美国能源部发布智能照明系列报告-背景篇

　　今年10月，美国能源部(DOE)发布了有关智能照明的系列报告。作为该系列报告的第一部分，通讯协议应用程序接口(API)互操作性的重要性首先被提及。DOE在本篇报告中评估了多家厂商的通讯协议接口并针对互操作性进行了模拟实验。

　　背景

　　随着物联网技术(IoT)的发展，照明技术与之相结合而诞生的智能照明系统通过结合传感器、控制器以及网络接口实现了智能控制的需求。

　　根据DOE统计的数据表明，2015年美国的LED灯具安装量达到了4.24亿台，并预测到2020年为止，这个数字将达到27.4亿台。同时预测了整个IoT设备的安装量也会从2015年的4.9亿台上升到20.8亿台。这两组数据也同时证明了智能照明市场的前景。

　　除此之外，DOE认为互联互通才应该是物联网、智能照明的主要推动力。大约40%的潜在经济价值来自于互联互通。但是目前由于处于发展的初期阶段，众多厂商都在开发不同的通讯协议接口，因此，本次DOE主要的目的是针对互操作性能进行评估。

　　互操作(interoperability)定义

　　参照欧洲物联网研究机构(IERC)的定义，物联网的互操作性被简单的归为两个或者多个系统或组件互相交换数据的特性。抛开这个定义来看，互操作性(interoperability)首先要与互换性(interchangeability)与兼容性(compatibility)做出区分。互换性更多的是指代物理方面的系统组件更换，而兼容性则是指代在相同的物理环境中的适应性。

　　然而DOE认为互操作性更多的是在不同的软件、操作系统、网络通信硬件、以及协议之间的进行通信处理理解的能力(图1)。

　　图1 三种不同概念的通信互操作性：1.语义层面(Semantic interoperability)、2.语法层面(Syntactic interoperability)、3.技术层面(Technical interoperability)
 

　　互操作性(interoperability)框架

　　通常来讲，应用层的互操作性框架都定义为数据如何的处理和理解。但是更多的情况是分为信息模型(IM)和数据模型(DM)两大类(图2)。国际互联网工程任务组(IETF)将信息模型定义为一种针对除了底层结构、接口或者协议的抽象对象的概念模型。数据模型则被定义为与之相反的结构，一种针对底层结构并且包括了具体实施细节的模型。

　　图2 信息模型与数据模型

　　目前，应用层的协议相对比较繁多，下表简要的描述了目前的几种主流协议。