市的需求進行了一定程度的提升和完善。在智慧城市信息整合和系統(tǒng)協(xié)同的理念之下，IOC架構(gòu)整合原有的應(yīng)用中間件/門戶/數(shù)據(jù)存儲/數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品，向下延伸到數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，引入感知數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、城市公共部門數(shù)據(jù)、第三方數(shù)據(jù)；向上延伸到數(shù)據(jù)呈現(xiàn)領(lǐng)域和智慧應(yīng)用領(lǐng)域，引入城市儀表板、智慧水務(wù)等針對城市運行需求的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)功能和智慧應(yīng)用；同時，在事件處理中，引入了基于可擴展標記語言（XML）的用于公共安全與應(yīng)急領(lǐng)域的通用預警協(xié)議（CAP）等數(shù)據(jù)交換標準[2]；最終形成了一種面向智慧城市的管理運行架構(gòu)。endprint

實際上，中國各地已經(jīng)開展的政府應(yīng)急管理平臺的建設(shè)，其“橫向到邊，縱向到底”、互聯(lián)眾多系統(tǒng)、采集多種數(shù)據(jù)的特性已經(jīng)呈現(xiàn)出上述智能管理運行架構(gòu)的一些特征。只不過政府應(yīng)急管理平臺主要針對重大突發(fā)事件。而城市智能管理運行體系主要針對城市日常運行中的各種日常事件（當然也包括重大突發(fā)事件的發(fā)現(xiàn)和捕捉工作）。實踐結(jié)果表明，借鑒、擴充或延伸政府應(yīng)急管理平臺體系，是形成城市智能管理運行體系的途徑之一。

2 城市泛在感知設(shè)施

城市中各種形式的感知設(shè)備，按照預設(shè)邏輯自動對所關(guān)注的對象進行狀態(tài)監(jiān)控、信息采集和傳送，在降低大量人力成本的同時，實現(xiàn)了感知的自動化、即時化、準確化、精細化和泛在化，讓我們能夠更精確地感知到城市的運行現(xiàn)狀。通過泛在感知，物理空間和信息空間實現(xiàn)了雙向映射，從而打通了兩個空間，使得后續(xù)一系列基于信息的操作成為現(xiàn)實。

目前，感知網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)通常通過兩種方式實現(xiàn)?；蛘呃靡延械奶峁┕卜?wù)的感知設(shè)施，諸如GPS、北斗和移動通信網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)等?；蛘呃锰囟ㄕ块T和特定行業(yè)為諸如監(jiān)測、控制和監(jiān)管等目的而建設(shè)的行業(yè)感知網(wǎng)絡(luò)。例如平安城市中的視頻感知網(wǎng)絡(luò)、資源環(huán)境系統(tǒng)中的環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)等。

政府層面亟需采取配套政策并在市政配套上鼓勵相應(yīng)的行業(yè)感知網(wǎng)絡(luò)在覆蓋范圍、感知內(nèi)容和精度等方面進一步提升，并實現(xiàn)受管控的感知信息共享機制。

在傳統(tǒng)的感知器之外，隨著感知器件的體積小型化和能力多樣化，移動終端開始集成了越來越多的感知器件，使其感知能力不斷提升。智能手機的逐步普及和密集使用使得群體的感知能力和信息匯聚能力大幅提升。原有的情境感知計算逐漸從個體感知和為個體服務(wù)，走向群體感知和為群體服務(wù)。如同蜂群能夠在低智商的個體基礎(chǔ)上，通過群體合作來完成一系列復雜的工作一樣，群體感知計算通過群體的感知和信息匯聚，能夠充分匯聚細微的力量完成很多復雜的信息采集和部分分析工作，提供信息服務(wù)[3]。普通用戶的移動設(shè)備（手機、平板電腦等），或者特定行業(yè)的定制終端都可以作為基本感知單元，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)感知任務(wù)分發(fā)與感知數(shù)據(jù)收集，完成大規(guī)模的、復雜的社會感知任務(wù)。例如基于手機和感知外設(shè)的城市環(huán)境指標的細粒度數(shù)據(jù)采樣和后續(xù)形成的城市環(huán)境指標全局視圖；基于出租車車載終端定位信息的采樣和后續(xù)形成的交通流量現(xiàn)狀全局視圖等。

由于終端無法保證所有時間都實時在線，群體感知計算往往不強調(diào)數(shù)據(jù)采集的嚴格實時性和整體性。對于實時性要求較高的服務(wù)，則需要經(jīng)過相應(yīng)的算法處理從一個小的樣本并結(jié)合近期的歷史數(shù)據(jù)獲得“當前”的數(shù)據(jù)。感知數(shù)據(jù)的分析和利用則面臨數(shù)據(jù)的多源性、異構(gòu)性、大規(guī)模性、質(zhì)量差異性等問題和挑戰(zhàn)[3]。而且不同類型的數(shù)據(jù)、不同的應(yīng)用場景和應(yīng)用目標需要采用不同的算法模型和處理技巧。取決于具體場景和問題，這些模型和技巧既可以很簡單，也可以很復雜。基于移動終端的移動信令分析是群體感知計算領(lǐng)域的重要應(yīng)用。其中，既有分析難度較低的人群密度分析，也有分析難度較大的交通流量分析。后者除了需要一套復雜的基于信令軌跡進行車輛速度推演的算法，還需要有配套的道路空間建模（必須適應(yīng)城市立體交通模型）。后者目前由一些專業(yè)化公司進行運營。而前者則已存在運營商提供的服務(wù)。例如西班牙電信推出的智慧足跡（Smart Steps）產(chǎn)品[4]。在室內(nèi)定位領(lǐng)域，一些學術(shù)研究機構(gòu)正在探討如何通過群體感知計算來實現(xiàn)信號指紋庫自動建立和室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)自動探測機制。這兩者都用于基于信號指紋（Fingerprinting）的定位方法，即利用室內(nèi)現(xiàn)有的環(huán)境特征（如無線信號、聲音、光線等）作為指紋進行定位，通過終端當前獲取的指紋信息的匹配來實現(xiàn)位置估計。其最大難題是工作量龐大的室內(nèi)環(huán)境勘測，且室內(nèi)環(huán)境是多變的，指紋數(shù)據(jù)庫要定期更新。如果利用手機自動記錄下當前位置的信號指紋，這樣收集就變得簡單而幾乎沒有成本了，同時利用智能手機中的多種傳感器，可以隨時隨地記錄用戶的行為、路徑。而用戶的行走路徑最真實地呈現(xiàn)了建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)：凡是可活動區(qū)域，用戶的足跡都可能出現(xiàn)；凡是阻隔區(qū)域例如墻體等，用戶路徑均不可能到達或穿過。因此，大量的用戶移動路徑交織在一起，真實地刻畫出建筑物內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)[3]。

此外，城市規(guī)劃中可以考慮將市政建設(shè)與感知基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相結(jié)合。例如，智能燈柱[5]系統(tǒng)利用城市中的路燈燈柱，在其上加載Wi-Fi熱點、蜂窩網(wǎng)基站、交通監(jiān)控設(shè)備、氣象監(jiān)測設(shè)備、污染監(jiān)測等設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)進行連接，采用集中的中心進行管理和監(jiān)控，形成城市范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、信息感知和發(fā)布的包含終端設(shè)備通用物理加載平臺和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。這個基礎(chǔ)設(shè)施將大大降低需要廣泛布放感知終端的智慧城市應(yīng)用的部署難度。這個平臺上可以加載各種類型的感知終端，例如警報設(shè)備、對講設(shè)備、攝像頭等。其中，智能燈柱的遠程通信連接可以利用有線網(wǎng)絡(luò)，也可以利用無線網(wǎng)絡(luò)。雖然存在電力線通信、無線專網(wǎng)通信等多種方案，但基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的遠程互聯(lián)模式仍是最合理的方案。

3 機器通信能力提升技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是智慧城市的關(guān)鍵技術(shù)之一。在原有的近距和遠距通信技術(shù)，以及信息交互技術(shù)的基礎(chǔ)上，機器通信能力需要通過各種手段加以提升。

遠距通信層面，將沿著混合承載、部分區(qū)隔承載、乃至完全區(qū)隔承載的路徑發(fā)展。目前正處于從混合承載走向部分區(qū)隔承載的階段。M2M具有其鮮明的特點。3GPP TS 22.368將M2M通信稱為MTC通信，并描述了MTC通信的業(yè)務(wù)場景及業(yè)務(wù)特征。3GPP所定義的MTC通信特征主要包括低移動性、通信時間受控、時間寬容、純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（PS）、小數(shù)據(jù)包傳送、終端單向觸發(fā)通信場景模式、終端觸發(fā)為主平臺偶爾觸發(fā)通信場景模式、終端監(jiān)控、優(yōu)先報警、安全連接、特定位置觸發(fā)、不頻繁數(shù)據(jù)傳送，以及群組通信等特征[6-7]。

為更好地支持M2M通信，滿足M2M通信的需求。3GPP從R10開始，逐漸加入支持M2M通信的功能，同時提升LTE承載M2M通信的效率。R10完成了信令擁塞及過載控制相關(guān)的標準化。R11進行了編址和標識、終端觸發(fā)機制以及純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)終端的標準研究。R12則針對小數(shù)據(jù)傳輸效率進行優(yōu)化、增強監(jiān)控能力、實現(xiàn)基于組的策略管理、編址、觸發(fā)和計費，以及降低終端耗電等。endprint

3GPP2也對M2M通信的需求，以及碼號方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，針對M2M進行了協(xié)議優(yōu)化。主要優(yōu)化內(nèi)容包括：

·實現(xiàn)M2M終端優(yōu)先級控制

·信道分配流程中使用單條消息來快速建立數(shù)據(jù)連接、降低模塊的功耗

·改進發(fā)送數(shù)據(jù)時信道使用方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增容和模塊功耗降低

·簡化信令機制，降低信令流量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增容和模塊功耗降低

·實現(xiàn)基于反向增強接入信道（R-EACH）的基于信令的數(shù)據(jù)傳輸（DOS）機制，實現(xiàn)快速接入和數(shù)據(jù)快速發(fā)送

IEEE成立的M2M Task Group借鑒了3GPP對M2M通信需求的研究，將其協(xié)議改進集中在4個方面：低功耗、海量終端接入、突發(fā)小數(shù)據(jù)傳輸和安全。

全球部分運營商已經(jīng)開始在核心網(wǎng)內(nèi)設(shè)立專用網(wǎng)元承載M2M通信，滿足其在接入、QoS、以及業(yè)務(wù)管理等方面的特殊需求，并探索進一步開發(fā)新的增值服務(wù)的可行性。同時，在網(wǎng)絡(luò)本身的能力提升之外，通過采用M2M終端和應(yīng)用平臺的協(xié)作，以及終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置參數(shù)的優(yōu)化等策略來提高網(wǎng)絡(luò)的承載能力。

移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進實現(xiàn)了針對M2M通信的信息傳輸能力的提升。M2M通信還面臨著信息交互能力的提升要求。物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的目的是為了采集目標對象的實時狀態(tài)，并對目標對象進行控制。任何一個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必然涉及到處理對象的數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)交換問題。除了垂直應(yīng)用所采用的私有數(shù)據(jù)格式之外，通用數(shù)據(jù)處理標準目前尚沒有統(tǒng)一的標準。但大量標準組織和公司紛紛制訂各自的標準，目前處于標準林立的狀態(tài)，例如：

·BITXML[8]協(xié)議，一個基于XML的M2M數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議。

·CAP[2]協(xié)議，基于XML的、用于公共安全與應(yīng)急領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換標準。允許報警信息通過系統(tǒng)傳遞給不同的應(yīng)用。

·SensorML[9]協(xié)議，提供標準模型和描述傳感器與測量過程的XML語言。用來描述包括動態(tài)和靜態(tài)、現(xiàn)場和遠程在內(nèi)的多種傳感器。

·M2MXML[10]協(xié)議，一個基于XML的協(xié)議的設(shè)備間通信協(xié)議。

·oBIX[11]協(xié)議，開放式樓宇信息交換標準?；赬ML/WebServices技術(shù)的系統(tǒng)集成和互操作應(yīng)用方案。

·PML[12]協(xié)議，EPCGlobal的實體標識語言。

·IRIG[13]協(xié)議，一個PCM Telemetry技術(shù)標準。更強調(diào)實時性，未采用XML技術(shù)。

目前，OneM2M等標準組織也正在傳輸數(shù)據(jù)的語義標準化層面展開一些標準化工作。總的來看，簡單終端、窄帶傳輸模式下協(xié)議關(guān)注傳輸高效率和終端低處理能力要求，所以二進制標準占優(yōu)勢。智能終端、寬帶情況下關(guān)注語法表達的可擴展和完整性，XML占優(yōu)勢。

4 數(shù)據(jù)共享和活化技術(shù)

數(shù)據(jù)是智慧城市的無價之寶和價值提升的重要源泉。一方面城市積淀了大量的數(shù)據(jù)并持續(xù)在生成大量的數(shù)據(jù)；另一方面，這些數(shù)據(jù)大都處于割裂的狀態(tài)，常常發(fā)生數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)共享而導致無法獲取數(shù)據(jù)的情形，更無從談起通過數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)對照和數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的活化，服務(wù)于城市的智能化運行。

如同“開放源代碼”和“開放軟件”等概念一樣，“開放數(shù)據(jù)”是指有些數(shù)據(jù)不應(yīng)受版權(quán)、專利以及其他一些因素的制約，而是應(yīng)該對所有人免費開放使用（含再發(fā)布）。開放數(shù)據(jù)的來源目前主要來自科學研究的數(shù)據(jù)以及政府數(shù)據(jù)。而后者在智慧城市中又被稱為“政府數(shù)據(jù)開放”[14]。

國際上的政府數(shù)據(jù)開放起源于政府透明化和民主監(jiān)督、公民參與，以及改進政府效能的出發(fā)點。因為大部分政府數(shù)據(jù)本身受法律的規(guī)定是需要公開的。在此基礎(chǔ)上，這些開放的數(shù)據(jù)可以被社會機構(gòu)以及市民個人來進一步處理后，通過挖掘數(shù)據(jù)中的模式和整合不同數(shù)據(jù)源來產(chǎn)生新的知識和新的服務(wù)。

當前政府數(shù)據(jù)開放模式基本上借鑒Data.gov網(wǎng)站所創(chuàng)立的模式。元數(shù)據(jù)是用來描述數(shù)據(jù)本身的數(shù)據(jù)，即描述數(shù)據(jù)的組成元素、組成元素的數(shù)量和類型等信息。它使信息的描述和分類可以實現(xiàn)格式化，從而為機器處理創(chuàng)造了可能。1995年誕生的“都柏林核心”（DC）元數(shù)據(jù)描述體系經(jīng)過10多年的發(fā)展，形成了一套可以描述各種信息的通用元數(shù)據(jù)格式。其針對政府信息的修訂版本都柏林核心元數(shù)據(jù)-政府和政府信息定位服務(wù)（GILS）核心元數(shù)據(jù)一起稱為當前國際上政府數(shù)據(jù)開放的兩大元數(shù)據(jù)體系。數(shù)據(jù)開放人機接口方面，往往通過一個門戶為公眾提供數(shù)據(jù)的查詢和搜索服務(wù)，同時提供數(shù)據(jù)集的文件下載服務(wù)。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。數(shù)據(jù)開放程序接口層面，存在多種選擇。常用的模式是通過Web服務(wù)接口或者表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移（Rest）模式接口開放數(shù)據(jù)，供社會機構(gòu)和個人基于開放的數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用程序。從輔助用戶快速開發(fā)的角度出發(fā)，部分政府系統(tǒng)提供了諸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府數(shù)據(jù)開放是智慧城市發(fā)展的趨勢。而政府數(shù)據(jù)開放的各項組成技術(shù)本身是成熟的。各個政府面臨的問題主要是開放哪些數(shù)據(jù)內(nèi)容，開放數(shù)據(jù)如何組織，如何保障數(shù)據(jù)的即時性、準確性、完整性，通過何種接口對外開放等問題，以及如何構(gòu)建一個良好的生態(tài)氛圍形成數(shù)據(jù)的有效開放、吸引更多實體參與到數(shù)據(jù)的增值效應(yīng)構(gòu)建工作中來。

2007年以來，國際上的數(shù)據(jù)開放，尤其是政府數(shù)據(jù)開放已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。美國、英國、俄羅斯等幾十個國家相繼建立網(wǎng)站開放政府數(shù)據(jù)。其中的標桿性案例是美國政府的Data.gov網(wǎng)站。2013年8月23日，Data.gov網(wǎng)站提供210 881個數(shù)據(jù)集和295套數(shù)據(jù)訪問接口。基于這些數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)訪問接口，社會機構(gòu)和個人已經(jīng)開發(fā)了349個應(yīng)用和137個移動應(yīng)用。這種趨勢也引起了中國相關(guān)政府和相關(guān)部門的重視。李克強總理提出的透明政府、開放政府的概念，一些地方政府和部門在“十二五”規(guī)劃中紛紛做了考慮，希望通過數(shù)據(jù)開放一方面促進公眾參與，助力政府解決社會難題，推動服務(wù)型政府建設(shè)；另一方面促進數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，充分發(fā)掘政府公共數(shù)據(jù)的附加價值。其中，北京市政府數(shù)據(jù)資源網(wǎng)預計2014年年底之前正式開通[15]，為政府信息資源的社會化開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)束語

智慧城市是一個復雜的巨系統(tǒng)，endprint

3GPP2也對M2M通信的需求，以及碼號方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，針對M2M進行了協(xié)議優(yōu)化。主要優(yōu)化內(nèi)容包括：

·實現(xiàn)M2M終端優(yōu)先級控制

·信道分配流程中使用單條消息來快速建立數(shù)據(jù)連接、降低模塊的功耗

·改進發(fā)送數(shù)據(jù)時信道使用方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增容和模塊功耗降低

·簡化信令機制，降低信令流量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增容和模塊功耗降低

·實現(xiàn)基于反向增強接入信道（R-EACH）的基于信令的數(shù)據(jù)傳輸（DOS）機制，實現(xiàn)快速接入和數(shù)據(jù)快速發(fā)送

IEEE成立的M2M Task Group借鑒了3GPP對M2M通信需求的研究，將其協(xié)議改進集中在4個方面：低功耗、海量終端接入、突發(fā)小數(shù)據(jù)傳輸和安全。

全球部分運營商已經(jīng)開始在核心網(wǎng)內(nèi)設(shè)立專用網(wǎng)元承載M2M通信，滿足其在接入、QoS、以及業(yè)務(wù)管理等方面的特殊需求，并探索進一步開發(fā)新的增值服務(wù)的可行性。同時，在網(wǎng)絡(luò)本身的能力提升之外，通過采用M2M終端和應(yīng)用平臺的協(xié)作，以及終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置參數(shù)的優(yōu)化等策略來提高網(wǎng)絡(luò)的承載能力。

移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進實現(xiàn)了針對M2M通信的信息傳輸能力的提升。M2M通信還面臨著信息交互能力的提升要求。物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的目的是為了采集目標對象的實時狀態(tài)，并對目標對象進行控制。任何一個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必然涉及到處理對象的數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)交換問題。除了垂直應(yīng)用所采用的私有數(shù)據(jù)格式之外，通用數(shù)據(jù)處理標準目前尚沒有統(tǒng)一的標準。但大量標準組織和公司紛紛制訂各自的標準，目前處于標準林立的狀態(tài)，例如：

·BITXML[8]協(xié)議，一個基于XML的M2M數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議。

·CAP[2]協(xié)議，基于XML的、用于公共安全與應(yīng)急領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換標準。允許報警信息通過系統(tǒng)傳遞給不同的應(yīng)用。

·SensorML[9]協(xié)議，提供標準模型和描述傳感器與測量過程的XML語言。用來描述包括動態(tài)和靜態(tài)、現(xiàn)場和遠程在內(nèi)的多種傳感器。

·M2MXML[10]協(xié)議，一個基于XML的協(xié)議的設(shè)備間通信協(xié)議。

·oBIX[11]協(xié)議，開放式樓宇信息交換標準?；赬ML/WebServices技術(shù)的系統(tǒng)集成和互操作應(yīng)用方案。

·PML[12]協(xié)議，EPCGlobal的實體標識語言。

·IRIG[13]協(xié)議，一個PCM Telemetry技術(shù)標準。更強調(diào)實時性，未采用XML技術(shù)。

目前，OneM2M等標準組織也正在傳輸數(shù)據(jù)的語義標準化層面展開一些標準化工作?？偟膩砜矗唵谓K端、窄帶傳輸模式下協(xié)議關(guān)注傳輸高效率和終端低處理能力要求，所以二進制標準占優(yōu)勢。智能終端、寬帶情況下關(guān)注語法表達的可擴展和完整性，XML占優(yōu)勢。

4 數(shù)據(jù)共享和活化技術(shù)

數(shù)據(jù)是智慧城市的無價之寶和價值提升的重要源泉。一方面城市積淀了大量的數(shù)據(jù)并持續(xù)在生成大量的數(shù)據(jù)；另一方面，這些數(shù)據(jù)大都處于割裂的狀態(tài)，常常發(fā)生數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)共享而導致無法獲取數(shù)據(jù)的情形，更無從談起通過數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)對照和數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的活化，服務(wù)于城市的智能化運行。

如同“開放源代碼”和“開放軟件”等概念一樣，“開放數(shù)據(jù)”是指有些數(shù)據(jù)不應(yīng)受版權(quán)、專利以及其他一些因素的制約，而是應(yīng)該對所有人免費開放使用（含再發(fā)布）。開放數(shù)據(jù)的來源目前主要來自科學研究的數(shù)據(jù)以及政府數(shù)據(jù)。而后者在智慧城市中又被稱為“政府數(shù)據(jù)開放”[14]。

國際上的政府數(shù)據(jù)開放起源于政府透明化和民主監(jiān)督、公民參與，以及改進政府效能的出發(fā)點。因為大部分政府數(shù)據(jù)本身受法律的規(guī)定是需要公開的。在此基礎(chǔ)上，這些開放的數(shù)據(jù)可以被社會機構(gòu)以及市民個人來進一步處理后，通過挖掘數(shù)據(jù)中的模式和整合不同數(shù)據(jù)源來產(chǎn)生新的知識和新的服務(wù)。

當前政府數(shù)據(jù)開放模式基本上借鑒Data.gov網(wǎng)站所創(chuàng)立的模式。元數(shù)據(jù)是用來描述數(shù)據(jù)本身的數(shù)據(jù)，即描述數(shù)據(jù)的組成元素、組成元素的數(shù)量和類型等信息。它使信息的描述和分類可以實現(xiàn)格式化，從而為機器處理創(chuàng)造了可能。1995年誕生的“都柏林核心”（DC）元數(shù)據(jù)描述體系經(jīng)過10多年的發(fā)展，形成了一套可以描述各種信息的通用元數(shù)據(jù)格式。其針對政府信息的修訂版本都柏林核心元數(shù)據(jù)-政府和政府信息定位服務(wù)（GILS）核心元數(shù)據(jù)一起稱為當前國際上政府數(shù)據(jù)開放的兩大元數(shù)據(jù)體系。數(shù)據(jù)開放人機接口方面，往往通過一個門戶為公眾提供數(shù)據(jù)的查詢和搜索服務(wù)，同時提供數(shù)據(jù)集的文件下載服務(wù)。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。數(shù)據(jù)開放程序接口層面，存在多種選擇。常用的模式是通過Web服務(wù)接口或者表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移（Rest）模式接口開放數(shù)據(jù)，供社會機構(gòu)和個人基于開放的數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用程序。從輔助用戶快速開發(fā)的角度出發(fā)，部分政府系統(tǒng)提供了諸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府數(shù)據(jù)開放是智慧城市發(fā)展的趨勢。而政府數(shù)據(jù)開放的各項組成技術(shù)本身是成熟的。各個政府面臨的問題主要是開放哪些數(shù)據(jù)內(nèi)容，開放數(shù)據(jù)如何組織，如何保障數(shù)據(jù)的即時性、準確性、完整性，通過何種接口對外開放等問題，以及如何構(gòu)建一個良好的生態(tài)氛圍形成數(shù)據(jù)的有效開放、吸引更多實體參與到數(shù)據(jù)的增值效應(yīng)構(gòu)建工作中來。

2007年以來，國際上的數(shù)據(jù)開放，尤其是政府數(shù)據(jù)開放已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。美國、英國、俄羅斯等幾十個國家相繼建立網(wǎng)站開放政府數(shù)據(jù)。其中的標桿性案例是美國政府的Data.gov網(wǎng)站。2013年8月23日，Data.gov網(wǎng)站提供210 881個數(shù)據(jù)集和295套數(shù)據(jù)訪問接口?；谶@些數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)訪問接口，社會機構(gòu)和個人已經(jīng)開發(fā)了349個應(yīng)用和137個移動應(yīng)用。這種趨勢也引起了中國相關(guān)政府和相關(guān)部門的重視。李克強總理提出的透明政府、開放政府的概念，一些地方政府和部門在“十二五”規(guī)劃中紛紛做了考慮，希望通過數(shù)據(jù)開放一方面促進公眾參與，助力政府解決社會難題，推動服務(wù)型政府建設(shè)；另一方面促進數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，充分發(fā)掘政府公共數(shù)據(jù)的附加價值。其中，北京市政府數(shù)據(jù)資源網(wǎng)預計2014年年底之前正式開通[15]，為政府信息資源的社會化開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)束語

智慧城市是一個復雜的巨系統(tǒng)，endprint

3GPP2也對M2M通信的需求，以及碼號方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，針對M2M進行了協(xié)議優(yōu)化。主要優(yōu)化內(nèi)容包括：

·實現(xiàn)M2M終端優(yōu)先級控制

·信道分配流程中使用單條消息來快速建立數(shù)據(jù)連接、降低模塊的功耗

·改進發(fā)送數(shù)據(jù)時信道使用方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增容和模塊功耗降低

·簡化信令機制，降低信令流量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增容和模塊功耗降低

·實現(xiàn)基于反向增強接入信道（R-EACH）的基于信令的數(shù)據(jù)傳輸（DOS）機制，實現(xiàn)快速接入和數(shù)據(jù)快速發(fā)送

IEEE成立的M2M Task Group借鑒了3GPP對M2M通信需求的研究，將其協(xié)議改進集中在4個方面：低功耗、海量終端接入、突發(fā)小數(shù)據(jù)傳輸和安全。

全球部分運營商已經(jīng)開始在核心網(wǎng)內(nèi)設(shè)立專用網(wǎng)元承載M2M通信，滿足其在接入、QoS、以及業(yè)務(wù)管理等方面的特殊需求，并探索進一步開發(fā)新的增值服務(wù)的可行性。同時，在網(wǎng)絡(luò)本身的能力提升之外，通過采用M2M終端和應(yīng)用平臺的協(xié)作，以及終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置參數(shù)的優(yōu)化等策略來提高網(wǎng)絡(luò)的承載能力。

移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進實現(xiàn)了針對M2M通信的信息傳輸能力的提升。M2M通信還面臨著信息交互能力的提升要求。物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的目的是為了采集目標對象的實時狀態(tài)，并對目標對象進行控制。任何一個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必然涉及到處理對象的數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)交換問題。除了垂直應(yīng)用所采用的私有數(shù)據(jù)格式之外，通用數(shù)據(jù)處理標準目前尚沒有統(tǒng)一的標準。但大量標準組織和公司紛紛制訂各自的標準，目前處于標準林立的狀態(tài)，例如：

·BITXML[8]協(xié)議，一個基于XML的M2M數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議。

·CAP[2]協(xié)議，基于XML的、用于公共安全與應(yīng)急領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換標準。允許報警信息通過系統(tǒng)傳遞給不同的應(yīng)用。

·SensorML[9]協(xié)議，提供標準模型和描述傳感器與測量過程的XML語言。用來描述包括動態(tài)和靜態(tài)、現(xiàn)場和遠程在內(nèi)的多種傳感器。

·M2MXML[10]協(xié)議，一個基于XML的協(xié)議的設(shè)備間通信協(xié)議。

·oBIX[11]協(xié)議，開放式樓宇信息交換標準?；赬ML/WebServices技術(shù)的系統(tǒng)集成和互操作應(yīng)用方案。

·PML[12]協(xié)議，EPCGlobal的實體標識語言。

·IRIG[13]協(xié)議，一個PCM Telemetry技術(shù)標準。更強調(diào)實時性，未采用XML技術(shù)。

目前，OneM2M等標準組織也正在傳輸數(shù)據(jù)的語義標準化層面展開一些標準化工作?？偟膩砜矗唵谓K端、窄帶傳輸模式下協(xié)議關(guān)注傳輸高效率和終端低處理能力要求，所以二進制標準占優(yōu)勢。智能終端、寬帶情況下關(guān)注語法表達的可擴展和完整性，XML占優(yōu)勢。

4 數(shù)據(jù)共享和活化技術(shù)

數(shù)據(jù)是智慧城市的無價之寶和價值提升的重要源泉。一方面城市積淀了大量的數(shù)據(jù)并持續(xù)在生成大量的數(shù)據(jù)；另一方面，這些數(shù)據(jù)大都處于割裂的狀態(tài)，常常發(fā)生數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)共享而導致無法獲取數(shù)據(jù)的情形，更無從談起通過數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)對照和數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的活化，服務(wù)于城市的智能化運行。

如同“開放源代碼”和“開放軟件”等概念一樣，“開放數(shù)據(jù)”是指有些數(shù)據(jù)不應(yīng)受版權(quán)、專利以及其他一些因素的制約，而是應(yīng)該對所有人免費開放使用（含再發(fā)布）。開放數(shù)據(jù)的來源目前主要來自科學研究的數(shù)據(jù)以及政府數(shù)據(jù)。而后者在智慧城市中又被稱為“政府數(shù)據(jù)開放”[14]。

國際上的政府數(shù)據(jù)開放起源于政府透明化和民主監(jiān)督、公民參與，以及改進政府效能的出發(fā)點。因為大部分政府數(shù)據(jù)本身受法律的規(guī)定是需要公開的。在此基礎(chǔ)上，這些開放的數(shù)據(jù)可以被社會機構(gòu)以及市民個人來進一步處理后，通過挖掘數(shù)據(jù)中的模式和整合不同數(shù)據(jù)源來產(chǎn)生新的知識和新的服務(wù)。

當前政府數(shù)據(jù)開放模式基本上借鑒Data.gov網(wǎng)站所創(chuàng)立的模式。元數(shù)據(jù)是用來描述數(shù)據(jù)本身的數(shù)據(jù)，即描述數(shù)據(jù)的組成元素、組成元素的數(shù)量和類型等信息。它使信息的描述和分類可以實現(xiàn)格式化，從而為機器處理創(chuàng)造了可能。1995年誕生的“都柏林核心”（DC）元數(shù)據(jù)描述體系經(jīng)過10多年的發(fā)展，形成了一套可以描述各種信息的通用元數(shù)據(jù)格式。其針對政府信息的修訂版本都柏林核心元數(shù)據(jù)-政府和政府信息定位服務(wù)（GILS）核心元數(shù)據(jù)一起稱為當前國際上政府數(shù)據(jù)開放的兩大元數(shù)據(jù)體系。數(shù)據(jù)開放人機接口方面，往往通過一個門戶為公眾提供數(shù)據(jù)的查詢和搜索服務(wù)，同時提供數(shù)據(jù)集的文件下載服務(wù)。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。數(shù)據(jù)開放程序接口層面，存在多種選擇。常用的模式是通過Web服務(wù)接口或者表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移（Rest）模式接口開放數(shù)據(jù)，供社會機構(gòu)和個人基于開放的數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用程序。從輔助用戶快速開發(fā)的角度出發(fā)，部分政府系統(tǒng)提供了諸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府數(shù)據(jù)開放是智慧城市發(fā)展的趨勢。而政府數(shù)據(jù)開放的各項組成技術(shù)本身是成熟的。各個政府面臨的問題主要是開放哪些數(shù)據(jù)內(nèi)容，開放數(shù)據(jù)如何組織，如何保障數(shù)據(jù)的即時性、準確性、完整性，通過何種接口對外開放等問題，以及如何構(gòu)建一個良好的生態(tài)氛圍形成數(shù)據(jù)的有效開放、吸引更多實體參與到數(shù)據(jù)的增值效應(yīng)構(gòu)建工作中來。

2007年以來，國際上的數(shù)據(jù)開放，尤其是政府數(shù)據(jù)開放已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。美國、英國、俄羅斯等幾十個國家相繼建立網(wǎng)站開放政府數(shù)據(jù)。其中的標桿性案例是美國政府的Data.gov網(wǎng)站。2013年8月23日，Data.gov網(wǎng)站提供210 881個數(shù)據(jù)集和295套數(shù)據(jù)訪問接口?；谶@些數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)訪問接口，社會機構(gòu)和個人已經(jīng)開發(fā)了349個應(yīng)用和137個移動應(yīng)用。這種趨勢也引起了中國相關(guān)政府和相關(guān)部門的重視。李克強總理提出的透明政府、開放政府的概念，一些地方政府和部門在“十二五”規(guī)劃中紛紛做了考慮，希望通過數(shù)據(jù)開放一方面促進公眾參與，助力政府解決社會難題，推動服務(wù)型政府建設(shè)；另一方面促進數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，充分發(fā)掘政府公共數(shù)據(jù)的附加價值。其中，北京市政府數(shù)據(jù)資源網(wǎng)預計2014年年底之前正式開通[15]，為政府信息資源的社會化開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)束語

智慧城市是一個復雜的巨系統(tǒng)，endprint