互联网+智慧城市:核心技术及行业应用
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

1.4 “互联网+”的核心新技术

1.4.1 移动互联网

移动互联网是指互联网的技术、平台、商业模式和应用与移动通信技术结合并实践的活动的总称。在我国互联网的发展过程中,PC互联网已日趋饱和,移动互联网却呈现井喷式发展。伴随着移动终端价格的下降及Wi-Fi的广泛铺设,移动网民呈现爆发趋势。

移动互联网通过智能移动终端,采用移动无线通信方式获取业务和服务,包含终端、软件和应用三个层面。终端层包括智能手机、平板电脑、电子书、MID等;软件层包括操作系统、中间件、数据库和安全软件等;应用层包括休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类等不同应用与服务。随着技术和产业的发展,目前,LTE和NFC等网络传输层关键技术也被纳入移动互联网的范畴之内。

移动互联网经过数年的发展,以下十大模式或者十大应用成为主流。

1 移动社交将成为客户数字化生存的平台:在移动网络虚拟世界里面,服务社区化将成为焦点。社区可以延伸出不同的用户体验,提高用户对企业的黏性。

2 移动广告将是移动互联网的主要盈利来源:手机广告是一项具有前瞻性的业务形态,可能成为下一代移动互联网繁荣发展的动力因素。

3 手机游戏将成为娱乐化先锋:随着产业技术的进步,移动设备终端上会发生一些革命性的变化,带来用户体验的跳跃。可以预见,手机游戏作为移动互联网的“杀手级”盈利模式,无疑将掀起移动互联网商业模式的全新变革。

4 移动视频、手机电视将成为时尚人士“新宠”:手机电视用户主要集中在积极尝试新事物、个性化需求较高的年轻群体,这样的群体在未来将逐渐扩大。

5 移动电子阅读填补狭缝时间:因为手机具有功能可扩展,屏幕更大更清晰,容量提升,用户身份易于确认,付款方便等诸多优势,移动电子阅读正在成为一种流行的生活方式并迅速传播开来。

6 移动定位服务提供个性化信息:随着电子产品日益普及,人们的移动个性化需求也在增加,市场对移动定位服务的需求将快速增加。

7 手机搜索将成为移动互联网发展的助推器:手机搜索引擎整合搜索、智能搜索、语义互联网等概念,综合了多种搜索方法,可以提供范围更宽广的垂直和水平搜索体验,更加注重提升用户的使用体验。

8 手机内容共享服务将成为客户的黏合剂:手机图片、音频、视频共享被认为是未来手机业务的重要应用。例如:目前火爆的抖音、火山小视频就属于视频共享。

9 移动支付蕴藏巨大商机:支付手段的电子化和移动化是不可避免的发展趋势,移动支付业务发展预示着移动行业与金融行业融合的深入。

10 移动电子商务的春天即将到来:移动电子商务可以为用户随时随地提供所需的服务、应用、信息和娱乐,利用手机终端方便快捷地选择及购买商品和服务。

根据业界的分析和当前的实现情况,以下10种技术是移动互联网的热门技术。

1. HTML5

HTML5是万维网的核心语言——超文本标记语言(HTML)的第5次重大修改,有望成为梦想中的“开放Web平台”的基石,如能实现可进一步推动更深入的跨平台Web应用,这对于移动应用便携性意义重大。随着HTML5及其开发工具的发展,移动网站和混合应用的普及将增长,HTML5技术不断成熟起来。因此,尽管有许多挑战,HTML5对于提供跨多个平台的应用的机构来说是一项重要的技术。

2. 基于JavaScript的跨平台/多架构应用开发工具

大多数机构需要应用开发工具支持未来的“3x3”平台与架构,即3个主要平台(Android、iOS和Windows)和3个主要架构(本地、混合和移动Web)。工具选择需要权衡许多技术和非技术问题,如生产效率和厂商的稳定性。目前出现的基于JavaScript的PhoneGap/Cordova技术是现在使用最广泛的跨平台移动应用程序的快速开发平台。PhoneGap是一个采用HTML、CSS和JavaScript技术,创建移动跨平台移动应用程序的快速开发平台。它使开发者能够在网页中调用多种操作系统的核心功能——包括地理定位、加速器、联系人、声音和振动等。Cordova是PhoneGap贡献给Apache的开源项目,是从PhoneGap中抽出的核心代码,是驱动PhoneGap的核心引擎,你可以把Cordova和PhoneGap的关系想象成类似于Webkit和Google Chrome的关系。Cordova提供了一组设备相关的API,通过这组API,移动应用能够以JavaScript访问原生的设备功能,如摄像头、麦克风等。Cordova还提供了一组统一的JavaScript类库,以及为这些类库所用的设备相关的原生后台代码。

3. 企业移动管理/移动设备管理

企业移动化管理(EMM,Enterprise Mobility Management),指通过移动信息化管理手段,针对企业移动信息化建设过程中涉及的企业移动设备、应用、信息等内容提供信息化管理的解决方案与服务。它是一套实现企业员工安全的,使用手机、平板电脑等移动终端进行移动化工作的技术平台与管理方法。企业移动化管理主要包含移动设备管理(MDM)、移动应用管理(MAM)、移动内容管理(MCM)三个核心内容。对企业各式各样、纷繁杂乱的移动智能终端及应用进行系统化、规范化的管理,以解决企业移动智能终端的安全、应用管理、统一配置、文档分发等各种问题,让企业始终走在移动安全的正轨上。

移动设备管理(MDM,Mobile Device Management)提供对企业移动设备的全生命周期管理,即从设备的注册、接入控制、设备激活、配置策略、设备监控、设备管理、安全支持,一直到设备淘汰的整个生命周期进行多层次、全方位的管控。

移动应用管理(MAM,Mobile Application Management)是MDM(Mobile Device Management)向移动应用的延伸,帮助企业将IT策略从设备级延伸到应用级,从而具备对于企业应用App的更高控制能力,实现对企业移动应用的全生命周期管理,包括企业应用门户(超市)、应用发布与更新、应用推送、应用跟踪、应用统计分析等。

移动内容管理(MCM,Mobile Content Management)提供对企业文档分发、权限设定、安全策略相关的管理。

4. 可穿戴设备

智能手机将成为个人局域网的中心。个人局域网由身体上的健康医疗传感器、智能首饰、智能手表、显示设备(如谷歌眼镜)和嵌入到服装和鞋中的各种传感器组成。这些技术设备将用新的方式提供信息,在体育、健身、时尚、业余爱好和健康医疗等方面推出广泛的产品和服务。

5. 高精确度移动定位技术

知道一个人的精确位置是提供相关位置信息和服务的一个关键因素。可以预期的是,准确的室内定位技术与移动应用的结合将产生新一代非常个性化的服务和信息。

6. 新的Wi-Fi标准

新的Wi-Fi标准将提高Wi-Fi性能,使Wi-Fi成为遥测等应用更重要的技术部分,并且能够提供新的服务。随着对Wi-Fi需求的增加,Wi-Fi基础设施的建设将增长,许多机构将更换或升级自己的Wi-Fi基础设施。

7. 高级移动用户体验设计

领先的移动应用将提供不同寻常的用户体验。这种用户体验是采用各种新技术和方法实现的,如动机设计、“安静的”设计和“好玩的”设计。领先的消费者应用程序将为用户界面设计制定一个高标准。所有的机构必须掌握新的技能并且与新的伙伴合作以满足用户日益增长的需求。

8. 智能对象

到2020年,成熟市场的普通富裕家庭都会有数百个智能对象,包括LED灯泡、玩具、家用设备、体育设备、医疗设备以及可控制的电源插座等。这些家庭智能对象将是物联网的一部分,其中多数设备能够以某种方式与智能手机或者平板电脑中的应用沟通。智能手机和平板电脑将执行许多功能,包括遥控器、显示和分析信息、与社交网络配合监视能够发微博或者发帖的平台、支付订阅服务费、订购更换耗材和更新对象固件。

9. 测量与监视工具

移动设备的多样性使全面的应用测试成为不可能的事情。采用移动应用监视工具能够帮助解决这个问题。移动应用监视工具能够提供应用行为的可见性、使用哪些设备或者操作系统的统计以及监视用户行为以便确定成功地使用了哪一个应用程序的性能。

10. LTE和LTE-A

LTE和LTE-A是提高频谱效率的蜂窝技术,从理论上可将蜂窝网络的最大上载速度提高到Gbit/s,同时减少延迟。所有的移动用户都将从改善的带宽中受益。优越的性能和LTE广播等新功能将使网络运营商能够提供新的服务。

所有上述移动技术在现有阶段都有着一定的理论和实践基础,未来在研发和企业运用的推动下,将成为各大企业机构在移动互联网时代的市场竞争中取得优势的重要保证。

1.4.2 云计算和大数据

1. 云计算

云计算采用的是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络、服务器、存储器、应用软件、服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互。

云计算是使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将与互联网更相似,这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。云计算特点如下。

1 超大规模:“云”具有相当的规模,谷歌云计算已经拥有100多万台服务器,Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

2 虚拟化:云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”,而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行,但实际上用户无须了解、也不用担心应用运行的具体位置。用户只需要一台笔记本电脑或者一部手机,就可以通过网络服务来实现他需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。

3 高可靠性:“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠。

4 通用性:云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用,同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

5 高可扩展性:“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要。

6 按需服务:“云”是一个庞大的资源池,你按需购买;“云”可以像自来水、电、煤气那样计费。

7 极其廉价:由于“云”的特殊容错措施,可以采用极其廉价的节点来构成“云”,“云”的自动化集中式管理使大量企业无须负担日益高昂的数据中心管理成本,“云”的通用性使资源的利用率较传统系统大幅提升,因此用户可以充分享受“云”的低成本优势,只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

8 潜在的危险性:云计算服务除了提供计算服务外,还必然提供了存储服务。但是云计算服务当前被垄断在私人机构(企业)手中,政府机构、商业机构(特别像银行这样持有敏感数据的商业机构)对于选择云计算服务应保持足够的警惕。一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务,无论其技术优势有多强,都不可避免地让这些私人机构以“数据”(信息)的重要性影响信息社会的发展。对于信息社会而言,“信息”是至关重要的。另一方面,云计算中的数据对于数据所有者以外的其他用户而言是保密的,但是对于提供云计算的商业机构而言确实毫无秘密可言。所有这些潜在的危险,是商业机构和政府机构在选择云计算服务、特别是国外机构提供的云计算服务时,不得不考虑的一个重要的前提。

云计算可以认为包括以下几个层次的服务:基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。

IaaS(Infrastructure as a Service):基础设施即服务。消费者通过Internet可以从计算机基础设施获得服务,如硬件服务器租用。

PaaS(Platform as a Service):平台即服务。PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务,以SaaS的模式提交给用户。因此,PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是,PaaS的出现可以加快SaaS的发展,尤其是加快SaaS应用的开发速度,如软件的个性化定制开发。

SaaS(Software-as-a-Service):软件即服务。SaaS是一种通过Internet提供软件的模式,用户无须购买软件,而是向提供商租用基于Web的软件,来管理企业经营活动。

2. 大数据

研究机构Gartner给出了这样的定义:“大数据”是需要通过新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力以适应海量、高增长率和多样化的信息资产。麦肯锡全球研究所给出的定义是:一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合,具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。

从技术上看,大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理,必须采用分布式架构。大数据的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘,但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。

分析团队认为,大数据通常用来形容一个公司创造的大量非结构化数据和半结构化数据,这些数据被下载到关系型数据库用于分析时会花费过多时间和金钱。大数据分析常和云计算联系到一起,因为实时的大型数据集分析需要像MapReduce一样的框架来向数十、数百甚至数千台电脑分配工作。大数据需要特殊的技术,以有效地处理大量的容忍经过时间内的数据。适用于大数据的技术,包括大规模并行处理(MPP)数据库、数据挖掘、分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互联网和可扩展的存储系统。

关于大数据的特征,IBM提出了以下5点(5V)。

1 Volume:数据量大,包括采集、存储和计算的量都非常大。大数据的起始计量单位至少是P(1000个T)、E(100万个T)或Z(10亿个T)。

2 Variety:种类和来源多样化,包括结构化、半结构化和非结构化数据,具体表现为网络日志、音频、视频、图片、地理位置信息等,多类型的数据对数据的处理能力提出了更高的要求。

3 Value:数据价值密度相对较低,或者说是浪里淘沙却又弥足珍贵。随着互联网以及物联网的广泛应用,信息感知无处不在,信息海量,但价值密度较低,如何结合业务逻辑并通过强大的机器算法来挖掘数据价值,是大数据时代最需要解决的问题。

4 Velocity:数据增长速度快,处理速度也快,时效性要求高。例如搜索引擎要求几分钟前的新闻能够被用户查询到,个性化推荐算法尽可能要求实时完成推荐。这是大数据区别于传统数据挖掘的显著特征。

5 Veracity:数据的准确性和可信赖度,即数据的质量。

1.4.3 物联网

国际电信联盟(ITU)发布的《ITU互联网报告》对物联网做了如下定义:通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

根据国际电信联盟(ITU)的定义,物联网主要解决物与物、人与物、人与人之间的互联。但是与传统互联网不同的是,人与物的连接是指人利用通用装置与物品之间的连接,从而使得物品连接更加简化,而人与人的连接是指人之间不依赖于PC而进行的互联。因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题,所以我们使用物联网来解决这个传统意义上的问题。物联网顾名思义就是连接物品的网络,许多学者在讨论物联网时,经常会引入一个M2M的概念,可以解释成为人到人(Man to Man)、人到机器(Man to Machine)、机器到机器。本质上而言,人与机器、机器与机器的交互,大部分是为了实现人与人之间的信息交互。

物联网的技术架构可分为三层:感知层、网络层和应用层。

感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。该层面的核心技术为传感器技术,这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,计算机需要传感器把模拟信号转换成数字信号才能处理。在传感器技术中有一种特别的RFID标签技术,它是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理领域有着广阔的应用前景。

网络层由互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。目前,基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT,Narrow Band Internet of Things)成为物联网网络层的重要技术之一。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT具备四大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块成本不超过5美元。

应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。其应用领域包括:电网、交通、物流、智能家居、节能环保、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全等。