為達成物聯網環境之普適網絡社會的理想目標,勢須建構普適的終端設備與網絡環境,包括具備信息處理能力的傳感器、移動式終端設備、家庭智能設備、監控系統設備等;無信息處理能力的靜態信息對象 ( 如無線射頻識別技術 RFID)、個人無線或車輛智能通訊設備等,透過各種 ( 長 / 短距 ) 無線或有線通訊網絡,達到物物溝通應用 (Machine to Machine“M2M”、Machine to machine Application Integration“MAI”) 及物物溝通服務“MaaS”(Machine to machine As A Service) 的功能,實現高效率、節能的生產制造機制與便捷、安全、環保的智能生活目標;而發展普適物聯網的基礎,在于構思可行的體系架構(Architecture) 及其衍生的完整產業生態系,在物聯網運行世界,沒有單獨一種無線或有線技術能夠有效服務整體架構,也沒有任何單位可以完全不透過其他單位的協助,便掌握所有知識技術或提供產品服務。因此,物聯網的架構下,協同運作模式 (Collaboration) 會越趨重要,唯有透過生態系內各單位的協同運作,方能提供穩定可靠的產品或具體可行的服務。
1、Networked Auto-ID 體系結構
Networked Auto-ID Architecture 是 1999年美國麻省理工學院 Auto-ID 實驗室所提出的構想,其概念是將對象透過射頻識別 (RFID)、條形碼等訊息感測設備與互聯網串連,達到智能化識別與管理目標。此種體系結構由標識卷標 ( 如磁條、條形碼、二維條形碼、射頻標識等 )、標示標簽閱讀設備 ( 包括磁條讀卡器、條形碼掃描儀、光學識讀器、射頻讀寫器等 )、信息傳輸網絡 (Internet、Intranet)、標識解析服務器及信息服務器組成。
2、uIDIoT 體系結構
uIDIoT (Ubiquitous ID:Standard for Ubiquitous computing and the Internet of things,物聯網普適網絡物聯識別 ) Architecture 是日本非營利標準化組織 uID (Ubiquitous ID) 所規劃制訂的物聯網體系結構,其目標是“透過射頻標識與二維條形碼標識物體,由網絡傳感器采集周圍情境 (Context),并根據采集的環境信息調整信息服務”。在 uIDIoT 體系架構下,每個對象均被賦予一個唯一的對象標識符 Ucode ( 由 128bits 的數據組成 ),除透過 Ucode 查詢取得對象相關信息服務器的地址外,也可透過網絡傳感器與對象標識符關聯(Ucode Relation,ucR) 指令,向對象標識符關系數據庫 (ucR DB) 查詢,獲得與所查詢對象相關的其他信息服務器的地址。
3、USN 體系結構
USN (Ubiquitous Sensor Network 普適感應網絡 ) Architecture 是 2007 年,韓國電子與通信技術研究所 (Electronics & Telecommunications Research Institute,ETRI) 在瑞士日內瓦國際電信聯盟召開的“下一代網絡全球標準舉措會議”(Next Generation Network Global Standards Initiative,NGN GSI) 上提出構想;該體系結構采用分層概念,將物聯網由下而上分為五層:傳感器網絡層 ( 采集與傳輸環境信息 )、接入網絡層 (感知網與外部的通信)、網絡基礎設施 (下一代互聯網 )、中間件 / 中介軟件層 ( 數據存取處理軟件 ) 及應用平臺層 ( 各產業應用 )。USN 體系結構目前在中國工業與學術界應用較多,但因各分層間之溝通接口欠缺統一定義,體系結構完整性較不足。
4、Physical Net 體系結構
美國維吉尼亞大學 Vicaire 等人針對較復雜的物聯網環境,提出改良式分層 Physical Net 體系結構,由下而上分別為服務提供層( 感知設備直接提供服務 )、網關層 ( 服務的收集、分發、動態移動管理及實時應用配置 )、協調層及應用層 ( 應用程序資源或跨網管理 );Physical Net 定義各層間之溝通接口標準-遠程方法調用 (Remote Method Invocation,RMI),Physical Net Architecture 對實現物聯網系統設計而言,更為可行。
5. M2M 體系結構
M2M 體系結構是歐洲電信標準組織(European Telecommunications Standards Institute,ETSI) 制訂的機器與機器 (Machine to Machine,M2M Architecture) 間溝通運作標準,提供非智能終端設備透過移動通訊網絡與其他智能終端設備 (Intellectual Terminal,IT) 或系統間通訊溝通標準,包括服務需求、功能架構及協議定義 3 部分。M2M 的功能架構概述如下:
(1) 在具有存儲模塊的設備、網關與網域中部署 M2M 服務能力層 (Service Capacity Layer,SCL);
(2) 設備與網關中的應用程序透過dIa (Deviceapplication interface) 設備應用系統接口與 SCL 溝通;
(3) 網域中的應用程序透過 mIa (M2M application interface) M2M 應用系統接口與 SCL 溝通;
(4) 設備或網關透過 mId (M2M to device interface) 接口與 SCL 溝通。
6、IoT A 體系結構
此系歐盟研究技術發展第七架構計劃(7th Framework Programme for Research and Technological Development,FP7) 之研究結果,IoT A 主要解決物聯網環境中大規模、異質平臺無線與移動通信所帶來的復雜問題,為樹狀物聯網結構參考模型 (Architectural Reference Model,ARM),以物與物通信接口(M2M API) 進行不同無線通信協議整合,透過互聯網 IP 串聯異質平臺 ,以“往復式”概念將邏輯參考模型透過架構規劃為結構體系,再據以設計實際系統,并透過實際系統營運狀況回饋至結構體系,據以為下一輪參考模型設計的重要基礎。