本文是這個多部分系列文章的第一部分， 這個系列文章旨在解決對支援物聯網（IoT）的單一語義資料模型（single semantic data model）和架構的需求， 以及企業和消費者的數字轉型的需求。 這種模式必須能夠簡單可擴展， 以實現隨插即用的互通性以及被跨行業的普遍採用。
圖1、實現廣泛的物聯網（IoT）應用之間的互通性
物聯網（IoT）網路的抽象層以及互通性程度互通性或者說電腦系統或者軟體之間交換或者利用資訊的能力是對參與當今資訊經濟活動的所有設備的要求。 傳統上， 互通性主要在網路通信的上下文環境中定義的。 但是， 隨著數以百萬計的設備在智慧家居和樓宇自動化， 智慧能源和零售業， 醫療保健和交通等領域的連接， 現在需要更廣泛的定義來考慮互通性對系統到系統（ system-to-system）性能的跨領域影響。
也許最著名的一個定義網路互通性框架的例子是由開放系統互相連線（OSI：Open System Interconnection）模型提供的架構，
圖2、 OSI模型概述了促進電信和計算網路互通性的七個抽象層。
雖然OSI模型的每個抽象層有助於實現整體網路的互通性， 但每個抽象層都通過解決維吉尼亞建模分析和模擬中心（Virginia Modeling Analysis and Simulation Center）的概念互通性模型（LCIM： Levels of Conceptual Interoperability Model）等級中所定義的三類互通性之一來實現的。 這三個類別的互通性模型分別是技術互通性（ technical interoperability）， 語法互通性（syntactic interoperability）以及語義互通性（semantic interoperability）：
圖3：互通性概念模型的層次
技術互通性（technical interoperability）是網路交換任何原始資訊的基本能力。 技術互通性由較低級別的OSI堆疊（第1-4層）進行管理， 這些層定義了在網路上的節點之間可靠地發送和接收資料的基礎設施。
邏輯（語法）互通性（Syntactic interoperability）或者說在兩個或者多個機器之間交換結構化資料的能力通常由OSI模型的層5和6來處理。 在這裡， 諸如XML和JSON之類的標準資料格式提供語法， 允許系統識別正在發送或者接收的資料類型。
語義互通性（semantic interoperability）使得系統能夠以上下文環境的方式（通常通過使用中繼資料（metadata））來解釋結構化資料的含義， 並且是在OSI堆疊的第7層中實現。
在OSI框架中， 每個抽象層的正確實現都會有助於瀑布式的互通性， 技術互通性能夠支援實現邏輯（語法）互通性（Syntactic interoperability）， 從而實現語義互通性（semantic interoperability）。 技術互通性目前在多域通信網路中得到了很好的理解和標準化， 這樣使得將語法層（syntactic layer）和語義層（semantic layer）作為實現真正可交互操作的機器對機器（M2M， machine-to-machine）資料通信的需要解決的關鍵點。
從句法（語法）（Syntactic Interoperability）到語義交互操作的過渡OSI模型的第1至第4層提供了一套基於互聯網協定（IP）的網路基礎設施技術， 句法和語義的互通性通常依賴於基於行業特定格式和協議的優化， 基於手邊有待處理的系統和資料的類型。 而對現有網路基礎設施的數十億美元投資以支持這些垂直細分市場中的M2M通信使這個事實進一步複雜化了。
為了促進廣泛的語法互通性，在這些情況下，工業互聯網聯盟（IIC：Industrial Internet Consortium ，https://www.iiconsortium.org/）最近發表了“工業互聯網連接框架”或IICF （IICF，Industrial Internet Connectivity Framework；參見https://www.iiconsortium.org/pdf/IIC_PUB_G5_V1.0_PB_20170228.pdf）。 IICF通過組合表示成（Presentation）和會話（Session層）（即OSI的層5和6）來重新定義傳統的OSI模型，以提供所有必要的機制來“促進資料如何明確地被端點結構化和解析”（圖2）。跨行業語法互通性由一組“核心連接標準（core connectivity standards）”（目前是資料分佈服務（DDS，Data Distribution Service，http://opendds.org/），OPC統一架構（OPC-UA，http://www.matrikonopc.cn/opc-ua/），oneM2M（http://www.onem2m.org/）和Web服務（web services，http://baike.baidu.com/item/web%20services））通過提出的一組標準化閘道來支持的。
圖3、工業互聯網聯盟（IIC）的連接框架層為實現不同系統和領域的語法互通性提供了基礎。
IICF框架層允許在不同服務品質（QoS）級別的應用程式之間傳輸狀態，事件和資料流程。這種體系結構充分滿足了語法互通性的要求。
圖4：連接是工業互聯網參考架構中的橫切功能
圖4：連接是工業互聯網參考架構中的橫切功能。它提供了在功能域（控制，操作，資訊，應用，業務）內部和跨功能域之間的參與者之間交換資料的能力
除了IICF的語法交互操作層之外，還有資訊層（OSI模型中的應用層），其中語義互通性尚未被指定。這裡發生的分散式資料管理和互通性依賴於兩台或者多台機器之間的指定本體，以自動和準確地解釋交換資料的含義（上下文環境）並將其應用於有價值的端點。根據IICF語法互通性的方法，本體論必須考慮不同系統和環境之間的中繼資料交換。它代表了連接系統之間最高的互通性。
幾個行業組織已經努力實施涵蓋盡可能廣泛的行業和系統的語義資料模型（semantic data models ）（資訊模型，information models）。這些聯盟組織包括物件管理組（OMG，Object Management Group (OMG)，http://www.omg.org/），IPSO聯盟（ IPSO Alliance，https://www.ipso-alliance.org/），開放連接基金會（OCF，Open Connectivity Foundation (OCF),https://openconnectivity.org/），開放組（Open Group，http://www.opengroup.org/），zigbee（zigbee alliance，http://www.zigbee.org/），全球標準1（GS1，Global Standards 1 ，https://www.gs1.org/），Schema.org（http://schema.org/），Project Haystack（http://www.project-haystack.org/）等。然而，它們在實現適用於廣泛的跨行業應用場景的語義資料方案（semantic data schemes）方面基本上都並不成功，因為它們的經驗傾向於基於狹隘細分的技術或者行業領域中。
圖5、行業組織根據自己的立場定義了各種互通性
以下文章系列描述了如何利用上面各個行業組織定義的每種方法的最佳屬性來實現跨多個行業和環境的可擴展的語義互通性（semantic interoperability）。
（完）
為了促進廣泛的語法互通性，在這些情況下，工業互聯網聯盟（IIC：Industrial Internet Consortium ，https://www.iiconsortium.org/）最近發表了“工業互聯網連接框架”或IICF （IICF，Industrial Internet Connectivity Framework；參見https://www.iiconsortium.org/pdf/IIC_PUB_G5_V1.0_PB_20170228.pdf）。 IICF通過組合表示成（Presentation）和會話（Session層）（即OSI的層5和6）來重新定義傳統的OSI模型，以提供所有必要的機制來“促進資料如何明確地被端點結構化和解析”（圖2）。跨行業語法互通性由一組“核心連接標準（core connectivity standards）”（目前是資料分佈服務（DDS，Data Distribution Service，http://opendds.org/），OPC統一架構（OPC-UA，http://www.matrikonopc.cn/opc-ua/），oneM2M（http://www.onem2m.org/）和Web服務（web services，http://baike.baidu.com/item/web%20services））通過提出的一組標準化閘道來支持的。
圖3、工業互聯網聯盟（IIC）的連接框架層為實現不同系統和領域的語法互通性提供了基礎。
IICF框架層允許在不同服務品質（QoS）級別的應用程式之間傳輸狀態，事件和資料流程。這種體系結構充分滿足了語法互通性的要求。
圖4：連接是工業互聯網參考架構中的橫切功能
圖4：連接是工業互聯網參考架構中的橫切功能。它提供了在功能域（控制，操作，資訊，應用，業務）內部和跨功能域之間的參與者之間交換資料的能力
除了IICF的語法交互操作層之外，還有資訊層（OSI模型中的應用層），其中語義互通性尚未被指定。這裡發生的分散式資料管理和互通性依賴於兩台或者多台機器之間的指定本體，以自動和準確地解釋交換資料的含義（上下文環境）並將其應用於有價值的端點。根據IICF語法互通性的方法，本體論必須考慮不同系統和環境之間的中繼資料交換。它代表了連接系統之間最高的互通性。
幾個行業組織已經努力實施涵蓋盡可能廣泛的行業和系統的語義資料模型（semantic data models ）（資訊模型，information models）。這些聯盟組織包括物件管理組（OMG，Object Management Group (OMG)，http://www.omg.org/），IPSO聯盟（ IPSO Alliance，https://www.ipso-alliance.org/），開放連接基金會（OCF，Open Connectivity Foundation (OCF),https://openconnectivity.org/），開放組（Open Group，http://www.opengroup.org/），zigbee（zigbee alliance，http://www.zigbee.org/），全球標準1（GS1，Global Standards 1 ，https://www.gs1.org/），Schema.org（http://schema.org/），Project Haystack（http://www.project-haystack.org/）等。然而，它們在實現適用於廣泛的跨行業應用場景的語義資料方案（semantic data schemes）方面基本上都並不成功，因為它們的經驗傾向於基於狹隘細分的技術或者行業領域中。
圖5、行業組織根據自己的立場定義了各種互通性
以下文章系列描述了如何利用上面各個行業組織定義的每種方法的最佳屬性來實現跨多個行業和環境的可擴展的語義互通性（semantic interoperability）。
（完）