隨著連接的傳感器和移動設備數(shù)量的增加，IoT體系結構必須發(fā)展。當今的IT架構根本無法與IoT設備生成的數(shù)據(jù)量相匹配，并且無法維持傳輸和處理數(shù)據(jù)所需的處理能力。保持同步的唯一方法是將邊緣計算與IoT架構集成在一起。

 

邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構將網(wǎng)絡連接從集中式資源轉(zhuǎn)移到資源、通信和傳統(tǒng)處理上，這些資源更靠近生成數(shù)據(jù)的設備，以維持數(shù)據(jù)量和速度。走向邊緣的重點是整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級和優(yōu)化。

 

這種類型的架構可在IoT網(wǎng)絡上分布智能，以提高性能、帶寬、效率、可靠性和安全性。

 

什么是邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構?

 

邊緣計算是一種分布式IT體系結構，在該體系結構中，處理數(shù)據(jù)時應盡可能靠近原始數(shù)據(jù)源。在物聯(lián)網(wǎng)架構中，這意味著要處理更靠近物聯(lián)網(wǎng)硬件的數(shù)據(jù)，而不是將其發(fā)送到云或本地數(shù)據(jù)中心進行處理。

 

邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構涵蓋了從系統(tǒng)端點(包括設備、傳感器、執(zhí)行器和設備)到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的所有內(nèi)容。網(wǎng)關是IoT網(wǎng)絡的通信中心。在網(wǎng)關將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云或本地網(wǎng)絡之前，它執(zhí)行網(wǎng)絡的關鍵功能，例如傳感器數(shù)據(jù)聚合、傳感器協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換以及傳感器數(shù)據(jù)處理。

 

鑒于最近幾年IoT設備部署的爆炸式增長，擁有正確的IoT架構是高可用性和高性能IoT網(wǎng)絡的關鍵部分。

 

適當?shù)倪吘壩锫?lián)網(wǎng)架構的重要性

 

物聯(lián)網(wǎng)設備會生成大量數(shù)據(jù)，并要求流程在毫秒內(nèi)執(zhí)行。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，當今大約有10%的企業(yè)生成數(shù)據(jù)是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心或云外部創(chuàng)建和處理的。預計到2025年，這一數(shù)字將達到75%。 IDC注意到了類似的趨勢，并相信到2025年全球數(shù)據(jù)領域?qū)⒃鲩L到175 ZB。

 

在連接物聯(lián)網(wǎng)的辦公樓環(huán)境中，成千上萬個傳感器監(jiān)控溫度、光、噪聲、空氣質(zhì)量和安全系統(tǒng)。關鍵系統(tǒng)中的執(zhí)行器會響應傳感器檢測到的變化，以關閉和打開照明燈，打開安全門或根據(jù)外部天氣調(diào)整HVAC系統(tǒng)。每個物聯(lián)網(wǎng)設備和執(zhí)行器都可以使用不同的協(xié)議(例如Wi-Fi、藍牙、串行端口、消息隊列遙測傳輸(MQTT)或Zigbee)連接到網(wǎng)絡，并且可能具有不同的管理和安全模型。

 

結構完善的邊緣物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡可以處理來自所有設備以及部分數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)流入。但是，某些功能(例如打開安全門)無法等待數(shù)據(jù)從IoT設備到基于云的應用或數(shù)據(jù)中心的往返時間。其他邊緣設備(例如不經(jīng)常使用的低功耗控制器)無法分析收集到的數(shù)據(jù)，因為它們?nèi)狈τ嬎隳芰Γ渌O備卻會生成大量數(shù)據(jù)，以至于無法以其原始形式有價值。

 

適當?shù)倪吘壩锫?lián)網(wǎng)架構的好處

 

實施良好的邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構可減少系統(tǒng)的整體延遲，從而提高高使用率應用和設備的性能。它還可以減少IoT網(wǎng)絡與其他服務或網(wǎng)絡部分(例如云)之間的體系結構集成點的數(shù)據(jù)和通信瓶頸，因此它可以按照當今員工和客戶的需求運行。

 

• 適當?shù)倪吘壩锫?lián)網(wǎng)架構還可以幫助組織：

 

• 快速有效地部署物聯(lián)網(wǎng)項目;

 

• 降低整體物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的安全風險;

 

• 在技術堆棧中水平和垂直擴展IoT項目;

 

• 將新的處理技術(例如機器學習和AI)添加到IoT網(wǎng)絡。

 

這并不是說部署邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構將適用于每個組織。在沒有足夠的安全性或IT基礎設施策略的情況下實施該技術的組織將難以跟上并可能帶來比其解決的風險更大的風險。

 

IT專業(yè)人員和技術領導者必須學會利用當今部署的破壞性技術來應對競爭的業(yè)務目標。 Gartner高級總監(jiān)Ross Winser表示，傳統(tǒng)工具和流程正在迅速達到極限。他在博客文章中寫道，通過讓IT專業(yè)人員和領導者盡早參與IoT體系結構規(guī)劃討論，組織可以避免無法預料的服務差距的級聯(lián)效應，而這種差距可能會在未來引起嚴重的頭痛。

 

您在邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構中需要什么?

 

設計和實施邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構取決于許多因素：

 

• 物聯(lián)網(wǎng)設備，包括其壽命，集成技術和通信協(xié)議;

 

• 需要在邊緣部署多少情報;

 

• 設備的物理位置;

 

• 受邊緣物聯(lián)網(wǎng)設備影響的系統(tǒng)。

 

從根本上講，邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(不包括數(shù)據(jù)中心、云和企業(yè)層)將由兩層組成：邊緣設備和中間服務器。

 

邊緣設備層

 

設備層或邊緣是物聯(lián)網(wǎng)架構的最外層。它由各種硬件組件組成，包括傳感器、設備和執(zhí)行器。

 

傳感器監(jiān)視連接的產(chǎn)品和機器的真實狀態(tài)。雖然大多數(shù)人認為它們只是物理對象，但是收集和傳輸數(shù)據(jù)的任何東西都可以視為傳感器-例如，光、溫度和濕度傳感器、GPS接收器和車載診斷傳感器。

 

在談論物聯(lián)網(wǎng)時，人們通常會想到帶有傳感器的硬件設備，以激活和控制它們并傳輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。示例包括嵌入在智能車輛和家用電器中的微控制器，以及嵌入在機器人技術或工業(yè)設備中的Raspberry Pi設備等單板計算機。

 

執(zhí)行器控制或響應物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的某些事物。它們可以是影響產(chǎn)品或環(huán)境物理狀態(tài)的硬件或軟件。 API根據(jù)從IoT架構其余部分收集的數(shù)據(jù)觸發(fā)執(zhí)行器，例如智能燈、遠程控制的訪問點、電機、機器人和軟件命令。

 

中間服務器層

 

IoT架構的這一層也稱為控制層，包含IoT網(wǎng)關和其他服務器，這些服務器可促進通信，減輕處理功能并推動邊緣操作。這是在本地處理從邊緣收集的數(shù)據(jù)，然后再將其發(fā)送到數(shù)據(jù)中心或云的地方。

 

數(shù)據(jù)預處理可減輕帶寬限制，并優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)其余部分的數(shù)據(jù)量。最小化傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量會影響網(wǎng)絡傳輸成本，尤其是通過蜂窩網(wǎng)絡時，會節(jié)省大量成本。大多數(shù)網(wǎng)關都基于定義的規(guī)則和準則啟用雙向通信并確定通信的優(yōu)先級。例如，網(wǎng)關可以保存所有向南的數(shù)據(jù)傳輸，而關鍵設備更新程序包則以其他方式提供。

 

此外，它允許將關鍵業(yè)務規(guī)則和過濾器實時應用于數(shù)據(jù)。基于這些過濾器、可以處理、傳輸或存儲數(shù)據(jù)以供以后使用，從而使企業(yè)可以更有效地管理數(shù)據(jù)并開發(fā)出更有用的見解。

 

創(chuàng)建支柱

 

邊緣計算仍在發(fā)展中，但它正迅速成為每個組織IT基礎設施的支柱之一。部署在邊緣設備層上的設備和傳感器的數(shù)量每天都在增加。 IT專業(yè)人員必須知道這如何影響他們的整體架構。

 

考慮到系統(tǒng)和組織對數(shù)據(jù)的依賴，設備的選擇和放置變得至關重要。組織找到了使用物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新方法，只有具有堅實基礎的架構才能適當擴展和支持邊緣物聯(lián)網(wǎng)技術。