張朵朵++王海春

摘要：常規(guī)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一般是小流量的M2M應(yīng)用，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小，原有的2G網(wǎng)絡(luò)足以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)量的支撐。但是，物聯(lián)網(wǎng)也有大量占用高帶寬的應(yīng)用，如平安城市建設(shè)、公共交通監(jiān)控、應(yīng)急指揮系統(tǒng)等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)。本文主要描述了一個(gè)基于云平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框架和具體的方案，具有重要的技術(shù)參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 云平臺(tái) 專網(wǎng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0140-02

1 引言

當(dāng)前，全球信息化方興未艾，各國(guó)紛紛啟動(dòng)國(guó)家級(jí)智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略。人們熱切地關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)，各地興建了若干物聯(lián)網(wǎng)示范工程，有的如視頻監(jiān)控、安全應(yīng)急響應(yīng)、城市交通管理等。但當(dāng)這些系統(tǒng)真正投入運(yùn)行的話，支撐物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要資源—無線電頻譜是不能夠承載其發(fā)展需求的。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)。而物聯(lián)網(wǎng)無處不在的特點(diǎn)，使得有線傳輸受到很大限制，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和寬帶無線接入將成為物聯(lián)網(wǎng)的主要傳輸方式。而物聯(lián)網(wǎng)信息交互與傳輸以無線為主的特點(diǎn)，注定了它將成為頻譜資源需求的大戶。雖然我國(guó)寬帶、移動(dòng)通信用戶數(shù)已經(jīng)是全球第一，但仍處于“低速寬帶”階段，無論是有線、無線寬帶速率還是普及率，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比都存在較大差距。目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一般是小流量的M2M應(yīng)用，比如路燈管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小，原有的2G網(wǎng)絡(luò)足以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)量的支撐。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)涉及的控制、計(jì)費(fèi)、支付，實(shí)際上都不會(huì)占用大量帶寬，目前有充足的頻譜資源支撐建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)。但是，物聯(lián)網(wǎng)也有大量占用高帶寬的應(yīng)用，比如平安城市、公共交通等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)。以成都公交系統(tǒng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為例，目前成都市有6000多輛公交車，如果每輛公交車上布設(shè)4個(gè)攝像頭，則6000輛公交車的數(shù)據(jù)總量預(yù)計(jì)將達(dá)到約50Gbit/s，且對(duì)圖像的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性有較高要求，所以傳輸頻譜需求絕不是目前2G、3G甚至未來4G可以輕松承載的。

目前多數(shù)城市和大型企業(yè)在建設(shè)云計(jì)算中心，但據(jù)我們調(diào)查，大部分在建的云中心都重點(diǎn)考慮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢使用?；诔杀究紤]，建設(shè)大規(guī)模并行存儲(chǔ)的云中心現(xiàn)在還沒有。而一些重點(diǎn)監(jiān)控領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)基于云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中心的響應(yīng)速度要求是很高的。

綜上所述，基于一個(gè)專有的企業(yè)云中心，開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，專門用于涉及視頻監(jiān)控和安全應(yīng)急響應(yīng)等應(yīng)用，具有現(xiàn)實(shí)的需求。同時(shí)，基于這樣的云中心，建設(shè)一個(gè)涉及視頻監(jiān)控和安全應(yīng)急響應(yīng)、交通監(jiān)視及生產(chǎn)管理的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，對(duì)提高區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平，具有重要意義。

2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

目前國(guó)內(nèi)外云中心建設(shè)發(fā)展很快。多數(shù)城市和大型企業(yè)都在規(guī)劃各自的云計(jì)算中心和云平臺(tái)。但據(jù)我們調(diào)查，大部分在建的云中心都重點(diǎn)考慮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢使用?；诔杀究紤]，建設(shè)大規(guī)模并行存儲(chǔ)的云中心現(xiàn)在還沒有。

2.1 物聯(lián)專網(wǎng)建設(shè)中的通信現(xiàn)狀

未來10年，當(dāng)很多在建的物聯(lián)網(wǎng)正式實(shí)現(xiàn)，有超過500億以上的終端需要通過無線方式連接在一起時(shí)，形成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人與人通信互聯(lián)的移動(dòng)通信與無線接入的數(shù)據(jù)量，其對(duì)頻譜的需求絕不是如今己分配的移動(dòng)通信和無線接入頻率所能承載的。到那時(shí)，頻譜資源的短缺將成為物聯(lián)網(wǎng)難以克服的瓶頸。

目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一般是小流量的M2M應(yīng)用，比如路燈管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小，原有的2G網(wǎng)絡(luò)足以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)量的支撐。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)涉及的控制、計(jì)費(fèi)、支付，實(shí)際上都不會(huì)占用大量帶寬，目前有充足的頻譜資源支撐建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)。但是，物聯(lián)網(wǎng)也有大量占用高帶寬的應(yīng)用，比如平安城市、公共交通等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)。以城市公交系統(tǒng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為例，目前某城市有3萬多輛公交車，如果每輛公交車上布設(shè)4個(gè)攝像頭，則3萬輛公交車的數(shù)據(jù)總量預(yù)計(jì)將達(dá)到約180Gbit/s，且對(duì)圖像的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性有較高要求，所以傳輸頻譜需求絕不是目前2G、3G甚至未來4G可以輕松承載的。

物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模巨大，盡管有些業(yè)務(wù)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不一定非常大，甚至只有幾十個(gè)字節(jié)，但是必須一次傳輸成功，有著非常實(shí)時(shí)的傳輸要求。另外，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量，而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性，可能會(huì)造成大量用戶堆積在熱點(diǎn)區(qū)域，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者資源分配不平衡。這些都會(huì)造成物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有的無線通信，所以不能輕言物聯(lián)網(wǎng)不存在頻譜資源的制約。

2.2 物聯(lián)專網(wǎng)建設(shè)中的國(guó)外通信現(xiàn)狀

為了適應(yīng)不斷的變化、整合和急需頻譜的美國(guó)物聯(lián)市場(chǎng)，最近發(fā)生的多起收購，都與頻譜有關(guān)。

Dish與Softbank（軟銀）在競(jìng)購Sprint，而Sprint想收購Clearwire剩下50%股份，同時(shí)Dish和Verizon也打算收購Clearwire。還有T-Mobile去年下半年宣布收購MetroPCS，但遭到一部分MetroPCS股東的抵制。美國(guó)無線市場(chǎng)正在快速整合，大者恒大，小的聯(lián)手。

那么，這段時(shí)間美國(guó)無線市場(chǎng)并購活動(dòng)如此頻繁的原因何在？Analysys Mason高級(jí)經(jīng)理Philip Bates表示一切都是為了頻譜。

“美國(guó)的頻譜政策導(dǎo)致了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商之間的頻譜資產(chǎn)不平衡，從而創(chuàng)造出一個(gè)運(yùn)營(yíng)商到運(yùn)營(yíng)商的交易市場(chǎng)”。

由于運(yùn)營(yíng)商們要努力趕上Verizon在LTE方面的步伐，所以他們不得不不斷戰(zhàn)斗以獲得更多的頻譜和用戶數(shù)，從而導(dǎo)致市場(chǎng)大型玩家和低成本Alternative運(yùn)營(yíng)商之間的分化更嚴(yán)重，同時(shí)這兩者中間的運(yùn)營(yíng)商也受到擠壓。

2.3 國(guó)內(nèi)在建云中心現(xiàn)狀分析

硬件平臺(tái)：從應(yīng)用角度分析，未來不會(huì)只有一個(gè)云平臺(tái)。目前云中心的三種工作模式如圖1所示。

目前已公布的在建云數(shù)據(jù)中心，基于建設(shè)成本考慮，操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)都保存在存儲(chǔ)器中，不管理其采取的集群文件系統(tǒng)（如google）還是SAN塊存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)讀寫速度（I/O）都不是很高。能滿足一般基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取業(yè)務(wù)的要求。但對(duì)于支撐大規(guī)模、高速、寬帶的物聯(lián)專網(wǎng)業(yè)務(wù)，顯得力不從心。endprint

3 物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)思路

3.1 建設(shè)一個(gè)支撐物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用的企業(yè)云平臺(tái)

研究開發(fā)建設(shè)一個(gè)支撐物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用的企業(yè)云平臺(tái)，平臺(tái)支持大規(guī)模高分辯率視頻信號(hào)的安全存取。

3.2 開發(fā)兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）并行存儲(chǔ)技術(shù)。將控制器與多塊磁盤并行連接，將信息并行存放與提取，提高信息的吞吐率。具體考慮購買部分低價(jià)硬盤，通過自己研發(fā)的控件器，實(shí)現(xiàn)并行存取。

（2）信號(hào)壓縮技術(shù)。目前分別有分形壓縮、矢量壓縮、動(dòng)態(tài)壓縮、基于感興趣區(qū)的壓縮。不同的壓縮技術(shù)，對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用提供給云的使用者。平臺(tái)基于SOA 服務(wù)調(diào)度，滿足各種不同的應(yīng)用的需要。

3.3 提供三種存儲(chǔ)方式

所謂分級(jí)存儲(chǔ)，就是根據(jù)數(shù)據(jù)不同的重要性、訪問頻次等指標(biāo)分別存儲(chǔ)在不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備上，采取不同的存儲(chǔ)方式。這樣一方面可大大減少非重要性數(shù)據(jù)在一級(jí)本地磁盤所占用的空間，還可加快整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能。在這里就涉及到幾種不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備和不同的存儲(chǔ)形式了。這不同的存儲(chǔ)形式包括在線存儲(chǔ)（OnStore）、近線存儲(chǔ)（NearStore）和離線存儲(chǔ)（OffStore）。

（1）線存儲(chǔ)。在線存儲(chǔ)又稱工作級(jí)的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)設(shè)備和所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)刻保持“在線”狀態(tài)，是可隨意讀取的，可滿足計(jì)算平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)訪問的速度要求。如我們PC機(jī)中常用的磁盤基本上都是采用這種存儲(chǔ)形式的。一般在線存儲(chǔ)設(shè)備為磁盤和磁盤陣列等磁盤設(shè)備，價(jià)格相對(duì)昂貴，但性能最好。

（2）離線存儲(chǔ)。離線存儲(chǔ)主要是用于對(duì)在線存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以防范可能發(fā)生的數(shù)據(jù)災(zāi)難，因此又稱備份級(jí)的存儲(chǔ)。離線海量存儲(chǔ)的典型產(chǎn)品就是磁帶或磁帶庫，價(jià)格相對(duì)低廉。離線存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)在讀寫時(shí)是順序進(jìn)行的。當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，需要把帶子卷到頭，再進(jìn)行定位。當(dāng)需要對(duì)已寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，所有的數(shù)據(jù)都需要全部進(jìn)行改寫。因此，離線海量存儲(chǔ)的訪問是慢速度、低效率的。

（3）近線存儲(chǔ)。所謂近線存儲(chǔ)，就是指將那些并不是經(jīng)常用到，或者說數(shù)據(jù)的訪問量并不大的數(shù)據(jù)存放在性能較低的存儲(chǔ)設(shè)備上。對(duì)這些的設(shè)備要求是尋址迅速、傳輸率高。因此，近線存儲(chǔ)對(duì)性能要求相對(duì)來說并不高，但由于不常用的數(shù)據(jù)要占總數(shù)據(jù)量的大多數(shù)，這也就意味著近線存儲(chǔ)設(shè)備首先要保證的是容量。

在分級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，磁帶庫等成本較低的存儲(chǔ)資源用來存放訪問頻率較低的信息，而磁盤或磁盤陣列等成本高、速度快的設(shè)備，用來存儲(chǔ)經(jīng)常訪問的重要信息。數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)的工作原理是基于數(shù)據(jù)訪問的局部性。通過將不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)自動(dòng)移到存儲(chǔ)層次中較低的層次，釋放出較高成本的存儲(chǔ)空間給更頻繁訪問的數(shù)據(jù)，可以獲得更好的總體性價(jià)比。

4 物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)設(shè)計(jì)

通過通信設(shè)備和線路租賃，建設(shè)一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，專門用于涉及視頻監(jiān)控和安全應(yīng)急響應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用。

4.1 通信線路的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分可考慮租用電信VPN專線。有線網(wǎng)絡(luò)部分可考慮租用電視光纖。無線部分重點(diǎn)考慮租用TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)。

具體當(dāng)前可考慮與中國(guó)移動(dòng)共同投入建設(shè)基于成都的TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)。TD-LTE有望在全國(guó)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，成為我國(guó)信息化自主創(chuàng)新的重大突破。推動(dòng)TD-LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.2 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)低功率、短距離無線接入的頻譜需求與己有頻率資源之間同樣存在很大差距。以Wi-Fi為例，我國(guó)至今在非授權(quán)的2.4GHz和5.8GHz頻段為 Wi-Fi規(guī)劃了208.5MHz頻率，與到2020年Wi-Fi人與人通信所需的2500MHz頻率尚存巨大缺口，如果加上物聯(lián)網(wǎng)的頻譜需求，其頻率缺口更大。

物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模巨大，盡管有些業(yè)務(wù)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不一定非常大，甚至只有幾十個(gè)字節(jié)，但是必須一次傳輸成功，有著非常實(shí)時(shí)的傳輸要求。另外，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量，而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性，可能會(huì)造成大量用戶堆積在熱點(diǎn)區(qū)域，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者資源分配不平衡。這些都會(huì)造成物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有的無線通信，所以不能輕言物聯(lián)網(wǎng)不存在頻譜資源的制約。

4.3 感知層設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)的感知層將信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理，而這種連接將采用低功率技術(shù)。

以Wi-Fi為例，如果將Wi-Fi用于物聯(lián)網(wǎng)，Wi-Fi的頻譜需求將大大超過目前己分配的頻譜總量。

物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)語

但由于整個(gè)項(xiàng)目投入較大，擬采取邊研究、邊實(shí)踐、邊投入的積木式發(fā)展結(jié)構(gòu)。前期1年，示范性專網(wǎng)投入300萬，建設(shè)具有100臺(tái)專用服務(wù)器的云平臺(tái)，建設(shè)基于成都的用于安全應(yīng)急處理和安全監(jiān)控的示范性物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)一個(gè)。主要應(yīng)用各級(jí)政府的安全應(yīng)急處理和安全實(shí)時(shí)監(jiān)控。中期3年內(nèi)，示范性專網(wǎng)投入600萬，建設(shè)具有200臺(tái)專用服務(wù)器的云平臺(tái)，加強(qiáng)基于成都的用于交通監(jiān)控、過程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)控制的專網(wǎng)建設(shè)。專網(wǎng)主要應(yīng)用各級(jí)政府的安全應(yīng)急處理、安全交通實(shí)時(shí)監(jiān)控和大中型企業(yè)的各種物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦志光，潘郁，凌晨.云計(jì)算環(huán)境下的資源節(jié)能調(diào)度[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012，32（7）；1913-1915.

[2]馮登國(guó)，張後，張妍.云計(jì)算安全研究[J]. 軟件學(xué)報(bào)，2011，22（1）：71-83.

[3]陳松，邵廉明.ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的圖像傳輸[J].計(jì)算機(jī)工程，2008，34（11）；129-130.endprint

3 物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)思路

3.1 建設(shè)一個(gè)支撐物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用的企業(yè)云平臺(tái)

研究開發(fā)建設(shè)一個(gè)支撐物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用的企業(yè)云平臺(tái)，平臺(tái)支持大規(guī)模高分辯率視頻信號(hào)的安全存取。

3.2 開發(fā)兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）并行存儲(chǔ)技術(shù)。將控制器與多塊磁盤并行連接，將信息并行存放與提取，提高信息的吞吐率。具體考慮購買部分低價(jià)硬盤，通過自己研發(fā)的控件器，實(shí)現(xiàn)并行存取。

（2）信號(hào)壓縮技術(shù)。目前分別有分形壓縮、矢量壓縮、動(dòng)態(tài)壓縮、基于感興趣區(qū)的壓縮。不同的壓縮技術(shù)，對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用提供給云的使用者。平臺(tái)基于SOA 服務(wù)調(diào)度，滿足各種不同的應(yīng)用的需要。

3.3 提供三種存儲(chǔ)方式

所謂分級(jí)存儲(chǔ)，就是根據(jù)數(shù)據(jù)不同的重要性、訪問頻次等指標(biāo)分別存儲(chǔ)在不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備上，采取不同的存儲(chǔ)方式。這樣一方面可大大減少非重要性數(shù)據(jù)在一級(jí)本地磁盤所占用的空間，還可加快整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能。在這里就涉及到幾種不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備和不同的存儲(chǔ)形式了。這不同的存儲(chǔ)形式包括在線存儲(chǔ)（OnStore）、近線存儲(chǔ)（NearStore）和離線存儲(chǔ)（OffStore）。

（1）線存儲(chǔ)。在線存儲(chǔ)又稱工作級(jí)的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)設(shè)備和所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)刻保持“在線”狀態(tài)，是可隨意讀取的，可滿足計(jì)算平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)訪問的速度要求。如我們PC機(jī)中常用的磁盤基本上都是采用這種存儲(chǔ)形式的。一般在線存儲(chǔ)設(shè)備為磁盤和磁盤陣列等磁盤設(shè)備，價(jià)格相對(duì)昂貴，但性能最好。

（2）離線存儲(chǔ)。離線存儲(chǔ)主要是用于對(duì)在線存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以防范可能發(fā)生的數(shù)據(jù)災(zāi)難，因此又稱備份級(jí)的存儲(chǔ)。離線海量存儲(chǔ)的典型產(chǎn)品就是磁帶或磁帶庫，價(jià)格相對(duì)低廉。離線存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)在讀寫時(shí)是順序進(jìn)行的。當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，需要把帶子卷到頭，再進(jìn)行定位。當(dāng)需要對(duì)已寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，所有的數(shù)據(jù)都需要全部進(jìn)行改寫。因此，離線海量存儲(chǔ)的訪問是慢速度、低效率的。

（3）近線存儲(chǔ)。所謂近線存儲(chǔ)，就是指將那些并不是經(jīng)常用到，或者說數(shù)據(jù)的訪問量并不大的數(shù)據(jù)存放在性能較低的存儲(chǔ)設(shè)備上。對(duì)這些的設(shè)備要求是尋址迅速、傳輸率高。因此，近線存儲(chǔ)對(duì)性能要求相對(duì)來說并不高，但由于不常用的數(shù)據(jù)要占總數(shù)據(jù)量的大多數(shù)，這也就意味著近線存儲(chǔ)設(shè)備首先要保證的是容量。

在分級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，磁帶庫等成本較低的存儲(chǔ)資源用來存放訪問頻率較低的信息，而磁盤或磁盤陣列等成本高、速度快的設(shè)備，用來存儲(chǔ)經(jīng)常訪問的重要信息。數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)的工作原理是基于數(shù)據(jù)訪問的局部性。通過將不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)自動(dòng)移到存儲(chǔ)層次中較低的層次，釋放出較高成本的存儲(chǔ)空間給更頻繁訪問的數(shù)據(jù)，可以獲得更好的總體性價(jià)比。

4 物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)設(shè)計(jì)

通過通信設(shè)備和線路租賃，建設(shè)一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，專門用于涉及視頻監(jiān)控和安全應(yīng)急響應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用。

4.1 通信線路的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分可考慮租用電信VPN專線。有線網(wǎng)絡(luò)部分可考慮租用電視光纖。無線部分重點(diǎn)考慮租用TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)。

具體當(dāng)前可考慮與中國(guó)移動(dòng)共同投入建設(shè)基于成都的TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)。TD-LTE有望在全國(guó)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，成為我國(guó)信息化自主創(chuàng)新的重大突破。推動(dòng)TD-LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.2 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)低功率、短距離無線接入的頻譜需求與己有頻率資源之間同樣存在很大差距。以Wi-Fi為例，我國(guó)至今在非授權(quán)的2.4GHz和5.8GHz頻段為 Wi-Fi規(guī)劃了208.5MHz頻率，與到2020年Wi-Fi人與人通信所需的2500MHz頻率尚存巨大缺口，如果加上物聯(lián)網(wǎng)的頻譜需求，其頻率缺口更大。

物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模巨大，盡管有些業(yè)務(wù)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不一定非常大，甚至只有幾十個(gè)字節(jié)，但是必須一次傳輸成功，有著非常實(shí)時(shí)的傳輸要求。另外，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量，而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性，可能會(huì)造成大量用戶堆積在熱點(diǎn)區(qū)域，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者資源分配不平衡。這些都會(huì)造成物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有的無線通信，所以不能輕言物聯(lián)網(wǎng)不存在頻譜資源的制約。

4.3 感知層設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)的感知層將信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理，而這種連接將采用低功率技術(shù)。

以Wi-Fi為例，如果將Wi-Fi用于物聯(lián)網(wǎng)，Wi-Fi的頻譜需求將大大超過目前己分配的頻譜總量。

物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)語

但由于整個(gè)項(xiàng)目投入較大，擬采取邊研究、邊實(shí)踐、邊投入的積木式發(fā)展結(jié)構(gòu)。前期1年，示范性專網(wǎng)投入300萬，建設(shè)具有100臺(tái)專用服務(wù)器的云平臺(tái)，建設(shè)基于成都的用于安全應(yīng)急處理和安全監(jiān)控的示范性物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)一個(gè)。主要應(yīng)用各級(jí)政府的安全應(yīng)急處理和安全實(shí)時(shí)監(jiān)控。中期3年內(nèi)，示范性專網(wǎng)投入600萬，建設(shè)具有200臺(tái)專用服務(wù)器的云平臺(tái)，加強(qiáng)基于成都的用于交通監(jiān)控、過程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)控制的專網(wǎng)建設(shè)。專網(wǎng)主要應(yīng)用各級(jí)政府的安全應(yīng)急處理、安全交通實(shí)時(shí)監(jiān)控和大中型企業(yè)的各種物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦志光，潘郁，凌晨.云計(jì)算環(huán)境下的資源節(jié)能調(diào)度[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012，32（7）；1913-1915.

[2]馮登國(guó)，張後，張妍.云計(jì)算安全研究[J]. 軟件學(xué)報(bào)，2011，22（1）：71-83.

[3]陳松，邵廉明.ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的圖像傳輸[J].計(jì)算機(jī)工程，2008，34（11）；129-130.endprint

3 物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)思路

3.1 建設(shè)一個(gè)支撐物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用的企業(yè)云平臺(tái)

研究開發(fā)建設(shè)一個(gè)支撐物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用的企業(yè)云平臺(tái)，平臺(tái)支持大規(guī)模高分辯率視頻信號(hào)的安全存取。

3.2 開發(fā)兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）并行存儲(chǔ)技術(shù)。將控制器與多塊磁盤并行連接，將信息并行存放與提取，提高信息的吞吐率。具體考慮購買部分低價(jià)硬盤，通過自己研發(fā)的控件器，實(shí)現(xiàn)并行存取。

（2）信號(hào)壓縮技術(shù)。目前分別有分形壓縮、矢量壓縮、動(dòng)態(tài)壓縮、基于感興趣區(qū)的壓縮。不同的壓縮技術(shù)，對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用提供給云的使用者。平臺(tái)基于SOA 服務(wù)調(diào)度，滿足各種不同的應(yīng)用的需要。

3.3 提供三種存儲(chǔ)方式

所謂分級(jí)存儲(chǔ)，就是根據(jù)數(shù)據(jù)不同的重要性、訪問頻次等指標(biāo)分別存儲(chǔ)在不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備上，采取不同的存儲(chǔ)方式。這樣一方面可大大減少非重要性數(shù)據(jù)在一級(jí)本地磁盤所占用的空間，還可加快整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能。在這里就涉及到幾種不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備和不同的存儲(chǔ)形式了。這不同的存儲(chǔ)形式包括在線存儲(chǔ)（OnStore）、近線存儲(chǔ)（NearStore）和離線存儲(chǔ)（OffStore）。

（1）線存儲(chǔ)。在線存儲(chǔ)又稱工作級(jí)的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)設(shè)備和所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)刻保持“在線”狀態(tài)，是可隨意讀取的，可滿足計(jì)算平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)訪問的速度要求。如我們PC機(jī)中常用的磁盤基本上都是采用這種存儲(chǔ)形式的。一般在線存儲(chǔ)設(shè)備為磁盤和磁盤陣列等磁盤設(shè)備，價(jià)格相對(duì)昂貴，但性能最好。

（2）離線存儲(chǔ)。離線存儲(chǔ)主要是用于對(duì)在線存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以防范可能發(fā)生的數(shù)據(jù)災(zāi)難，因此又稱備份級(jí)的存儲(chǔ)。離線海量存儲(chǔ)的典型產(chǎn)品就是磁帶或磁帶庫，價(jià)格相對(duì)低廉。離線存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)在讀寫時(shí)是順序進(jìn)行的。當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，需要把帶子卷到頭，再進(jìn)行定位。當(dāng)需要對(duì)已寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，所有的數(shù)據(jù)都需要全部進(jìn)行改寫。因此，離線海量存儲(chǔ)的訪問是慢速度、低效率的。

（3）近線存儲(chǔ)。所謂近線存儲(chǔ)，就是指將那些并不是經(jīng)常用到，或者說數(shù)據(jù)的訪問量并不大的數(shù)據(jù)存放在性能較低的存儲(chǔ)設(shè)備上。對(duì)這些的設(shè)備要求是尋址迅速、傳輸率高。因此，近線存儲(chǔ)對(duì)性能要求相對(duì)來說并不高，但由于不常用的數(shù)據(jù)要占總數(shù)據(jù)量的大多數(shù)，這也就意味著近線存儲(chǔ)設(shè)備首先要保證的是容量。

在分級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，磁帶庫等成本較低的存儲(chǔ)資源用來存放訪問頻率較低的信息，而磁盤或磁盤陣列等成本高、速度快的設(shè)備，用來存儲(chǔ)經(jīng)常訪問的重要信息。數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)的工作原理是基于數(shù)據(jù)訪問的局部性。通過將不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)自動(dòng)移到存儲(chǔ)層次中較低的層次，釋放出較高成本的存儲(chǔ)空間給更頻繁訪問的數(shù)據(jù)，可以獲得更好的總體性價(jià)比。

4 物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)設(shè)計(jì)

通過通信設(shè)備和線路租賃，建設(shè)一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，專門用于涉及視頻監(jiān)控和安全應(yīng)急響應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用。

4.1 通信線路的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分可考慮租用電信VPN專線。有線網(wǎng)絡(luò)部分可考慮租用電視光纖。無線部分重點(diǎn)考慮租用TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)。

具體當(dāng)前可考慮與中國(guó)移動(dòng)共同投入建設(shè)基于成都的TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)。TD-LTE有望在全國(guó)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，成為我國(guó)信息化自主創(chuàng)新的重大突破。推動(dòng)TD-LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.2 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)低功率、短距離無線接入的頻譜需求與己有頻率資源之間同樣存在很大差距。以Wi-Fi為例，我國(guó)至今在非授權(quán)的2.4GHz和5.8GHz頻段為 Wi-Fi規(guī)劃了208.5MHz頻率，與到2020年Wi-Fi人與人通信所需的2500MHz頻率尚存巨大缺口，如果加上物聯(lián)網(wǎng)的頻譜需求，其頻率缺口更大。

物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模巨大，盡管有些業(yè)務(wù)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不一定非常大，甚至只有幾十個(gè)字節(jié)，但是必須一次傳輸成功，有著非常實(shí)時(shí)的傳輸要求。另外，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量，而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性，可能會(huì)造成大量用戶堆積在熱點(diǎn)區(qū)域，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者資源分配不平衡。這些都會(huì)造成物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有的無線通信，所以不能輕言物聯(lián)網(wǎng)不存在頻譜資源的制約。

4.3 感知層設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)的感知層將信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理，而這種連接將采用低功率技術(shù)。

以Wi-Fi為例，如果將Wi-Fi用于物聯(lián)網(wǎng)，Wi-Fi的頻譜需求將大大超過目前己分配的頻譜總量。

物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)語

但由于整個(gè)項(xiàng)目投入較大，擬采取邊研究、邊實(shí)踐、邊投入的積木式發(fā)展結(jié)構(gòu)。前期1年，示范性專網(wǎng)投入300萬，建設(shè)具有100臺(tái)專用服務(wù)器的云平臺(tái)，建設(shè)基于成都的用于安全應(yīng)急處理和安全監(jiān)控的示范性物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)一個(gè)。主要應(yīng)用各級(jí)政府的安全應(yīng)急處理和安全實(shí)時(shí)監(jiān)控。中期3年內(nèi)，示范性專網(wǎng)投入600萬，建設(shè)具有200臺(tái)專用服務(wù)器的云平臺(tái)，加強(qiáng)基于成都的用于交通監(jiān)控、過程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)控制的專網(wǎng)建設(shè)。專網(wǎng)主要應(yīng)用各級(jí)政府的安全應(yīng)急處理、安全交通實(shí)時(shí)監(jiān)控和大中型企業(yè)的各種物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]馮登國(guó)，張後，張妍.云計(jì)算安全研究[J]. 軟件學(xué)報(bào)，2011，22（1）：71-83.

[3]陳松，邵廉明.ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的圖像傳輸[J].計(jì)算機(jī)工程，2008，34（11）；129-130.endprint