时间:2023-03-08 15:32:53
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2004年春天,《微电脑世界》(PCWorldChina)曾经邀请了日本Ubiquitous网络计算技术研究所所长、东京大学教授坂村健先生在当时的年度技术趋势大会上作主题演讲,在他的演讲中,就对未来的物联网进行了详细描绘,而当时日本相关物联网的很多研究已经进入了实地试验阶段,在超市、食品加工管理、药品管理等领域进行着小范围的实地应用研究。
其实国内基于物联网基础理论的小的闭环应用系统也已经在探索或者应用阶段,高速公路不停车收费系统、铁路车辆调度系统、动物追踪管理、危险品追踪管理、学生进出校门管理,都是基于物联网理论的应用探索。
但所有的这些应用仍停留在闭环应用阶段,使用着各自独立的标准和系统,离“网”还有相当的距离。
物联网是一个国家工程甚至是世界工程,需要标准化的数据库、标准化的软硬件和数据接口、互联互通的网络平台、还有统一的物体身份标识和编码系统,才能让遍布世界每个角落的物体接入网络,被世界识别、掌握和控制。
这不是一个单纯的技术问题,涉及世界范围内的政策、法律、标准、文化等方方面面,所以广义的物联网似乎非常遥远。
前不久听了一位专家级领导的有关“云计算”的报告,他认为云计算就是前些年热炒的网格计算的一个概念延伸和变换,只是网格计算的发起和炒作者是研究机构,而如今是GooSe、IBM等技术厂商在推广云计算,包装手法和宣传方式高于研究机构。从网格计算到云计算就是一个“穿马夹”的游戏。
网格计算和云计算都强调计算资源和能力的连接、整合、集中、共享以及按需分配,网格计算更面向行业、大企业和专业应用,而云计算则同时会惠及“大众百姓”。
有人预言,云计算时代计算将从PC时代重回大型机时代。这基本可以看成是对PC的一种误解。
关键词:云计算;物联网;运营管理平台
一、物联网和云计算
1.1物联网。在物联网当中,将红外线感应、GPS定位以及射频识别等技术设备,实现物理系统与互联网之间的联接,其具有信息交换和传递的功能,对物体进行定位、监控和识别。也就是说,物联网是利用信息技术为物体所服务,有效整合社会资源并加以利用。随着物联网在多个行业领域得到广泛的应用,并转形成固定的模式。在物联网商业模式当中,由政府主导运营,网络运营商提供通信传输服务,建立其运营管理平台,更加方便、快捷的为客户所服务。1.2云计算。云计算是一种新型的商业计算模式,其利用网络云端对各类信息资源进行数据处理和储存,同时可实现资源共享。从某种意义上来说,云计算是一项虚拟化技术,将资源由物理形态转化为虚拟的数据形态,实现分布式储存,极大的节约了储存空间,同时能够根据实际需求来进行资源的增添和扩展。云计算支持多租户技术,实现软硬件资源共享和资源配置,各用户间互不干扰,保证了数据资源的可靠性和安全性。1.3云计算在物联网运营管理当中的应用价值。为了更加高效的整合和利用社会资源,在物联网运营管理管理当中,需要应用更加完善和强大的运算处理手段,云计算显然可以满足其需求。从某种意义上来说。物联网和云计算是互联网的重要补充,二者间存在着紧密的联系,相互促进,共同发展。云计算在物联网运营管理当中的应用,极大的拓展了物联网的资源空间,以更好的满足日益增长资源需求,为广大客户提供高效、优质的服务。云计算为物联网运营管理平台提供了重要的网络基础设施,开启了全新的商业管理模式,拓展了物联网的发展机遇,其服务水平也得到了极大的提高[2]。
二、基于云计算的物联网运营管理平台构建
2.1云计算与物联网的结合方式。基于云计算技术构建物联网运营管理平台,云计算与物联网的结合是其中重要的环节。一般采取多终端、大量终端和海量终端等模式,而结合模式的选择主要根据其应用范围。在摄像头、传感器、3G/4G智能手机等小范围物联网终端之上,采用多终端结合模式,将其获取的数据信息传输至云中心进行处理,使用者可通过统一的操作界面进行查看,在日常生活中,多终端模式得到了较为广泛的应用。而在区域跨度较大的单位,则需要利用大量终端模式,对于分散于不同区域的子公司进行实时有效的管理,保障产品质量。而海量终端模式则应用于安全性高的海量、多类型数据信息资源的处理当中,实现资源的合理分配,合理选择其云计算与物联网的结合方式,发挥云计算的统帅作用,实现物联网的统一管理。2.2基于云计算的物联网运营管理平台的设计。结合云计算的特点,将其合理应用于物联网运营管理平台之上,为其提供了重要的网络基础设施,利用虚拟技术,实现资源共享,不同行业、不同客户均可从虚拟储存池当中获得资源信息。建立云平台,利用其分布式极端、存储以及虚拟技术,其数据处理、分析能力得以显著提高,其具有实时性的特点,提高的数据的实用性。在物联网运营管理平台上设计云应用程序,并通过其对于行业业务进行管理。运营商可以根据用户的使用时间,计算其应用的资源。2.3物联网运营平台的构建。完善无线传输通道和监控,合理进行网络节点配置,并进一步拓展和延伸提高物联网的功能,可有效减少成本投入。利用云计算基础设施,构建行业计算模型,开发云应用,并将物联网运营管理平台的功能集中在云平台上。在此基础上拓展其管理范围,充分发挥云计算在物联网运营平台当中的重要作用,其对于物联网的发展具有积极的推动作用。结论在物联网运营管理平台之上,云计算是重要的技术手段,其促进了物联网更好的发展,充分满足新时期的发展要求。有效结合云计算与物联网,进行物联网运营管理平台科学、合理的设计,实现沟通交流的智能化。充分发挥云计算多用户、虚拟化以及超大规模的优势,有效拓展物联网运营管理平台业务,满足人们对于资源的需求。
参考文献
[1]于洋.构建基于云计算的物联网运营平台分析与研究[J].电脑知识与技术,2013,35:8189-8191.
关键词:云计算;物联网;安全威胁;数据安全;同态加密技术
中图分类号:TP309
近年来,云计算与物联网、智慧地球等概念备受关注,物联网和云计算已成为我国非常重视的战略性新兴产业。物联网产业有巨大的发展潜力和广泛的应用领域,而在其推进过程中,通过传感器收集信息已不是难题,感知信息在网络上的传输也不是问题,实质的难点在于如何对海量信息进行分析和处理,并对物体实施智能化的控制。要解决这个问题,就必须建立一个功能强大的智能处理平台,而云计算正是这样一个具备海量信息存储和处理的平台,因此,二者的结合将是未来的趋势。本文在研究物联网与云计算结合的基础上,着重对基于云计算的物联网安全进行研究。
1 云计算与物联网概述
1.1 云计算
云计算是由分布式计算、网格计算、虚拟化技术等诸多网络技术发展而来的新兴技术,自2006年首次提出这个概念以来,云计算已成为IT行业研究的热点,但长期以来没有标准定义,目前业界高度认可的云计算定义如下:云计算是一种服务或资源的交付和使用模式,通过这种模式可以减少管理资源的工作量,降低用户和服务提供商之间的交互。云计算所提供的服务既可以是基础设施和软件、平台,也可以是其他服务,这说明计算能力也可像日常的商品一样通过互联网进行流通使用。
1.2 物联网
物联网属于新一代的信息技术,指通过传感等设备,把任何物品与互联网依照约定的协议连接起来,并进行实时信息交换和通信,最终实现智能化控制和管理的一种网络。是一种基于互联网的、物-物相连的网络。实现物联网的关键技术包括RFID技术、传感技术、无线传感网络技术、人工智能技术、虚拟机技术、云计算平台。其中云计算平台是物联网发展的技术支撑,可以为物联网提供海量信息的存储、计算能力。
1.3 云计算与物联网的结合
目前云计算与物联网的结合主要采用以下几种模式:单中心、多终端模式;多中心、大量终端模式;信息、应用分层处理、海量终端模式。实质上,从物联网的角度来看,云计算平台为物联网提供海量信息存储和智能处理的功能;而从云计算平台的角度来看,物联网是云计算平台所提供的一种云应用。
2 基于云计算的物联网体系结构
根据物联网对信息的感知、传输和处理的过程,将其划分为3层结构,即感知层、网络层和应用层。感知层是利用感知设备在任何时间、对任何地点的物体实现识别,完成信息的采集;网络层是通过现有的通信和互联网络,将感知到的物体信息可靠地传递给用户,实现信息的传输;应用层是利用云计算平台对用户的数据和信息进行智能处理,实现对物体的控制,完成物与物、人与物之间的信息交换。
3 基于云计算的物联网安全威胁
3.1 感知层安全威胁
在感知层,由于节点的硬件结构相对简单,存储能力和计算能力较弱,传统的保密技术难以在节点上实现,因此,容易受到各种攻击。这些攻击包括节点控制、节点捕获、拒绝服务攻击及认证攻击。
3.2 网络层安全威胁
在网络层,由于网络的异构,可能导致跨网认证攻击、认证攻击(如中间人攻击等),同时随着网络规模增大以及对于分布式信息的处理,容易受到拒绝服务攻击、路由攻击等威胁。
3.3 应用层安全威胁
物联网应用层除了终端用户的认证外,重点是来自云计算平台的安全威胁。
(1)针对云计算平台的安全威胁。云计算平台提供的服务应是无处不在、无时不在的,要保证云计算平台具备高可靠性,即保证云计算平台提供的服务不中断,在面临恶意攻击时避免系统崩溃的风险,因此,云计算平台应具备抵抗外来攻击的能力。
(2)“云”中的物联网数据安全。终端用户的数据上传到“云”中之后,随机地存储在云计算平台的服务器上,而这些服务器可能分布在世界各地,终端用户无法知道自己的数据具体被存储在什么位置,因此,云计算平台要保证终端用户的数据存储安全性。同时,目前云计算平台主要通过虚拟化技术实现多租户共享资源,多个虚拟机可能被绑定到同一个物理资源上,如果云计算平台无法实现用户之间数据的有效隔离,那么用户的数据就可能被其他用户非法访问,云计算平台就无法使用户相信自己的数据是安全的。
4 基于云计算的物联网安全研究
4.1 安全体系结构
针对上述物联网体系结构中每一层所面临的安全威胁,给出相应的解决方案和关键技术难点研究,其中感知层和网络层的关键技术目前已有大量研究并取得较快的进展,本文着重分析物联网应用层,即云计算平台的安全方案,从以下几个方面考虑。
(1)构建物联网可信环境。云计算平台要为物联网应用提供安全的数据存储、超强的计算能力,必须保证云计算平台本身的可靠,即构建物联网的可信环境。一方面云计算平台应与传统计算平台一样采取严密的安全措施,从物理安全、系统安全、网络安全、数据库安全等方面做好安全防范工作,保证云计算平台本身具备抗攻击能力;另一方面,云计算平台要向物联网用户证明自己具备数据隐私保护能力。
(2)基于云计算的数据安全防护。用户数据存储在世界各地的服务器,要保证数据存储的安全性,除在构建物联网可信环境的基础上,还要采取数据备份的方法保护数据。为了保护数据隐私,物联网用户要采取加密手段,使得敏感数据以密文的形式存储在服务器上。用户的数据从被感知开始,到进入云计算平台,从传输到使用的过程,都存在泄漏用户隐私的风险。在虚拟化条件下,存储在同一物理服务器上的不同虚拟机之间可能存在非法访问,云计算平台要使用户相信数据是安全的,必须对用户的数据提供有效隔离,防止同一物理设备上的其他用户非法访问,更加有效地保护数据安全。
4.2 技术难点及研究现状
在使用加密技术保护用户数据隐私的同时,云端存储的是敏感信息的密文,因此,如何高效地对密文进行处理和使用则成为关键。同态加密技术将是解决这一问题的首选方案。同态加密技术在物联网认证与访问控制、云计算等方面的应用,将是今后研究的重点。在物联网各个阶段都涉及数据隐私的保护,目前研究较多的隐私保护技术有k-匿名算法、图匿名、空间加密等。有关保护用户隐私方面的安全技术还有很大的研究空间。
5 结语
云计算平台是物联网大规模发展的有力支撑,同时物联网的发展也为云计算平台的广泛应用提供大量的用户,因此,二者的结合势在必行,而基于云计算的物联网安全研究将为二者的发展提供最可靠的保障,也是二者能够大规模应用的必要条件。在分析了二者结合的必然性之后,给出了基于云计算的物联网体系结构,针对其面临的安全威胁,对数据安全做了重点研究。
参考文献:
[1]冯登国,张敏,张妍,徐震.云计算安全研究[J].软件学报,2011,1.
[2]郑湃,崔立真,王海洋,徐猛.云计算环境下面向数据密集型应用的数据布局策略与方法[J].计算机学报,2010,8.
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[4]李刚健.基于虚拟化技术的云计算平台架构研究[J].吉林建筑工程学院学报,2011,1.
关键词:云计算;物联网;智慧地球;数据存储;应用共享;用户端
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)24-5782-03
Talking about the Development of Cloud Computing Integration with the Internet of Things
XU Xiao-yan1, CONG Xue2
(1.Shandong Business Institute,Yantai 264670,China; 2.PLA 94860 Troops, Nanjing 210049, China)
Abstract: This article from cloud computing and networking perspective on cloud computing and Internet of things current situation,yses the feasibility of joint development of the two. Current Internet of things development has promoted to the height of the national strat egy, attracted the attention of especially the IT community. However things develop without it support platform, in particular cloud com puting help. Both developments were mutually reinforcing, and interpenetration. Cloud computing as a predecessor of the computational models have been developed for the Internet of things-Wireless sensor network with extensive technical support, make it possible to the emergence and development of things. This paper analyzes the relationship between cloud computing and networking, integration models, and noted that their development prospects and challenges.
Key words: cloud computing; internet of things; the smart earth; data storage; application sharing; user side
美国总统奥巴马就职后对IBM提出的“智慧地球”(建议政府投资新一代的智慧型基础设施)概念给予积极回应,并上升至美国国家战略。由此引发了世界各国对物联网的广泛关注。国务院总理在2009年8月7日到中科院无锡研发中心考察,指出关于物联网要尽快去做的三件事情:一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来;二是在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展;三是尽快建立中国的传感信息中心,或者叫“感知中国”中心。在过去的10年间,由于互联网技术取得了巨大成功,推动了经济的快速增长。所谓物联网,就是“物物相联的互联网”。这种说法具有两层含义:第一,互联网是物联网的核心和基础,物联网是互联网的延伸和扩展;第二,其用户不再是人和服务器而是任何物品。由于物联网把用户端由人推广到了物,所以处理的信息量呈级数倍的上升,需要将网络上分布的计算、存储、服务构件、网络软件等资源集中起来,以资源虚拟化的方式,为用户提供方便快捷的服务。云计算可以很好的实现这些,,它可以实现计算与存储的分布式与并行处理。如果把“云”看作一个虚拟化的存储与计算资源池,那么云计算则是这个资源池基于网络平台为用户提供的数据存储和网络计算服务。互联网是最大的一片“云”,其上的各种计算机资源共同组成了若干个庞大的数据中心及计算中心。
1物联网的概念
1.1物联网的定义
物联网的概念是在互联网的基础之上提出来的,它的定义是:利用射频识别(RFID)技术、红外线感应器、GPS全球定位系统、激光扫描器等设备,依据约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。也就是说物联网是智能感知、识别技术与普通运算技术在网络中的融合应用,是互联网的拓展应用。因此物联网发展的核心是应用创新,物联网发展的灵魂是用户体验创新。
1.2物联网的意义
物联网的连接使得地球就像有“智慧”的生命系统,由越来越多的终端、越来越多的组织和自然系统相互联接构成。人类拥有了前所未有的速度和自由度,能够从容的建设,汇集、整合和连接存在于任何地方的各类资源。物联网把新一代IT技术充分运用到各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合网络当中,丰丰收在能力超级强大的中心计算机群,能够整合网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制,以便达到“智能化”管理的状态,提高资源利用率和生产力水平,促进人与自然的和谐发展。
2云计算的原理
云计算(Cloud Computing)是分布式处理(Distributed)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的组合发展。从某种程度上可以把云计算看作是计算机科学概念在商业上的具体实现。云计算把计算分布在大量的分布式计算机上而不是仅仅利用本地计算机或者远程服务器,这种手段使得企业数据中心的运行将与互联网更为相似。云计算的实现使企业能够将资源切换到需要的应用上,按照需求访问计算机和存储系统。这种经营方式,使得计算能力成为一种可以流通的商品,就象水、电、天燃气一样,方便快捷而费用低廉。在不久的将来,用要完成超级运算或者管理大型任务,需要的仅仅是一台电脑或者一个手机。
2.1云计算的特点
云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。用户将文档保存在类似于Google Docs的网络上,就不用再担心数据的丢失或者损坏。因为在“云”的另一端,有全世界最专业的数据中心来帮用户保存数据。同时,严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。
云计算对用户端的设备要求最低,使用起来也最方便。云计算作用一种服务平台提供给用户的服务是全方位的,是便捷的低要求的。它避免了更新系统和安装杀毒防火墙软件的繁琐,用户只需有一台可以上网的电脑,有一个喜欢的浏览器,在浏览器中键入URL,就可以尽情享受云计算带给你的无限乐趣。
云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。云计算具有良好的数据同步性,在云计算的网络应用模式中,数据只有一份,保存在“云”的另一端,用户的所有电子设备只需要连接互联网,就可以同时访问和使用一份数据。
云计算为用户使用网络提供了几乎无限多的可能。云计算为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间,也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。它提供了个人电脑或者其他电子设备不可能提供的无限量的存储空间和计算能力,个人和单个设备的能力是有限的,但云计算的潜力却几乎是无限的。
物联网的精神实质是自由、平等和共享。作为一种最能体现物联网精神的计算模型,云计算代表了未来的发展发向。
2.2云计算与物联网的关系
云计算是物联网发展的基石,它对物联网的实现起了不可替代的促进作用。
首先,实现物联网的核心是云计算。运用云计算这种计算模型或以使物联网中数以兆计的物品的动态实时管理和智能分析成为可能。建设物联网的三大基石包括:
传感器等电子元器件;
传输的通道,比如电信网;
高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力;
云计算模式使得第三块基石“高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力”成为现实。
其次,云计算促进了物联网和互联网的智能融合。物联网和互联网的结合是更高层次的整合,需要“更透彻的感知,更安全的互联互通,更深入的智能化”,需要依靠高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力。云计算的交付模式是创新型的,是简化型的服务。加强物联网和互联网之间及其内部的互联互通,是实现新商业模式的快速创新,促进物联网和互联网的智能融合的有力手段。
2.3云计算和物联网的融合
云计算与物联网各自具备很多优势,如果把云计算与物联网融合在一起,就能很容易地实现地球信息的智能化。云计算与物联网的融合可以采用以下几种模式。
1)单中心-多终端模式:此类模式适用于小范围的物联网终端(例如:传感器、摄像头或3G手机等)。这种模式是由云中心作为数据处理的核心,把从终端获得的信息传输给云由云中心处理数据,并且由云中心提供统一的操作界面供操作者查看。
2)多中心-大量终端模式:此类模式适用于区域跨度大的企业和单位。。
3)信息、应用分层处理-海量终端模式:此类模式是为用户范围广、信息及数据种类多、安全性要求高等特征的使用者量身打造的。当前,客户对各种海量数据的处理需求越来越多,需要根据客户需求及云中心的分布情况进行合理的资源分配。
云计算与物联网的有效融合,会给用户带来更为方便、快捷和低廉的服务。使技术层面上更为一致,使网络层上能够互联互通、无缝覆盖,使业务层上更容易的使用统一的IP协议,使经营上相互竞争合作从而加速朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇,使行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。
3云计算与物联网融合的前景
云计算和物联网虽然是新兴事物,但是在当前已经有很多公司在研发应用。例如:IBM公司的蓝云(Blue Cloud)计划,微软的Dynamic CRM Online, Exchange Online, Office Communications Online等面对企业的计算服务,亚马逊网络云计算服务,谷歌的GAE, Google Docs等云计算服务,从大量的实例中我们看出云计算与物联网融合的前景是巨大的。
首先是解决服器节点的不可靠性问题。随着物联网由局域网过渡到城域网,感知层获得的信息呈指数型增长,从而使得服务器数目线性增长。服务器的大量增加使得节点出错的概率随之变大。服务器的硬件资源的承受能力是有一定的范围限制的,当服务器同时响应的数量超过自身的限制时,服务器就会崩溃。然而物联网领域却在逐步扩大,物的数量呈几何级的增长使得物的信息呈爆炸性增长,随之而来的访问量定会空前高涨。为了让服务器能安全的执行,就必须购买更高级的服务器和大量增加服务器,或限制访问服务器的次数。这在现实中是不可行的,增加服务器,虽然能用钱来解决访问的压力,但会造成设备浪费,因为访问量的变化是不确定的,在不同的年份不同的季节访问的数量有很大的变化。而限制访问带来的弊端理旬致命的,会使的访问的成功率极大程度的增加。所以用云计算技术,动态的增加减少服务器的数量和质量,能完美的解决这类问题。
其次是让物联网从局域网发展到城域网甚至是广域网,更大程度的实现上信息资源共享。局域网中的物联网就像是一个超市,物联网中的物就是超市中的商品,商品离开这个超市到另外的超市,尽管它还存在,但服务器端该物体的信息会随着它的离开而消失。通过云计算技术,物联网的信息直接存放在Internet的“云”中,而每个“云”有数以百万计的服务器分布在全世界的各个角落,不论在哪里,只要拥有传感器芯片,“云”中最近的服务器就能够接收到它的信息,并对其定位、分析、存储和更新。用户的地理位置也不再受限,只要有Internet就能共享最新信息。
最后是利用数据挖掘来处理云计算,增强物联网的数据处理能力,使信息处理由分散走向集中管理。运用云计算技术,利用处理程序将任务分成若干个小的子任务,然后将这些子任务交由云模式下的几百万台计算机群处理,以实现快速地对海量数据进行分析、处理、存储挖掘,快速的提取出有价修值的信息。这也是将云计算技术与数据挖掘技术相结合给物联网带来的另一大竞争优势。
4云计算与物联网融合所面临的问题
云计算的确给物联网带来了不可多得的机遇。但这并不是说目前所面临的情况都是有利的。事实是,实现云计算在物联网系统中的完美应用,目前还面临着很多挑战。
1)标准问题。由于当今世界各国在物联网方面制定的技术标准互不相同,因此很难兼容。如果技术标准得不到统一,物联网将很难在世界范围内互联互通,或者实现世界范围内的跨越性发展。
2)数据安全性问题:用户数据的安全问题是云计算平台不得不考虑的问题。这里面包含两层意思:一要在技术上、管理上确保数据安全;二要让用户确信服务商能够保证数据安全。另外,也需要对数据的容错性、连续数据保护等方面加以关注。
3)个人隐私的保护问题:在云计算平台中,每个用户都处在开放的环境中。在该平台中无论是提供或者接受服务,都有可能将个人隐私不经意间暴露出来。长此以往,将可能引起一系列意想不到的问题。因此,如何加强对个人隐私的保护对云计算来讲是一个重要的问题,也是云计算必然要面对的挑战。
5结束语
云计算和物联网是目前计算机、信息管理、经济管理等领域的研究热点。云计算作为一种优秀的计算模型,在海量数据的融合管理,数百万计的资源整合等方面具有不可替代的作用。而物联网作为一种新兴事物,是在互联网基础上的创新发展,物联网把用户终端由人升级到了物的层面,使得“智慧地球”的实现成为可能。但是随着物联网的持续发展,整合的资源由小型局域网逐步推进到城域网、广域网,需要处理的数据越来越多,面临的问题同样也会越来越多越来越复杂。该文就这些问题进行了分析,并在最后提出了云计算和物联网在融合阶段可能面临的挑战。
参考文献:
[1]陈明,王锁柱.物联网的产生与发展[J].计算机教育,2010(12).
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[3]邓倩妮,陈全.云计算及其关键技术[J].高性能计算发展与应用,2009(1).
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[5]韩燕波,赵卓峰,王桂玲,等.物联网与云计算[J].中国计算机学会通讯,2010,6(2):58-63.
[6]微软私有云解决方案. [EB\OL]..
[7]英特尔云计算.[EB\OL]..
关键词:云计算;物联网;数据挖掘
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)35-8189-03
近年来在信息技术领域,出现了两个非常热门的技术——云计算和物联网。云计算最典型应用为谷歌搜索引擎,谷歌的数据的器分别部署在全球数据中心,用户所发送请求会并行的在所有的数据服务器中进行执行,并且将结果安排名反馈给用户。而物联网技术作为实现物物资源信息传送和共享的技术,虽然目前在交通领域、电力领域、智能家居等领域广泛应用,但还处于初期发展阶段,没有实现规模应用。据美国权威咨询机构FORRESTER预测,物物互联的业务将在2020年是人与人通信的30倍。因此物联网技术应用前景广大[1]。
1 物联网和云计算两大技术融合
物联网要想发展壮大,是离不开云计算平台的支持的,与此同时云计算平台也需要物联网为其提供大量用户,因此,物联网与云计算的结合应用是其未来发展的必然趋势。所以,要想使物联网与云计算的发展能够得到保障,必须对基于云计算的物联网进行相关的研究,这也是其能够发展的必要条件。
首先规模化是其结合基础。云计算中心对接入网络的终端要求具有普适性,这就解决了物联网的M2M应用的广泛性带来的问题。需要注意的是,物联网只有在具备相当的规模之后,其优势方能凸显。通过物联网能够实现对生产生活有用的业务和应用。其次提升物联网与云计算技术结合的实用价值,具体如何实现云计算的服务与物联网支撑。为了实现两者的融合,使该产业得以发展,需要现实技术的支撑以及对产业链进行价值平衡的建设。最后推动资源共享。物联网与云计算结合,传统计算机厂商能快速进入终端用户服务领域,物联网的主要作用就是促进数据计算资源与终端用户的结合。物联网与云计算的结合同样也需要可靠严谨的虚拟化平台的支撑,并且对数据中心的功能提出了更高的要求。
2 云计算在物联网中应用关键技术研究
云计算在物联网中结合方式研究,根据云计算技术中云中心、终端、应用的组合架构方式构成信息应用分层处理,海量终端,在下图中的云中心有两部分构成,一是共有云,一是私有云。这种云中心的特点主要是用户范围广,数据的种类增加,其安全性能也更高了。大大提升了平台应用的领域和数据种类,特别是提升基于云计算的物联网平台的安全性能。
本文所构建的基于云计算的物联网平台主要涉及如下关键技术:于云计算的数据挖掘算法研究、基于云计算的物联网关键技术、物联网接入网关轻量级关键技术研究。其中基于云计算的数据挖掘算法研究包括数据挖掘算法的并行算法研究与实现、用户聚类和用户个性化推荐的分布式应用的构建和实现等[3]。相关国际组织的工作和进展。基于物联网的可信环境的构建、终端编码与寻址研究、基于等级划分的物联网网关接入安全策略的研究等都是基于云计算的物联网关键技术。
1) 基于云计算的数据挖掘算法研究
基于云计算的数据挖掘算法的分布式文件系统HDFS是分布式计算平台Hadoop的基础和核心组成之一,首先需要深入研究分布式计算平台Hadoop中的分布式文件系统HDFS,具体包括:HDFS的write-one-read-many访问模型及其对于并行计算、HDFS的Master/Slave架构以及Namenode和Datanode的划分机制;HDFS文件系统的层次结构及其Namespace;
同时对Hadoop中的并行计算算法MapReduce进行研究,具体包括:MapReduce的应用程序处理流程及其核心组成,包括应用程序启动器、JobTracker、TaskTracker等;MapReduce的应用程序接口,包括Mapper、Reduce、InputFormat、OutFormat、Combiner类等;MapReduce的通讯过程及其RPC实现机制;MapReduce的解决死锁等问题的错误处理机制[4];
在上述研究的基础上,搭建基于Hadoop的云计算集群平台,主要包括:硬件(网络)环境配置、HDFS中的目录结构设置、Name Node和Data Node配置[5]、SSH安装配置、Hadoop的环境变量设置、Hadoop的配置文件参数设定、Hadoop的各种服务等。
2) 数据挖掘算法的并行算法研究与实现
对类数据挖掘算法需要进行相应的MapReduce改造。并对该算法的每个MapReduce过程的定义具体的实现。在Hadoop平台下进行编码。对实现的数据挖掘并行算法进行测试。在上述云计算平台中,研究并实现以下算法的MapReduce化:
基于的基本算法包括Word Count、TF-IDF、排序、距离计算(Euclidean,Manhattan)。聚类算法采用K-means,Canopy,Graph Mining(the Shortest Path)。分类与预测方法包括KNN,Naive Bayesian,SVM,BP Neural Network、Locally-Weighted Linear Regression(LWLR)、Logistic Regression。所采用的关联规则为Apriori;然后协同过滤:User-Based Collaborative Filtering(CF),Item-Based CF。网页解析:VIPS,DOM-Tree。解析效果评测数据为天网200G或SogouT 1TB的网页数据,随机取出若干网页进行人工测评,正文提取的准确率在90%以上。爬虫:通过一个URL种子列表,可以爬取其链接的其它网页,爬取的停止条件(最多层数,URL模式等)可以配置。
根据数据挖掘算法的处理流程,进行MapReduce过程的处理:
MapReduce过程对每个过程进行实现,如Mapper和Reducer类、定义输入输出格式化InputFormat和OutFormat类、定义组合类Combiner等;通过调整MapReduce的过程函数定义和参数来提高其并行度。
最终实现具有高度并行的分布式数据挖掘算法,算法处理数据的能力和集群中的机器数量成近似线性的关系。
3)用户聚类和用户个性化推荐的分布式应用构建
想要构建用户聚类以及用户个性化推荐的分布式应用,首先是对其应用业务进行分析,通过对其内部以及外部的资源进行评估和组织以对其业务问题进行界定。针对应用种类的不同,对不同数据进行理解,根据应用需要对相关数据采用爬虫、网页解析、分词等技术对数据进行获取以及确认。处理已经获取的数据方法一般包括数据格式化、数据重构、数据整合、数据的量化处理等等。对独立性变量进行选择时,要对分类模型进行建立,以不同的数据挖掘算法达到对用户进行分群的目的。
根据聚类的结果,对业务进行合理的解释,针对具体的用户群的特质制定个性化方案。
基于以上研究内容,在上述云计算平台上,研究基于并行运算挖掘算法的用户聚类和用户个性化推荐应用的构建。该研究将首先综合爬虫、网页解析、分词、分类技术,对网页进行分类,然后通过聚类、关联规则、协同过滤等算法,进行用户聚类,在对用户聚类的结果进行合理的业务解释后,将针对各个聚类的用户群的特点,进行用户个性化推荐方案的制定和实现[6]。
3 如何构建基于云计算的物联网运营平台
物联网的运营平台就是无线传感网络与互联网之间一种本地化中央信息处理中心。对物联网的运营平台进行构建,就是为了对产业链的上下游系统进行集成,从而使客户能够享受到电信级物联网运营服务。其主要功能有:受理业务、开通、计费,配置和控制网络节点,采集存储、计算、展示相关信息。物联网运营平台具有的云计算的特征,基于云计算的物联网运营平台其体系架构主要由以下几部分构成:云基础设施、云平台、云应用、云管理。
云基础设施就是为实现资源的共享。它通过物理资源虚拟化技术,使得平台上的行业应用在不同客户间实现资源的共享。这样操作的优势在于:一是提高了存储空间的利用率,改变了以往要为每个用户分配一个固定的存储空间的做法,使用户能够共用一个跨物理存储设备的虚拟存储池;二是资源需求的弹性大大增加了,减少了运营成本,并使服务质量有所提升,例如当分析处理不同行业数据,并进行资源共享时客户可以动态地从虚拟存储池中分配存储资源,使资源的利用率得到了大大的提高;三是改善了平台的整体性能和可用性,通过对服务器集群技术的使用,使这个平台更像同一台服务器。
云平台是物联网运营平台的核心,它实现了对网络节点的配置和控制、信息的采集和计算功能,在实现上可以采用分布式存储、分布式计算技术,实现对海量数据的分析处理,以满足大数据量及实时性要求非常高的数据处理要求。
云应用实现了行业应用的业务流程,是物联网运营云平台的一部分,也可以作为集成第三方行业应用。它通过应用虚拟化技术使多个不同租户能够实现共享存储、计算能力等资源,在降低运营成本的同时使得资源的利用率大大提高,并且保证了户数据的安全性。
目前,物联网与云计算技术相结合的发展模式是研究工作者的主要愿景之一,对于物联网的建设者来讲,在对行业应用进行发展时一定要注意免 “孤岛”的形成,要做到未来的智能物联网络的互联互通。在具体的操作中,要注重体系可行性,避免系统过于庞大和理想化。要对信息基础设施不断的进行创新设计以及优化,使物联网基础更加健壮与安全。
参考文献:
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[4] 李晓明,张彬,贾巧丽.物联网发展趋势分析[J].中国新通信,2011(19).
关键词 物联网;云计算;信息化;发展
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)04-0164-01
1 云计算资源调度问题描述
与传统的计算平台相比,云计算运用先进的虚拟化技术进行资源管理和分配。在网络云计算的管理系统中,信息资源被制作成网络虚拟信息,但是网络用户的信息需求不同,物理信息资源之间的差别又很大,导致虚拟资源不能够完全的应用到物理资源的调度上,使云计算的应用遇到很大的阻碍。将虚拟化的信息资源调动应用到物理资源上需要有一定有效的调动策略,这样才能使虚拟资源合理的在物理资源上体现,使云计算得到完美的应用。
1.1 物联网技术在信息化中的运用
在物联网技术应用的研究中,能否将物联网技术与信息化相结合,使得嵌入式系统与网络技术得到良好的融合和拓展,一直使技术者们的研究话题。现代社会人们应用的信息化工具大多数都只拥有单一的功能,没有很好的应用智能化信息和网络化的管理手段,缺少网络信息智能化处理。随着社会物联网信息技术等的加速发展和充分运用,我们有必要将物联网的概念与技术充分应用到信息化的时代当中,使得信息化时代的发展追上互联网的发展。
1.2 信息化
随着现代物联网科学技术的发展,现代教学理论和技术也在不断的改革,人们对现代教学的方法也有了很大的创新。传统式的教学方法偏好概念性的教学,运用填鸭式、注入式教学方法使学生获取知识,以教师为主要教学力量,根据老师的思路进行学习,学生没有学习的主动性,在整个教学过程中处于被动的位置。因此传统式教学的质量和效果在逐渐的下降,为了改变这种现状,现代教学技术更改传统的教学模式,利用高端的互联网技术对不同的学生制造有效的教学策略,增强学生学习的积极性和主动性,强化培养学生的学习能力。
2 云计算与物联网技术在中的应用
云计算作为一种新兴的网络技术平台,是现代物理计算的分布处理和并行处理在相互促进与发展过程中产生的一种附加产物,是一种高效的网络信息传递的渠道。云计算中发挥主要力量的就是网络信息传递高效化的传递渠道,能够将大量的网络终端用户上传的信息加工、分类、上传给服务器,在总服务器里对信息进行完整的数据处理和归类任务。网络云计算平台是由大量的简单PC注册用户、总终端数据服务系统和运输渠道、节点组成,组成的这一庞大的信息处理系统需要专门的维护、运行和升级人员进行管理和保护,并且在总终端数据服务系统种还要拥有完整的计算机构系统和维护能力。
现代云计算的迅速发展使得云计算已经变成整个IT行业中的热门词汇,在国内外的网络搜索技术中都大量的研究和运用云计算的相关技术,并且运用云计算的服务能力够使大量的资源有效的整合并且充分的应用,整体的计算效果也能使计算的结果更加的精确,超过了普通的物理计算的效果。
云是一种范围广的运动快的物质,所以把网络数据传输系统称为云计算是再合理不过的,不仅是因为其分布广泛的结构还是以为其具有整体遮盖的效果,并非是实际的物理性质的物质,阻碍大大减少。
云计算运营模式:
云计算的工作主要是最终效果的计算、软件运营服务、API服务、整个网络的营销模式等,下面将对软件运行服务进行介绍。
软件运行服务(Software-as-a-service),是一种通过网络互动平台提供服务的机构。一般的软件经销商都是在平台上展示自己的服务系统的应用服务过程对客户进行吸引,使得客户对该结构产生购买行为,并在网络支付宝平台购买其产品,并且通过网络平台得到最终的售后服务保障。
在ASSA模式下,用户不一定要购买其产品,也可在网站中对其进行租用,提高了服务的水平,减少了服务商的维护售后次数和费用,大大的提高了工作效率。
3 信息化发展方法及新技术的应用
3.1 开导灌输前置应用技术
物联网是是继计算机以及互联网之后,新信息时代的重要组成,是在世界上快速兴起的信息技术革命的又一技术浪潮。2009年我国提出“感知中国”的口号,并在传感网。射频识别等方面逐步建立起许多研究中心和生产基地。随着国家一系列课题的深入研究,大力推进了物联网应用中间件的产业化发展。其作为物联网应用的核心要素、物联网计算环境的“神经中枢”,是物联网网络系统重要组成,同时更是物联网规模化应用得以实现的坚实基础支撑。
3.2 物联网技术及监护网络系统架构
“物联网技术”是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术,其核心和基础仍然是“互联网技术”,其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通讯。物联网技术的主要特征是能够全面的了解信息的变化、能够可靠的传递多重用户之间的信息、能够智能的筛选出需要的结果。
物联网信息的随时更变导致物联网信息的信誉度有所降低,所以物联网计算使要实际的考虑到网络置信度的标准和信息不断变化的问题。除此之外,不同的网络来源的信息的信誉度都不同,其所包含的信息内容也有很大的区别,所以只能在最后的综合评估计算中才能看出信息的准确性。
3.3 机器人决策技术
机器人决策技术就是运用智能化的机器设备对事件进行有效的分析和决策,通过构建有效的系统使机器人有能力进行自主的决策和判断,使机器人达到人类办事的效果。当今世界最复杂的智能机器人是IBM的深蓝计算机,能够和国际上的象棋大师进行比拼,并获得胜利,这就运用了一套复杂的计算和决策系统对棋数进行计算和判断。
4 结论
作为新兴技术的云计算和物联网,在人们的日常生活中占具着越来越重要的地位,本文是以信息化的发展作为起点,有效的分析物联网和云计算的应用,加强了物联网信息技术的系统结构,增强了信息技术在校园通信等各个方面的管理和有效应用。
关键词:高校信息化;智慧校园;物联网;云计算;大数据
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)35-0158-03
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》要求:教育信息化纳入国家信息化发展整体战略,充分利用优质资源和先进技术,整合现有资源,构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。根据教育部的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中大力推进职业院校数字校园建设,构建继续教育公共服务平台,整合信息资源,建设信息化公共支撑环境等的具体内容。根据《教育部关于办好开放大学的意见》的要求:运用现代信息技术发展新成果,聚集优质教育资源,丰富教育教学手段,创新人才培养模式,改革管理体制和运行机制,探索具有中国特色、体现时代特征的开放大学办学模式,满足全民学习、终身学习需要,建设学习型社会。把握《贵州省十三五规划》大好机遇:加快发展大数据产业,实施“互联网+”行动,促进数据资源开放共享。顺应贵阳市智慧城市工程的建设。结合贵州省各个高校信息化建设的现状:网络基础设施薄弱,安全保障体系不完善;信息化技术水平相对较低;各个服务系统相对独立,没有完善的共享与自动化机制。结合国内高校信息化建设的先进经验。贵州各大高校都在纷纷力争打造基于大数据、云计算和物联网的校园信息化建设,加快“数字化校园”或者“智慧校园”的实现。本文以作者所在的单位贵州广播电视大学(贵州职业技术学院)力争在“十三五”打造基于大数据、云计算和物联网的“智慧校园”为例,谈谈当前高校信息化建设的一些设想与方法。
1 基础知识简介
物联网(Internet of Things,IoT)作为一种新兴网络技术和产业模式[1,2],在业界受到广泛关注。从国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会上的《互联网报告2005:物联网》中可以总结出物联网所体现的两层基本涵义:(1)目前的三大网络,包括互联网(Internet)、电信网、广播电视网是物联网实现和发展的基础,物联网是在三网基础上的延伸和扩展;(2)用户应用终端从人与人之间的信息交互与通信扩展到了人与物、物与物、物与人之间的沟通连接。因此,物联网技术能够使物体变得更加智能化。从目前的发展形势看,最有可能率先获得智能连接功能的物体包括家居设备、电网设备、物流设备、医疗设备以及农业设备,并基于此实现人类与自然环境的系统融合[3~5]。
IBM 公司于 2007 年底宣布了云计算计划[6],云计算的概念出现在大众面前。所谓云计算,简单地说就是以虚拟化技术为基础,以网络为载体,以用户为主体为其提供基础架构、平台、软件等服务为形式,整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算服务模式[7]。 虚拟化为云计算实现提供了很好技术支撑,而云计算可以看作是虚拟化技术应用的成果。在过去的几年里,已经出现了众多云计算研究开发小组,如谷歌( Google) 、IBM、微软( Microsoft) 、亚马逊 ( Amazon) 、EMC、SUN、HP、VMware、Sales-force、Alisoft、华为、百度、阿里巴巴、中国电信等知名 IT 企业纷纷推出云计算解决方案。
大数据(big data),指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要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来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。在维克托・迈尔舍恩伯格及肯尼斯・库克耶编写的《大数据时代》中大数据指不用随机分析法(抽样调查)这样捷径,而采用所有数据进行分析处理。大数据的5V特点(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Value(价值)、Veracity(真实性)。[8]
智慧校园主要依托上述三大技术,国内外已经具有很多成功例子。
加利福尼亚大学有10个分校以及5个医疗中心,同时还管理着美国能源部的一些实验室。校区过于分散,迫切需要一个先进的决策系统来了解各方面信息,及时做出正确决策。加利福尼亚大学将整个校园看做是一统一、集成的生态环境,将所有数据进行整合和实时展现,对历史数据进行挖掘、分析,提炼出关键信息,进行趋势预测,为决策提供科学化的依据。这套决策系统以网络和物联网为基础,实时了解各核心业务的动态,实现各个系统间的数据相互共享和协同,最终,将提取出有价值的信息进行分析,并在“校长仪表盘”上以图表形式直观的展现。例如,在对学生的精细化管理和服务上通过实时获取学生信息,设定学生在校园内48小时内更新无状态则报警。所展现的数据包括科研基本信息、教学状态信息、业务管理信息、IT运维信息、学校财务信息、安防监控信息等覆盖学校生活各个方面的整体状况。校区及医疗中心的总体情况都会通过仪表盘应用显示到校长面前,校长能够实时了解校园安全、校园运转、风险分析、财务情况等信息。
北卡罗莱纳州立大学是一所拥有超过30000名学生和近8100名教职工,在工程、科学技术和教学方面的教学与研究都居世界领先地位的综合性大学。随着学校的发展壮大,师生对能提供学术计算的资源的需求也越来越大,校方想通过云计算平台,高效管理这些相关资源。因此学校将资源进行整合,成立了虚拟计算机实验室Virtual Computing Lab( VCL ),建立云计算系统平台。用户可以及时或者预约的方式通过该系统获取自己需要的资源和解决方案。学生能通过网络接受免费的教学材料、应用软件、在线存储等。该系统的建立降低了75%的软件许可成本,每个应用系统服务的人数也提高了150%,另外,计算资源在科研、教学和管理间的转移更加灵活,学校服务器和计算机实验室的利用率也提高了,师生满意度大幅提升。
浙江大学智慧校园以通信网和云计算为基础,搭建智慧应用平台,总共有几十种应用系统服务于校园的管理和设施,学校内的各个方面都包含其中。他们的规划完全按照中国电信浙江省分公司的方案分成了智慧应用、智慧平台、云计算和通信网四个部分。其中智慧应用分成了智慧校园的管理和设施两个部分,服务于学校的教研、设备、日常生活、公共交通等各个领域。
南京邮电大学贯彻的是以物联网为基础的智慧校园的建设思路,利用先进的信息技术,建设各种先进应用服务系统作为载体,并将教研、学校管理和校园生活融为一体、构建出一个新型智慧化大环境,快速、准确地将校园中的各业务过程中的相关信息反馈给人们,学校制度和管理的创新和改进,需要各应用系统提供综合的数据分析,为业务流程的管理、改进和再造提供数据技术,实现并促进信息化教育、科学化决策和规范化管理的科学发展。集成各应用系统从而使校园的信息得到共享,破除了信息孤岛,推进教研、学校管理、校园生活、后勤服务向智慧化发展。
总之,智慧校园建设主要有三个方面的核心特征:根据识别用户角色,为每个人提供可定制的个性化服务,在一个统一的全面感知环境和综合信息平台上获取所需的服务;集成学校各个应用系统,实现信息互联,系统协同,打破信息孤岛;学校的大协同信息平台不仅实现校内的协同工作和信息共享,还为学校和外部环境的沟通提供接口。
2 智慧校园的架构设计
从上面智慧校园实现的成功案例中,一般 “智慧校园”是一个包含大数据、云计算和物联网等新一代技术的综合体。首先,把传感器嵌入和装备到校园里的教室、图书馆、食堂、实验室、会议室和宿舍楼等地方的终端设备上,使其形成的物联网与互联网相联,实现校园生活与物理系统的整合;而后将教学系统、学习系统、管理系统、办公系统等众多软件系统平台整合并融人“校园云”;最终,将“校园云”、物联网、互联网整合起来,建立“大数据平台”,实现数据共享,实现大规模数据实时抓取,深度分析计算,形成更有效的决策依据。基于大数据、云计算和物联网的“智慧校园”体系结构如图1所示。
为了更好地实现上面描述的“智慧校园”,一般建设重点主要包括四个方面:
(1)各种通信网络与通信平台的集成。研究电信网络、WLAN、互联网、教育资源网和物联网高速融合通信,实现整个校园网络覆盖。研究集成高清视频、语音、数据和流媒体的IP统一通信,研究语音通信能力、短信通信能力、微信通信能力和视频通信能力的通信集成平台。实现低成本、高安全、高清晰、高稳定、可重复、可扩充的校园信息通信和数据流通,促进应用集成、系统融合和数据共享,全面高效地支撑智慧校园的各种信息化建设和应用。
(2)各种异构系统的集成。研究现有各种异构应用系统的集成方法,实现统一操作和数据共享。由于之前大部分高校没有一个统一规划信息化建设的部门,由各个部门自己建设自己的应用系统,从而造成目前一个学校很多应用系统各自独立,不能互动和共享信息,形成一个一个信息孤岛。通过研究异构系统的集成方法,找出一种科学的,实用的办法,是学校智慧校园建设的一大难题。
(3)大数据云计算中心。研究大数据存储与分析的云架构,构建服务器集群和存储器集群,为各个系统提供统一的数据源,对大量结构化与非结构化形态的数据进行有效管理与分析,形成智慧教学、智慧管理和智慧生活。实现开放教育的科学教学质量评估体系,对教学全过程和学习效果的监测、评价和综合考核,为学历教育和非学历教育服务。
(4)云服务系统。研究云服务系统的开发与搭建,为教学、科研、管理和生活提供优质服务。对目前使用的在线学习系统、多媒体教学系统、虚拟实验室教学系统、计算服务系统、办公自动化系统、实验系统与考试系统等等改建为云端系统、让学生能利用各种设备完成学习,实现在校学生和社会学生随时学习、随处学习。
3 建设目标与要求
通过智慧校园的建设,一般要求达到如下目标:
(1)为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于个人的个性化设计定制服务。
(2)提供对学校各项业务的整体智慧化解决方案规划,实现物物互联共享与协作的高效运行。
(3)为学校的建设提供现代信息技术保障,聚集丰富的优质教育资源,提供先进的学习条件,拥有完善的、科W的办学体系,基本满足多样化学习需求,为学习型社会提供重要支撑,为人力资源开发提供重要保障。
(4)为学校与外部环境提供一个共享与交流的借口,顺应贵州省大数据发展和贵阳市智慧城市建设。
(5)为学校培养大数据、云计算和物联网方面的人才提供实训平台。
为了完成上面提出的目标,一般在实施过程中要求:
(1)建设理念要先进,要充分利用好信息化发展的最新三大产物,发挥好信息化技术的最大优势;
(2)重点为高等教育服务,支撑贵州教育云的建设;
(3)紧密结合省与学校十三五规划的信息化建设内容;
(4)整体思考,一次规划,分期投入,分步建设,做到边建设,边利用,达到立竿见影的效果;
(5)要深入调研,摸清家底,实事求是,充分利用好现有资源,合理规划,节约成本,提供有效服务。
4实施内容规划
智慧校园的建设是一个庞大的系统工程,一般不是一下就能建起来的,没有一个科学的实施规划方案,往往会导致工程的失败。我们经过详细的考察与研究,提出了下面的实施规划方案。
总体建设思路:先骨干(骨干包括两网(校园有线网和无线网)、一心(数据中心)、一出口、两平台(一卡通平台和系统集成平台)),后枝叶(各种业务系统)
下面是我们学校具体的实施步骤:
第一步:
1.全光网改造;
2. 全无线覆盖;
3.出口带宽提速;
4.数据中心云迁移;
5.一卡通平台;
6.OA系统。
第二步:
系统集成平台;
图书馆信息化的升级,改造,系统集成与一卡通对接;
第三步:
教务系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接;
后勤管理系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接。
第四步:
云桌面实验室与办公室的建设,系统集成与一卡通对接;
其它系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接;
第五步:
建设大数据应用系统。
通过上面一步一步的完成,最终一个学校的智慧校园就给完成。
5 建设保障
智慧校园是一个让人兴奋,但又有很大风险的项目。因此必须要建立相应的保障体系,才能保证该项目能有效地完成。下面是我们研究后建设的保证体系。
学校成立信息化建设领导小组,成员包括学校校长和各个部门的主要领导,由校长任组长,一起把握和推进信息化建O;
学校成立信息化建设专家委员会,由校内和校外长期从事校园信息化建设的资深人员组成;
学校成立专门的信息化建设办公室,负责信息化建设的具体事项;
在整个建设期间,学校每年预留专门的建设金费,供信息化建设专用。
6 建设成果的推广
今天是云计算的大力发展时代,贵州三大电信运营商在贵阳的不同地方都建了超大的IDC。我们建设智慧校园应该充分利用这个条件,建设期间可以采用以租代建的方式,实现花小钱办大事。建设好的系统,可以通过IDC中的云架构,分享给其它高校使用,大大降低建设经费,提高系统的使用率。
7 结束语
智慧校园建设工程是一个庞大的工程,也是当前各个高校开展得热火朝天的项目。如何保证智慧校园建设成功,本文提出了一套严密的方法,供大家借鉴。
参考文献:
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【关键词】云计算 物联网 运营平台
信息技术的快速发展,促使云计算与物联网成为业界与社会共同关注的重点。自计算机与网络快速发展后,物联网被认为是信息产业技术发展的新浪潮,同时也是信息技术快速发展的必然趋势。电信运营商就物联网的认识局限于特定的终端领域,利用无线或有线的方式,推进机器与机器、人与机器之间的信息交流。通过这种信息交流形式,从而可以调控生产过程、采集远程数据、运程诊断以及调度指挥。而云计算具有的多用户、虚拟化、高可靠性以及超大规模的特点,满足物联网智能化与规模化的发展需要。因此,将云计算引入到物联网平台运营平台的建设中具有重要的意义。
1 物联网的概述
实际上,物联网是一种经过特殊程序制作而成的感应器。在进行微处理后,分析非常态数据。经过3G、Zigbee协议、RFID射频技术、GPRS、TCP/IP协议等不同方式来进行数据传输。而这种数据的传输,需要在相关协议的基础上,将物语互联网相互连接起来,这样就能够实现信息交换与沟通。这样一种模式其实就是从智能化进行识别、定位、监控、管理以及跟踪等一种网络体系。说的简单一点其实就是保持物物相连。物联网是在互联网基础上,不断延伸和扩展。这样用户在使用的时候就可以延伸和扩展相应的物品,并相互交流信息。从实际中可以了解到,物联网的应用已经深入到各个领域中。但由于正处于起步阶段,扩展的规模并不是非常大。
2 云计算
关于云计算的定义,存在很多种说法。从专业的角度上来说,云计算就应当是将动态化、容易扩展且已经被虚拟化的计算资源利用互联网而提供的一种服务。云计算的几项关键性技术主要包括,首先,虚拟化技术。利用虚拟化技术,用户就可以替换物力资源,产生一种与物力资源具有相同功能的虚拟资源。而这种虚拟资源并不局限于实际的物理资源上,可能会跨越不同的物理资源,但是用户在使用的时候无需了解的过于透彻。根据对象的不同,有存储虚拟化、应用虚拟化以及操作系统虚拟化之分。其次,弹性规模扩展技术。通过云计算,可以为用户提供相对较大的资源,根据使用不同,负载周期的不同,可以对所应用的资源进行动态化的伸缩,采取这样的方式可以明显提高资源的利用率。再次,分布式存储技术。在云计算环境中,分布式存储技术可以满足单台服务器难以满足的存储性要求。该技术一项最为明显的特点就是存储的资源可以抽象表示与统一化的管理,且可以保证存储数据的安全性与可靠性。最后,分布式计算技术。Mapreduce编程模型是云计算最为典型的分布式计算模式。利用这种模式可以明显提高数据的处理能力。另外还有一种就是多租户技术。这种技术指的是大量的用户可以共同使用软硬件资源,根据用户的需要使用资源,优化配置软件服务,同时还不影响其他用户的使用。
3 基于云计算物联网运营平台的构建
3.1 设计物联网运营平台体系
在设计物联网运营平台体系的时候,应当充分考虑云计算的各项特点,并将其合理的应用到物联网运营平台中。但设计体系结构的时候,必须注意这么几方面问题。第一,云基础设施。借助虚拟化技术,促使不用行业的用户或者是同行业的不同用户在物联网运营平台上达到资源共享的目的。实现资源共享,可有效节约存储空间,不同用户可共用虚拟储存池,
3.2 云平台
云平台是物联网运营的关键。云平台可借助分布式计算、分布式存储以及各项虚拟技术增加数据处理能力,提高数据分析能力,这样就能够极大的满足数据实用性与实时性要求。
3.3 云应用
通过云应用,可以实现行业上的不同业务程序。而这也可以作为物联网运营平台的构成部分,合并在一起就能够形成第三行业应用平台。借助虚拟化技术,可保证不同用户在物联网上资源共享。最后,云管理。采用弹性资源收缩机制,用户在使用的时候,运营商会随着时间的变化计算其使用的资源,而这种计算需要借助云平台得以实现。
3.4 建立物联网运营平台
电信运营商在建设物联网运营平台的时候,难以一步到位。
第一,从无线传输通道、监控功能以及网络节点配置方面入手,在应用商、传感器厂商相互配合,可以为用户提供功能强大的物联网。但是物联网运营平台的建设必须实在云基础设施基础上形成。唯有如此,保证虚拟技术,小规模建设成本可有效降低。第二,找准突破口,延伸网络节点配置与监控功能。利用云计算,可以形成行业计算模型,并产生对外服务。当然,还可以与供应商相互合作。在相关供应商的支持下可开发云应用,并将各项功能集中到云平台上,实现物联网运营平台的建设。第四,拓展云应用范围,优化云服务平台与模型,提高物联网云管理能力。经过这一系列的措施,可有效增加物联网运营平处理数量。事实上,此项操作程序较为复杂,在物联网应用范围逐步扩大的过程中,用户数量也在持续增加。物联网运营平台在云计算基础上形成,已经成为一种趋势,且云计算在此过程中发挥的作用越来越明显,并充分发挥电信运营商在物联网产业发展中的作用,推进物联网的发展,带动信息技术的发展。
4 结语
通信网路应用领域逐渐拓宽,应用技术越来越成熟的情况下,设备与物质逐渐加入其中,且逐步的壮大。保持着人与自然之间沟通,就有助于沟通交流的智能化。将云计算作为基础,物联网运营平台的构建,是一种必然趋势。且物联网必然是信息技术后期发展的趋势。
参考文献
[1]褚谨文,王艺.从电信运营角度看物联网的总体架构和发展[J].电信科学,2010,14(4):21-25.
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关键词:云计算;物联网技术;研究
从当前我国社会发展情况来看,随着近些年我国经济发展形势的转变以及信息化发展速度的提升,各行业领域的信息化发展程度已经逐渐成为影响我国经济发展的重要因素。这一情况的存在,使得物联网和云计算这两大技术在经济发展过程中的重要性也不断提升。因此,为了可以进一步推动我国社会经济的稳定发展,为我国行业产业信息化建设提供一定的推动力,促进物联网与云计算这两大信息技术融合发展,已经成为当前信息技术发展的必然趋势。
1物联网技术的种类
1.1射频识别
在物联网这一信息系统中,处于最前端的就是感知层,这一网络层面主要负责的工作内容就是感知现实和虚拟世界中存在的相关信息。当物联网系统需要感知现实社会中存在的具体物体时,就需要对现实世界中存在的每一物体进行识别以标识,以便有效区分不同的物体。无线射频识别作为现代社会一种可以借助射频信号来自动识别不同的物体并获取到同该物体相关信息的重要技术,其在使用期间不仅可以完全依靠自动和智能的性能完成全部工作,还可以适应多种感知场景。因此,在物联网系统中,该项技术属于一种高效的感知手段,是物联网系统建立感知层的重要支撑技术。
1.2传感器与传感网
所谓传感器,主要指的是一种拥有检测和感受相关信息数据功能的设备,该设备在运行过程中可以通过自身具有的一定规律将检测到的信息数据转换成为一种可以被使用的信号原件或者是装置,其主要的作用就是可以将检测到的各种信号转变成与之相应的电信号,使得物联网系统自主控制和测试功能可以有效实现。传感网指的是一种将各种类型的信息传感设备同互联网结合到一起后形成的一种大型的网络体系,该网络体系能够让各类型的物品都可以被有效地控制和感知,使得物联网系统内容可以形成一个相对完整的信息数据服务体系。
1.3嵌入式系统
对于物联网本身来讲,要想促使物物相连的服务目标得以实现,不仅需要具有获取每个事物相关信息的能力,还需要拥有操作和控制不同事物的能力。物联网的这一目标要想顺利实现,就需要在其内部相连的各个物体中嵌入智能化的系统构建。因此,以嵌入式技术构成的嵌入式系统便成为物联网技术中各种具体功能可以被真正实现的主要支撑技术。所谓的嵌入式系统,其本身属于一种用来监视和控制相关机器设备的重要装置,从本质上来看,该装置属于硬件和软件的结合体。
2物联网系统融合云计算技术的原因
物联网技术的发展之所以需要依靠云计算技术的支撑主要是受几方面因素的影响:第一,应用了云计算的物联网可以拥有极高的成本优势。一直以来,IT基础设备成本都是影响物联网系统应用发展的重要因素,而云计算具有的高效的资源利用率不仅可以有效地节约物联网在此方面的开销,还可以提升物联网系统的管理成本,从而使其在信息技术不断发展的今天拥有极高的市场竞争优势。第二,云计算技术的融合可以提升物联网存储和计算等核心技术优势。由于物联网系统本身的功能性相对较大,所以其对于技术手段的要求也相对较高,并且,在物联网系统中拥有着众多的使用对象和信息数据,这使得其在运行的过程中需要巨大、高效的信息数据存储和计算技术作为发展的依托,而云计算技术在这2方面具有的巨大优势可以很好地满足物联网在此方面的发展需求。
3以云技术算为基础的物联网技术发展情况
3.1物联网和云计算技术的分阶段融合
就这两大技术实际融合情况来看,其主要可以分为3个阶段:第一阶段,结合云计算和物联网系统不仅可以获取到更多以前无法获得或者是获得难度较高的隐形信息数据,还可以依靠云计算技术自身具备的巨大、高效的存储和计算能力对各类型生产流程的状态做出更好的反映,以便及时满足不同终端用户的各类型需求。并且,结合云计算后,物联网系统可以实现信息数据的集中化管理,通过对数据信息详细的分析,以及总结相关的研究结论,使得自身相关体制可以得到不断的调整和优化。第二阶段,该阶段物联网是以管理和使用信息作为重点工作内容,以优化生产方式作为主要工作目标的。融入了云计算的物联网技术智能性得到了极大的提升,这使得其自动监控各个生产环节以及对生产工作进行远程调度的目标得以有效实现,从而促进了我国相关产业自动化、集中化的生产目标的实现。此外,通过利用云计算具有的高效的计算功能,还可以有效减少人为控制的误差,提升生产控制管理工作的精确度。第三阶段,该阶段属于两大技术的完全融合,这一融合目标的完成,使得物联网系统创新服务模式和应用领域的目标得以实现,新产生的物联网技术,不仅为应用该系统企业重构和升级企业产业体系提供了极大的推动力,还推动了新技术的产生,使得企业的生产模式得到了有效的更新。
3.2物联网平台技术的创新
通过对云计算技术以及物联网系统的分析和研究可以发现,融合了云计算技术后的物联网平台拥有了更多的控制和管理技术。其主要分为几类:第一,云计算的基础设施。该设施主要包括了大型的集群设备、传感网以及分布式的信息数据存系统,这些云计算基础设施的融合,为物联网系统平台的建设提供了新的控制基础。第二,物联网系统的存储平台。该平台在日常工作过程中主要存储的是存在于物联网系统内部的信息数据,使得用户共享虚拟信息存储池的目标得以实现。第三,物联网的云应用平台。该平台主要进行的是交换数据的相关操作,相关人员可以通过控制该平台来完成计算和处理数据等相关工作,从而使得物联网技术的作用得以充分发挥出来。第四,物联网的管理平台。该平台系统主要负责监控整个物联网内信息的运行情况,保证物联网系统中所有的信息数据都可以顺利完成交换工作,为该系统数据运行的安全和可靠性提供更大的保障。此外,该平台融合云计算技术之后,还可以实现对系统数据的实时监控,为物联网系统营造出良好的信息数据交换环境。
3.3新物联网系统的模式分类
无论是云计算还是物联网技术,其自身在信息数据的处理和管理方面都具有极大的优势,将二者结合更是可以将这种优势扩大,如果对结合了云计算技术的新物联网技术层面进行划分的话,其主要可以被分为2种模式:第一,一个控制中心、多个终端模式。该模式分布的范围相对较小,模式内物联网的所有终端都是以云中心作为处理信息数据的中心系统,所有终端获得的信息数据都由云中心进行统一的存储与处理后,再由云中心提供的统一的信息界面供用户查看和操作。该类型的云中心具有海量存储、分级管理以及统一界面等功能,可以为人们的日常生活提供一定的便利,所以可以应用在家庭、小区和一些公共设施的监控工作中。第二,多个中心、多个终端模式。此模式处理信息的安全性相对较高,所以,适用于大型的企业事业单位。并且,一些需要将所获得的信息数据实时共享给终端用户的企业单位使用的也是此种物联网运行模式。从该模式的结构类型来看,保证其能够正常运行最重要的一点就是云中心必须包含私有云和公共云2个类型的云形式,且这2个云形式之间网络的互联不会存在任何类型的障碍。这样一来,就可以使得部分终端用户对于物联网系统中信息数据提出的高安全性的要求得以满足。