2.1　概述

体系架构（Architecture）的本意是指“统一的或一致的形式或结构”，即“说明系统组成部件及其内在关系，指导系统的设计与实现的一系列原则的抽象”^[1]。体系架构用来定义系统的组成部件及其关系，指导开发者遵循一致的原则实现系统，以保证最终建立的系统符合预期的需求。

广义来看，物联网发展的关键要素包括由感知层、网络层和应用层组成的网络架构，资源体系，核心技术和标准，相关产业，隐私和安全，促进和规范物联网发展的法律、政策和国际治理体系等^[2]。简言之，物联网的发展要素涵盖了技术、资源、网络、应用、服务、安全、产业等诸多方面，因此，物联网的体系架构应包括如下内涵：网络体系架构、技术与标准体系、资源与标识体系、产业与应用体系、服务与安全体系等，如图2-1所示。

图2-1　物联网体系架构的内涵

物联网体系架构是设计与实现物联网的首要基础。近年来国内外的研究人员对物联网体系架构展开了广泛研究，提出了多种不同的模型。

国外方面，欧盟第七框架计划（Framework Program 7，FP7）专门设立了两个关于物联网体系架构的项目：一个是SENSEI^[3]，其目标是借助于Internet将分布在全球的传感器与执行器网络连接起来，并定义开放的服务访问接口与相应的语义规范来提供统一的网络与信息管理服务；另一个是IoT-A^[4]，其目标是建立物联网体系结构参考模型，并定义物联网系统组成模块，探索不同体系结构对物联网实现技术的影响。美国麻省理工学院和英国剑桥大学等7所高校组成的Auto-ID实验室提出了网络化自动标识系统（Networked Auto-ID）体系结构^[5]，日本东京大学发起成立的uID中心提出了基于uID的物联网体系结构（uID IoT）^[6]，韩国电子与通信技术研究所（ETRI）提出了泛在传感器网络（Ubiquitous Sensor Network，USN）体系结构^[7]，美国弗吉尼亚大学提出了Physical-net^[8]体系结构，法国巴黎第六大学提出了自主体系结构（Autonomic Oriented Architecture，AOA）^[9]，欧洲电信标准组织（ETSI）正在制定M2M体系架构^[10]等。

国内方面，北京航空航天大学和苏州大学联合提出了基于类人体神经网络（Manlike Neutral Network，MNN）和社会组织框架（Social Organization Framework，SOF）的物联网体系结构（MNN & SOF）^[11]；无锡物联网产业研究院和工信部电子工业标准化研究院等联合提出了物联网“六域”模型^[12]，从业务功能和产业应用的角度对物联网系统进行分解，提出了一致性的系统分解模式和开放性的标准设计框架；中国电子科技集团公司提出了基于Web的物联网开放体系架构，为物联网应用系统提供共性技术支撑，实现对物体统一描述与接入、统一标识与寻址、统一服务封装与调用等功能；中国信息通信研究院提出的《物联网功能框架与能力》已于2015年3月正式发布，《中欧物联网语义白皮书》的合作编制和物联网架构新趋势的合作研究也已完成。

除了上述通用的体系架构，针对某些特定的应用领域亦提出了一些建立物联网系统的参考架构，比如为实现基于电子产品编码（EPC）的物品跟踪而提出的EPglobal^[13]，为实现电气化设备的互联提出的DPWS^[14]，为实现嵌入式设备的互联提出的CoRE^[15]，为实现传感器节点连接而提出的WGSN功能架构，以及面向物体标识解析的e-things架构等。上述参考架构所包含的体系结构均可以归类到前面提出的物联网体系架构中。但是，与体系架构相比，参考架构更加具体，它们不仅指出了系统的组成部件及其之间的关系，还指出了系统的实现方法。因此，参考架构既可以被看作是体系结构，又可以被看作是实现方法。

总体来看，目前提出的体系架构大都属于狭义的体系架构，即以网络架构为主，无法涵盖技术、标准、安全、产业等各个要素。而且，尽管已经有各式各样功能各异的物联网络体系架构被提出，但迄今为止尚没有一种体系架构成为普适规范，更没有一套标准的物联网系统实现方法。因此，目前世界各国的研发人员大都从各自的需求出发来设计不同的物联网体系架构，并在该体系架构的指导下，采用不同的通信协议和软件技术实现不同的服务机制，从而使建立的物联网系统仅适用某个或者某些场景，不具备通用性和可复制性。

为探索一种普适的物联网体系架构，下面将分别从网络体系架构、技术与标准体系、资源与标识体系、产业与应用体系、服务与安全体系五个方面对现有的方案或者协议进行概述与分析。