网络的未来：信息环的泛在部署

【原创声明】

作者：王一鸣

来源：物联江湖（iot521）

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任何一种信息系统的价值，都在于“信息价值环路”。在技术层面，“信息环”的构建一直处在变动和发展的状态中。当我们对实现“信息环”的技术进行抽象化地理解，便能从信息环的发展趋势中看到网络的未来。

文前注释：

本文涉及内容较多，有许多概念在我此前的文章中有所提及。我将其中比较重要的关键字进行了罗列，如读者需要加深理解，可进一步阅读我此前的文章：

在前文中提到，共享应用解耦了信息环，通过云端的服务平台作为应用的功能锚点，通过激励环和执行环，来提供智能产品的租赁服务。对控制环的解耦，使得“人得所需，物得其用”，企业能够通过平台掌控资产，并向用户临时提供物品的使用权。人与物之间能够灵活地建立连接和传递信息，成就了“共享”的商业模式。

在云端平台的信息集中化，确实方便了企业管理其资产。而由于其执行环距离较长，执行指令传递的时延较高，也容易在信息传递的中途出现差错。所以云端管理的方式并不适用于传送过于复杂的指令，及接收详细的操作反馈，以实现复杂的业务逻辑。这影响了终端在业务场景中的适应性。

在边缘网络中部署边缘计算（服务平台），让应用的功能锚点“落在”终端的近处。服务“贴近”终端，使得执行环尽可能的缩短，提高了信息交互的效率，降低时延，加强容错能力，并增加通信连接的灵活性。边缘服务可以通过边缘网关，向互联网提供应用入口，承担云端服务平台一部分的功能（主要是现场操控类应用的接口，或是具有本地化特征的应用：例如某栋楼宇中的室内定位服务）。

云端的物联网服务平台将一部分“前线”任务交由边缘服务平台来完成。在部分应用的流程中，云端的服务平台不再参与信息的交互，而由边缘服务全权代理完成。

边缘服务改变了“激励环-执行环”的单一形态，而分成了多种情况：

A、通过互联网获取边缘服务

用户端通过互联网，直接和边缘网络中的服务器建立激励环，并由边缘服务通过执行环控制物联网终端。

B、边缘网络内获取服务

用户端漫游在边缘网络内，可以通过接入边缘网络，直接和边缘服务建立激励环，控制物联网终端。在这种操控模型中，用户端、边缘服务器、设备终端完全摆脱了云端的约束，独立形成边缘应用。这种模式不受云端拥塞和故障影响，既增加了应用的健壮性，也减轻了云端信息处理的负担。

C、原M2M模式：通过云端获取服务。

边缘服务部署，并不意味着云端就一定失去了控制权，在边缘服务失效或其它紧急情况下，云端仍旧具有终端控制的最高权限。

用户可以使用互联网终端，通过云端平台向终端发出控制指令。激励环在用户端（例如手机）到平台之间的互联网中建立，平台则通过M2M式的连接直接和设备终端建立执行环。此外，企业自有的应用也可以直接建立执行环，控制管理他的设备终端。

D、对原M2M模式的改良：云端通过边缘获取服务。

云端采用直联终端的方式，可以满足轻简的信息控制需求。但是，它并没有边缘服务的交互便利，对于复杂的操作，或有力不从心之处。所以，当云端掌握控制权的时候，边缘服务任然可以帮助云端实现对终端的智能化操作：即将“执行环”解耦成多个“激励”或“执行”环。

云端将控制“目标”告知边缘服务，边缘服务就根据“目标”调用资源，在不间断的信息（服务端负责“指挥”，终端负责“反馈”）交互中，对终端进行复杂的操控。

例如在一家酒店内，云端要求一台清洁机器A从一楼坐电梯去二楼，它只要将 “A移动到酒店二楼”的“目标”传达给边缘服务平台，边缘平台就会用酒店内的视频摄像观察A的实际位置，并指挥A前进、后退、左右转向进入同样受控的电梯，而后再驶出电梯。

这种方式解决了远端实现复杂操控的难题，也减轻了核心网络中交互的信息量。

E、边缘即是终端：终端自身具备功能锚点。

一部分具有强大的信息处理能力的终端，具有使自身成为互联网服务平台的潜质。当高度智能化的终端设备，装配丰富的传感器/执行器等电子元件，并且具有复杂的机械构造，它们就能够像一个独立服务平台一样控制自身部件，以目标决策行为，根据环境变化调整举措，以及直接向互联网用户提供服务。

例如：智能汽车、手机、个人电脑等、智能机器人。当然，就目前而言，这样具有很高环境适应能力、能够完全自主决策并对外服务的物联网设备还并未出现，在此就不过多讨论了。

以上只是介绍了物联网场景中典型的信息环（激励环、执行环等）部署情况。在实际应用中，开发者可以根据应用的需求和条件，通过对较长信息环的解藕，构建连接关系更为复杂的控制环路。

例如，可以将激励环在云端拆解，分成多个同步的激励环，请求多个边缘服务完成多物联网终端协同参与的“联合行动”。也可以在云端不参与的情况，由边缘应用通过边缘服务直接通信（边缘服务之间直联）并构建信息环，建立相互服务的通道。

信息环多元化的形态，基于计算能力的泛在部署，使得应用亦可以“分布式”地建立信息环（连接）。

各种信息化能力在原垂直应用（终端-云端直联）中解藕并开放，形成信息服务的生态群，使得信息环可以灵活构建：直接“落地”操控（脱离云端在边缘构建），或将“云端-终端”的控制执行环路进行解耦。

一方面，对于应用的开发者而言，信息环的长度缩短了，更利于灵活部署和分段开发。另一方面，应用主体之间能够通过智能，传递“简单”信息，而实现“复杂”的操作。

就像人与人之间的交流一样，采用“语义化”、简洁的信息交互，能够极大的提升通信的效率。在边缘网络中，具备智能的终端、边缘服务，在靠近数据源的地方先将海量数据提炼归纳出高价值的关键信息，并使用公开化的物联网词汇组织成“句”，再传递给其它“感兴趣”的应用端设备；网络设备通过应用层的智慧，尽量浓缩数据，传递关键信息，大幅度地减少核心网络的压力。

当信息环由大变小，由少变多，一个开放的、互服务的、市场化的社交网络便会成型。（可以预见，在未来，边缘计算会有一个成长的高峰期。）

1、网络转型是信息技术的组合进化

未来网络的发展动力，源自应用需求的变化。随着物联网应用从轻简到繁杂，从相对独立到互惠互利，从服务集中到随处可取，网络不仅要满足“量”的增长，还要逐步从采集型（网络接入）、传递型（端到端连接）向解释型（面向应用层的差异化服务）、分布式（分段建立信息环，多点对多点）的方向转型。

从趋势来看，要解决未来网络发展的矛盾、实现转型，并是不仅仅依靠自身优化就能实现的（网络协议优化、终端接入改进、网络结构调整、以及通过添加设备进行网络扩容），还需要从其它信息技术找寻转型的力量：软件工业、计算科学（数学）、各行业技术经验等。从技术元素的角度来看，未来网络的瓶颈需要信息技术“全体的组合进化”来解决，并将关注力从数据的“汇聚流”转移到数据的“价值流”上去。

（网络的转型目标:在实现数据汇聚同时完成价值提升）

2 物联网是三要素“感知、连接、智能”的深化融合

各种信息技术相互嵌入、深度融合是为了系统性地解决彼此面临的发展问题。信息技术的“融合”，是为了迎接各类物联网应用对网络的差异化需求。

网络，成就了计算的分布式部署，实现计算的专业分工、虚拟化并建立相互服务的桥梁；同时连接万物聚集感知信息，让自然界中不断演化的信息在数字世界留下痕迹。

智能，从对感知的洞察中，发现应用价值和新颖的自然效应，帮助感知系统提升信息采集效率；通过智能的应用，在网络传递过程中实现信息升值，以此提高传送效率，并适应业务不断变化的需求

感知，促进智能（算法）的升华，使得现实世界的数字化映射更为精准；结合应用，形成公共语言（标准化的传感类型），使得网络设备能够理解应用层信息，并高效转发。

3.物联网网络的新结构特性

在原有网络的基础上，引入边缘网络，改良网络整体的结构，使得“信息环”由大变小、由少变多，更有利于于其它各种信息技术（特别是计算领域的技术）的嵌入和发挥。

边缘网络相对独立的搭建，使得相邻终端间的连接更为灵活，局域组网更为便捷和自动化。系统集成商、终端厂商以及软件厂商，可以根据应用需要，二次开发边缘网络的网络协议，以增加边缘网络对应用的适应性。

同时，边缘网络节点的“升级”（例如边缘网关具备应用层功能）使得网络成为一个对应用“敏感”的系统，让输出的数据流具有更多的信息价值。边缘网络中计算能力的部署，使得连接可以分段进行，信息环在解耦后能够灵活地部署，分布式地实现应用逻辑，并且使得交互的信息更具有价值，乃至使用完全抽象化的词汇（类似人类语言）来交流应用需求和操作反馈。

所以我认为，计算服务和信息环的泛在部署，对信息价值提炼的强度最大，是物联网发展后期的关键点之一。

4.物联网的两层组网结构：核心网络&边缘网络

核心网络：具有标准、可靠、开放的特性，以对等连接（IP协议）为主；

边缘网络：具有灵活、多态、可自定义的特性，满足应用不同的连接需求，构建本地化的信息服务目录。

物联网形成两层的构架（实际部署可以超过2层），使得信息转发、应用交互具备了智能化的网络决策能力。在信息环“环环相扣”的信息传递过程中，中间节点可以对应用中抽象的信息保持敏感，在数据流动、汇聚的过程中实现信息价值的萃取。

数据不再是完整不变的从终端传送到云端，而是可以在中间过程中实现压缩、过滤、去重（去掉重复内容）、合并、提炼等价值提升的操作。

分层也使得网络可以朝多远灵活的方向发展，支持消息分段传递，满足各种不同类型的链接质量需求（QOS）。

网络朝着多层次的结构发展，会促成信息行业的产业链形成新的分工和业务。平台服务部分功能落地到边缘网络中、以及信息环的解耦，使得产业链上下游企业、公司内部的技术团队在开发、运营的技术分工上也能够实现解耦，形成新的商业合作模式。

“网络转型”处在整个信息技术转型进化的大背景之下，网络将成为信息技术转型的支持者，也会成为其中的受益者。技术组合进化带来聚能效应，以形成更高层次的信息技术（智能）。网络组网的分层、长连接的分段、信息环的解耦使得网络更有“内涵”，这令智能化的设备更易于沟通和相互服务，从而形成一个正真意义上的“社交型”的物联网络。

文：王一鸣

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