W3C中国

» 2016“开放物联”技术与标准研讨会

 

2016年4月22日,为推动开放物联网发展,技术、标准和标准推广工作紧密结合,国家物联网产业技术创新战略联盟W3C/北航合作,共同就物联万维网(WoT)相关技术和标准展开系列讨论,并于2016年4月26日在北京举行“开放物联”技术与标准研讨会,欢迎相关人员及各界人士参加(详情请见参会单位)。大会主页及具体议程如下:

时间:2016年4月26日 9:30-16:30

地点:北京市海淀区四道口北街36号院4号楼 CETC信息科学研究院 创新院第二会议室

主办:中电科集团创新院 

参会人员:物联网产业技术创新战略联盟成员单位、W3C中国会员单位、国家物联网基础标准工作组专家、《面向Web开放服务的系统实现》标准编写组专家,其他业内人士。 

时间 议程 主持人(报告人)
9:30-9:40 介绍会议目的、参会代表、会议议程  创新院院长 朱德成
物联网产业技术创新战略联盟 温娜 
9:40-9:50   推进开放的物联网发展   物联网产业技术创新战略联盟 温娜
9:50-10:00   W3C基本情况 W3C中国总部 李安琪 
10:00-10:20 WOT技术相关标准制定思路 国家物联网基础标准工作组 徐东梅 
10:20-10:40 国标研究进展情况报告   CETC-ISA 马超 
10:40-10:50 2016国际开放物联技术与标准峰会暨W3C 万维物联网工作组会议预告 物联网产业技术创新战略联盟 温娜 
10:50-11:00 会间休息  
11:00-11:30 W3C WOT工作组情况 W3C中国总部 陈颖颖 
11:30-12:00 W3C标准技术跟进情况 CETC-ISA 王楠 
12:00-13:00 午餐  
13:00-13:40 国家标准推广工作进展 物联网产业技术创新战略联盟 马进 
13:40-14:10 “易联港”项目进展 城建专委会主任、楼市传媒集团董事长
蔡鸿岩
14:10-16:30 国标制定草稿讨论 CETC-ISA马超
  自由发言  

会议支持网络远程参会。非北京地区代表可选择远程听会,接入方式可咨询会务组织。更多信息,请参阅会议主页。 

 

与会单位:

-中国移动、中国联通、无锡研究院、中国电信、中国物体编码中心、中国信通院、Intel、荣之联、中关村联盟、电科三所、同济大学、编码中心、闪联、新大陆、京东方、W3C、奇虎360、阿里巴巴、华为、电科集团、国家物联网标准工作组、北京邮电大学、云网天成、天鸿同信等

 

会议内容:

朱德成院长(电科创新院):

物联网产业联盟,联盟发起单位40家,是物联网部际联席会议14部委推荐。联盟大的思想:创新联盟,通过联盟推动开放物联的创新的发展。打造战略引领平台、协同创新平台、支撑服务平台。

中电科集团,开放物联体系架构研究,开放物联的基本思想。标准化研究,开放物联体系架构和通用物体描述进入ITU体系。联盟成员单位50多家。推动开放物联与房地长行业的联合,成立城市建设专委会。打造城市基础设施建设,智慧城市方向。 

 

温娜博士(电科创新院):  

智能家居为例:终端厂商、应用开发商、用户都面临开放物联统一标准技术的问题。需要共性技术推进物联网开放发展。

开放降低技术门槛,打破行业壁垒,实现互联互通互操作,激发潜在的应用和新的商业模式。物联网向开放发展是未来的主流,开放的技术才能刺激物联网规模式的发展。

物联网的基础设施究竟是什么?WoT的设施?开放的运营服务模式又是什么?联盟在这方面的工作是物联网开放体系架构。这个架构技术是2002年开始推进的,ITU和W3C对该项架构有所认同,在全国有大量的应用示范,包括世界互联网大会的发布。电科集团内部的示范,验证了架构跨领域跨行业应用的可行性。在世界互联网大会上发布了《开放物联体系架构白皮书》,获得了产业界、学术界等的大力支持。

目前参与的相关国标制定:体系架构和物体描述方法,作为核心标准;标准编写的思路是希望技术研发的团队和应用同步,希望做成事实标准。

在ITU方面,电科创新院和中国联通签署协议,2016年1月拿下万物互联的标准立项;

在标准推广落地方面,成立了城市建设的专委会,开展工作推动标准落地,如物联网小镇建设。

推进开放物联的总体思路:创新院作为研究院所,不可能直接抵达用户,应该联通产业,推广整体架构。未来也会继续开放,希望通过标准推进,和国际联盟合作,和更多企业合作。API出来后希望以项目驱动的方式,和系统集成商、行业产品开发商等合作,共同做解决方案,推进项目应用和示范。落地的技术才是有生命力的技术。今后也希望和产品商合作,打通产业链条。可探索的途径包括新型智慧城市建设,联盟城市建设专委会(北京物联港)等。希望有更多的牵头单位,在其所属的领域推广架构的落地。同时也要技术和标准并行,与W3C合作,尽量避免技术标准冲突,相应的把技术研发和产品落地的需求不断迭代到技术标准制定中,以便形成有价值的标准。 

 

徐冬梅女士(国家物联网标准工作组):

物联网发展愿景:物联网即将井喷式发展。在垂直行业,制造业、医疗保健等行业涉及到物联网比较多。

物联网概念演化:最早的两个概念,RFID和传感器网络;实现何时何地都能够享受传感网的便利。ISO/IEC JTC1、WG10:定义物联网概念,包括物理实体和虚拟实体;ITU-T2060:定义概念;IERC物联网概念;物联网国家基础标准工作组和行业应用工作组:国家物联网基础标准工作架构,覆盖公安、环保、农业、林业、医疗等行业。

物联网涉及跨学科跨层的不同技术,目前设计总体共性的标准和应用层的标准。WoT的标准实在总体共性的标准里。感知层的标准涉及传感网和RFID。

标准进展情况:第一批立项的标准基本已经完成;第二批83箱标准,包括数据、信息处理、参考模型、评价指标体系等相关标准;2015年度调批第三批标准;

WoT标准制定思路:WoT技术,利用WoT和IoT之间的网关、以及运营在云端和网络边缘的服务平台,让浏览器中运行的WebAPP可以实现对带有传感器和执行器的“物”直接访问。面向Web开放服务的参考时限和物体描述方法。WoT技术的应用可以应用在很多行业,以智慧家庭健康为例,身体健康指正、用药情况、房间环境、视频的情况等与“物,这里指的是人”相连接,通过处理相关信息,可以通过WebAPP远程访问,实现对人健康状况的实时感知和监控。

WoT标准需求:参考架构和物体描述方法(语义、数据模型、发现服务、API,安全性,通讯标准需求等),以及CPS(Cyber-physical)标准的支持等。

 

马超博士(物联网技术研究所): 电科WoT相关工作:感知中国、联通世界

物联网技术研究所概况:中电科集团二级成员单位,以开放物联网为目标,建立创新人才,推动开放物联的工作。

物联网处于“烟囱式”(product silo)发展阶段,希望通过搭建共性平台,实现物联网的潜力,工作重点在接口、协议标准的开发。

开放WoT体系架构的基本思想:物联网开放体系架构,兼容(尽可能少的改动现有体系)、开放、弹性(可扩展);

架构方案:支持互联网互联互通的基础设施平台、面向物联网应用开发者的中间件平台。方案要点:开放体系架构平台,可以构建自己的物联港;新的四段描述方案,实现物理实体到虚拟实体的映射。感知和控制融入到动作,能力段即原来的智慧段。功能即实现可操作性的功能。属性为标识和特征。状态即工作中的状态。物体的地理位置十分重要,因为可变,所在放在状态里。

架构基础设施:TNS兼容原DNS(物体通过全新的标识解析体系,发现物体,操作物体,实现一体化),物联港(中间件软件,为异构物体提供全面的统一操作和管理);

开放体系架构的示范应用:线上系统可登陆,如农业生产管理平台,物流一体化应用,跨境电商平台,智能家居,智能消防应用,以及乌镇街景实时演示系统等; 

 

陈颖颖女士(W3C):W3C WoT标准相关工作(PPT) 

Plugfest:因为目前标准技术还未定出,关于最佳实践和一些已有共识的技术,很多基于github可访问的开源项目。西门子为plugfest提供了一个库,大家可以利用这个库分别做实现。

物联网即IoT,已经有很多应用领域。目前IoT产业潜能巨大,但是不太成熟,互通性是最大的问题,而且难以实现跨平台端到端的安全方案。开放系统Vs封闭系统,各有利弊,对行业来说,开放是大趋势。

WoT和计算机网络的发展早期类比有很多相似性,早期都没有互通性,但是IP的出现使得网络互联增强,和目前IoT的发展趋势很类似。W3C希望通过Web实现跨IoT平台的互通性,实现WoT的大发展。

WoT平台通过Web实现可交互性,降低开发成本和复杂度,增加WoT市场的规模。例如工业4.0,通过语义和元数据描述物体,可以开发有创意有价值的WebAPP。

万维物联网(WoT)也需要支持在规模上有可扩展性,各种物联网设备的规模跨度非常大。

通讯层栈:W3C关注WebAPP开发者关注的应用层和物体抽象层,而传递层、传输层及通信层则是IoT平台开发者关注的。

W3C定义水平方向、领域无关的元数据,垂直行业的元数据则由各垂直领域来定义。W3C WoT定义的元数据会主要涵盖物体描述(将物体和语义关联)、安全相关的元数据(支持什么样的安全方式,物体访问权限,签名等)、通信(支持什么样的通信协议)。

Eclipse IoT开发者调查结果:安全、互通性和连接性是开发者最关心的话题,这也是W3C WoT工作计划覆盖的内容。IoT的开发者认为最为重要的物联网联盟中,排名第一位是eclipse IoT,W3C紧随其后,排名第二。

W3C针对开放应用层,通过WoT构建模块构建标准化,促进WoT的应用开放。于其他标准化组织相比,W3C侧重上层Web层面构建模块,包括物体描述,物体发现,安全隐私,脚本API;

W3C WoT的工作包括定义资源模型,定义可以重用的资源模式,独立于传输和传递协议的描述模式,便利开发者,使其不必担心绑定什么样的底层通信协议。W3C WoT的另一项工作是物体描述,通过使用语义来获得互通性,目前基于JSON,将应用层和通信层解耦。W3C将对最小词汇集制定标准。另外,W3C WoT还将定义脚本API:这样对应用程序而言,有通用runtime环境,有很好的可移植性。脚本API包括client端API和server端的API,可以基于这些API进行编程,程序在web runtime里运行,可便利移植到其他设备。
W3C WoT IG产出文档:当前最佳实践、架构、用例及需求、技术景观(研究现有的IoT技术及应用情况)。

W3C WoT IG 2015年成立,目前主席是西门子公司的Joerg Hueur博士,下设4个Task Force:物体描述、物体发现、脚本接口及协议映射,以及安全隐私,聚焦WoT不同的方面。每年4次 F2F会议。IG工作侧重实现经验,尽量通过实现和讨论的方式达成一致意见,同时推进标准技术的推广和实施。
W3C在WoT与很多国际同行深度合作,如IIC,OCF,OPC, IETF,IRTF,Industrie 4.0,oneM2M等,互相review标准文档,协同工作。

W3C WoT WG 将主要工作针对元数据词汇,序列化格式,脚本API和对具体协议与平台的绑定开发W3C推荐标准。工作组章程已经有初稿,正在广泛收集意见,预计在TPAC2016上公布工作组章程最终草案,启动AC review,计划今年年底成立工作组。

W3C认为Web是全面实现物联网开放平台的基础,要实现这个目标离不开和业界的合作,期待和大家的合作。 

 

王楠博士(电科创新院):W3C物联网兴趣组的工作

W3C物联网兴趣组的想法始于2014年。在6月底德国柏林由西门子主办的物联网研讨会上,许多专家学者认为物联网有广泛而巨大的经济和社会效应。而开放的标准则是促成其快速发展的重要因素,就像早年间互联网的发展一样。因此,这次研讨会就物联网面对的问题达成了广泛的共识。到当时为止,对物联网的关注主要集中于设备以及通信技术上,忽略了提供相关服务而带来的巨大商机。同时,因为没有一个统一的物联网标准,许多物联网设备开发商各自为战,进展缓慢。

在2015年3月,物联网兴趣组正式成立,主要工作从收集用户案例开始。4月的慕尼黑会议上,随着用户案例的收集,主要的研究方向得以确定,并逐渐形成了基本模块的分工,后来产生了物体描述、物体发现、接口协议、安全隐私四个任务组。

接下来,物联网兴趣组的工作是研究物联网技术的前景与空缺。7月的布拉格会议上,分工模块得以确定,并就物联网技术前景的研究达成共识。2015年10月,札幌会议决定了物联网接口的基本类型,技术前景的评估,并首次以联调会的形式检验技术成果。16年1月,尼斯会议完成了技术前景报告,这是转为工作组的基本条件之一,对将来工作组的工作项目进行了规划,讨论了现有技术与结构,并继续进行联调。4月,蒙特利尔会议继续规划工作组的项目,讨论现有技术架构,并且积极寻求对外的交流与合作。

可以看出来,物联网兴趣组主要的工作迭代模式就是,收集案例确定需求,将任务模块化,分别研究技术前景,技术的实现与结构,最后进行对外交流与合作。其中穿插着演示与联调。

物联网兴趣组的具体工作主要由4个任务组完成,分别是物体描述、接口协议、物体发现以及安全隐私。

-物体描述任务组首先研究了一些现有的模型,物体模型主要有OMA DM,Lemonbeat Device Language, ECHONET device objects等等;元数据模型主要有RDF Schema,Web Ontology Language,JSON Schema等等;交换格式主要有Efficient XML Inerchange,JSON-LD,CBOR等等,在数据类型描述、功能描述方面也分别进行了现有模型的收集与研究。

在此研究的基础上,物体描述任务组提出了一套以RDF为基础,通过JSON-LD进行数据交换的物体描述模型,它定义了一个最小的词表,通过一系列的属性、动作、事件来表达物体的能力。同时,这一物体描述也物体资源提供了有关不同协议、表达格式、安全策略的元数据。在这一模型中,物体描述主要解决四个方面的问题。

语义元数据,包括通用物体信息以及补充内容。元数据是有关数据的数据,用来给出一个物体的基本信息,使得这一物体描述可以被解读。除了一些预先定义好的内容之外,元数据还可以包括一些额外的补充内容,例如产品ID,固件版本等等。

物体的互动资源,包括属性、动作、事件。对属性的访问主要用来从物体出获得数据,可以是静态的也可以是动态的。动作是指物体需要花一些事件处理的行为或者过程。对属性的修改可以瞬间完成,而动作一般是需要时间的。事件则是一种物体的机制,使得当一定情况发生时可以得到通知。

物体描述组现在正在改进物体描述的模型,通过建立模板、收集案例讨论更多的可能性。目前讨论的主要问题有,数据的类型和约束,如何在物体描述中表达蓝牙低功耗BLE协议。

物体描述组接下来的工作主要是研究在工作组中要开展的工作。目前主要有,建立一个用于描述的标准RDF词表,如何将已有词表进行改进,评估RDF使用的不用传输格式,建立发现和筛选物体描述的方式,研究元数据的扩展性,研究物体描述生命周期及其管理等等。

物体的发现意味着获取一个物体的链接或是描述,这就包含了与物体进行交互并理解其数据所需的一切信息。链接的URI也许会指向它自己,因为物体经常会自己直接储存其描述,当然也有可能指向网络上的某处。有许多不同的方法可以获取这一链接,有些是独立于协议的,有些则依赖于特定的协议。

物体发现组的主要工作同样始于对现有模型的研究。用于发现身边物体的Optical Maker,NFC, Markerless recognition等;用于发现周围网络物体的mDNS, Multicast CoAP, SSDP等;用于目录查找的 Core Resource Directory,Hypercat等;还有点对点查找,物体描述元数据查找,语义查找等等。在研究的过程中,他们以互动模式、对高层发现的支持、引导指令、生命周期、距离、对远程控制查找的支持、查询的丰富程度以及结果的质量分别进行了评估。

物体发现的模式主要有三种,手动发现,即由开发者在编程时提供资源地址,或是由设备使用者、管理者在使用过程中提供;仓库,即物体把描述注册于一个公共的仓库,例如服务器或是网关中,并且提供一个搜索、过滤机制;本地发现,即物体可以广播发现请求,回应可以是完整的描述或是指向描述的地址。
目前,物体发现组的核心问题有,对于发现的资源的抽象层接入问题,因为他们可能使用不同的协议;对于发现资源的过滤问题。

下一步的工作重点在安全和隐私方面,即接入控制和物体授权,以及工作组种的物体发现内容,目前有接口定义,包括本地以及移动案例中的高级发现客户端接口、物体的生命周期、物体的注册与创建,与常见协议的绑定,协议信息可以通过(被发现的)物体元数据获得;物体描述设计有关物体描述的发现与过滤的指导、生命周期等。

接口协议组的主要任务有,根据已有的案例,评估技术前景中的各种架构、协议、接口;将日常的互动元素抽象化;定义互动基本元素与已有协议的映射;定义脚本化的语言独立的接口。

接口协议组研究了包括HTTP、WebSocket、CoAP在内的大量charte协议,以及许多联盟的资源协议映射。在已有的接口方面也做了大量研究,客户端包括W3C fetch API、 Geolocation API等,物体脚本接口包括DAP Generic Sensor API、Vehicle API等,以及嵌入式运行环境node.js、microPython等等。
目前的脚本接口模型包括发现接口、客户端接口、服务器端接口以及物理接口。发现接口提供了物体请求、过滤、列举功能;客户端接口提供了物体使用、事件、描述功能;服务器接口提供了物体展示功能。物理接口的功能还在研究中。

目前,接口协议组与物体发现组合作密切,主要在物体发现的具体场景实践上。根据层次,从简单的单个物联网服务器接入单个物体到多服务器多物体之间的交互,待解决的问题有,如何建立并同步一个物体的虚拟进程,以及附属物体之间如何互相发现。

安全隐私组从建立一开始就面临着巨大的困难。物联网环境中,很难有一劳永逸的普遍适用的安全方案,各种案例、环境使用的安全方案十分复杂。尽管传统的互联网已经有许多安全方面的实践,但难以直接转移到物联网环境中。

就物体而言,目前为止还没有一个广泛接受用于物体授权与认证的标准协议。目前主要的安全考虑有:保护物体描述对象。如果物体描述对象是简单格式的,那它就很容易被攻击者控制或者伪造。这有可能会导致安全出现问题。因此,需要建立一个关于物体描述对象的签名认证机制。这一机制允许验证物体描述信息的来源,以保证信息环境的真实、完整。描述接入物体的先决条件,会暴露物体的组件也许会需要调用者提供证书和/或使用安全通信来交互。具体的物体描述环境应该提供并解释这一需求。

这两个安全考虑是有交集的:如果一个物体描述对象在接入物体时并没有表达任何有关安全的特例时,为一个物体描述进行安全签名就是必要的;当然,一个物体描述对象有可能表达了一些特例,使得无需签名的访问也被允许。

安全隐私组目前正在考虑更加复杂具体环境中的安全问题,主要的讨论点在于物体发现认证、点对点的安全认证等等。

中国电子科技集团信息科学研究院于2016年1月正式加入了W3C联盟,并且在多个组中积极活动,除了物联网之外还包括RDF Data Shapes、HTML 5 Chinese等等。我们认为,W3C的开放、兼容的宗旨是互联网如此成功的基石。而物联网组目前提出的方案,与我们正在推动的物联网开放通用体系架构也有许多共通之处。在接下来的工作中,我们希望与W3C物联网组继续携手合作,取长补短,求同存异,共同推动物联网标准化工作的发展。 

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