基于SOA的物联网数据应用架构

山东交通学院交通与物流工程学院 邢江豪 覃楚岳

山东交通学院航空学院 刘力赫

基于SOA的物联网数据应用架构

山东交通学院交通与物流工程学院 邢江豪 覃楚岳

山东交通学院航空学院 刘力赫

SOA通过设立中立的万能接口，实现基于过程、面向服务的松散耦合式体系架构。其核心是将服务提供与服务请求完全分离，使得技术与服务位于体系结构的不同模块，从而能够自由应对集成所带来了各种问题。把SOA体系架构到物联网的数据信息流框架中，充分应用SOA面向服务和分布式的特性，实现物联网数据应用的跨越边界、自我封装、服务集成的应用要求。

1.概述

物联网技术的发展，使得用户可以更加智能精确的获取各方基础设施的运行数据。这些数据通过网络传输至加密云端，再由大数据云计算技术进行信息资源的整合，最后传输到应用层设备，供终端操作者反馈调控。从而实现了物品从原材料生产到成品销售整个产品周期的完整数据链，有助于供应链系统及时准确的获取生产数据、共享有利资源，进行有效的产业内部结构流程调整，有效提升企业核心竞争能力。

然而物联网技术涵盖了多类型的软硬件设备，以捕捉不同环境下的各类信息。而各设备传输的协议与其网关都适配于不同的软件程序、操作系统和硬件结构等。各底层接口协议与各物联网标签协议、感知设备接入网络的技术方式以及数据智能处理的核心网络平台都缺少统一标准。因此需要将底层软硬件设备的异构性屏蔽，突出服务使用特性。

2.SOA的应用体系结构

SOA架构是将应用程序封装成服务，这些服务被分为服务提供和服务使用，两者通过服务代理者相互联系。服务包括开放的IT资源和封装后的粗粒度模块组件，其具有互操作、地址清晰、可复用以及独立维护等特点。可供用户操作，也能服务于其他服务。由此SOA封装了一些列具有高重用性的服务资源，能够创建使用IT项目中的整体产品，灵活适应动态变化的业务需求，提高软件的开发速率。SOA模型中服务请求者、服务提供者、服务代理者三种不同的角色关系，如图1所示。

图1 SOA模型

Web服务是一种由协议构成的协议栈所表现的框架结构，以UDDI协议来发现和获得服务元数据，利用WSDL协议实现服务描述，把SOAP协议作为主要的通信协议。提供各种分布式计算的接口和文档交换的标准，使得在不同系统之间实现通信的松散耦合编程，让应用平台与下层执行方法无关联。由于Web服务系统都是基于标准设计，所以其具有平台中立及广泛普及等技术优势，使得服务使用可以自由选择优势服务，更能扩展成为跨机构的集成应用。采用Web服务的SOA能够屏蔽感知传感网络中通讯模型和操作系统的异构性，能够将应用程序以更为人性化的服务形式呈献给用户。

3.基于SOA的物联网三个层次的数据应用框架

由于物联网技术使用了大量不同类型的感知设备与通讯协议，对不同形式的数据信息难以做到统一的传输标准，因而相互兼容性差。本文将SOA体系架构到物联网系统中，实现应用层服务与感知层、网络层技术的分离，通过设立灵活的接口调度，使得物联网各式感知传输设备与传输数据能够自我封装，允许以松散耦合的形式分布部署，从而实现各式技术与数据的服务集成。图2为基于SOA的物联网数据应用框架。

图2 基于SOA的物联网技术应用框架

服务提供者由控制接口、数据处理器、异构标准化、数据安全性、数据通用接口五部分组成。其包含了物联网的感知层和网络层，这一部分负责将捕捉到的海量感知数据进行筛选过滤，通过元数据的交换，由XML语言对异构数据进行统一标准化处理，然后将各自感知网络抽象成为独自的松散组件，并分配相应的网域，再经过数据安全性判别，由数据通用接口实现通信协议的适配并向服务代理者发布所能提供的服务。

服务代理者是服务提供者与服务请求者的沟通纽带，分为发布接口、服务代理、通信代理、服务路由结构、抽象与发布。负责对提供者发出请求，发现请求者的请求，对不同数据信息进行统一处理，实现多种通信协议的路由转化。服务与通信代理中包含的各项注册表服务于物联网数据信息的记录与更新维护，还能发掘网络中的优势资源进行整合利用。

服务请求者指向的是物联网系统的应用层，分为应用通用接口、访问安全性、Web服务三部分。由应用通用接口，将标准的应用程序架构于原有基础系统中，对物联网异构的操作系统、传感网络、终端应用进行跨平台管理。访问安全性由身份管理认证和数据信息安全管理组成，采用IDAP目录服务器，服务消费者可以依据系统访问权限，由新的操作系统推送定制化Web服务，提高服务的质量与人性化指标。

4.结论

基于SOA系统面向服务的特性，通过封装物联网体系中各感知、数据处理、应用业务等单元，再由相关接口协调各数据服务模块。从而实现智能化服务的使用和底层技术的隔离，解决了物联网体系中因数据格式、传输协议和系统编程差异性造成的数据运用复杂、平台移植性差、架构重复严重等问题。基于SOA体系组成新的数据流应用框架，能够有效提高物联网体系数据的重用性，提升计算机网络的资源利用效率，突出数据应用的服务特性，对物联网系统应用服务性特征的优化具有重要意义。

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