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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已與生活中的技術(shù)版本進(jìn)行了比較，因?yàn)樗膫鞲衅?/a>可以看到、聽到和感覺到周圍的環(huán)境。就像人類對(duì)我們從感官中獲得的信息做出反應(yīng)一樣(例如我們過熱時(shí)出汗)，IoT網(wǎng)絡(luò)使用硬件和軟件組件進(jìn)行無縫通信和協(xié)同工作。
隨著連接的傳感器和移動(dòng)設(shè)備數(shù)量的增加，IoT體系結(jié)構(gòu)必須發(fā)展。當(dāng)今的IT架構(gòu)根本無法與IoT設(shè)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。保持同步的方法是將邊緣計(jì)算與IoT架構(gòu)集成在一起。
邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，以維持?jǐn)?shù)據(jù)量和速度。走向邊緣的重點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)和優(yōu)化。
這種類型的架構(gòu)可在IoT網(wǎng)絡(luò)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(gòu)？
邊緣計(jì)算是一種分布式IT體系結(jié)構(gòu)，在該體系結(jié)構(gòu)中，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)盡可能靠近原始數(shù)據(jù)源。在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)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?cái)?shù)據(jù)中心進(jìn)行處理。
邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)涵蓋了從系統(tǒng)端點(diǎn)(包括設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器和設(shè)備)到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的所有內(nèi)容。網(wǎng)關(guān)是IoT網(wǎng)絡(luò)的通信中心。在網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云或本地網(wǎng)絡(luò)之前，它執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的關(guān)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。
鑒于近幾年IoT設(shè)備部署的爆炸式增長(zhǎng)，擁有正確的IoT架構(gòu)是高可用性和高性能IoT網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分。
適當(dāng)?shù)倪吘壩锫?lián)網(wǎng)架構(gòu)的重要性
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)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(dāng)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(yù)計(jì)到2025年，這一數(shù)字將達(dá)到75%。 IDC注意到了類似的趨勢(shì)，并相信到2025年數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)⒃鲩L(zhǎng)到175 ZB。
在連接物聯(lián)網(wǎng)的辦公樓環(huán)境中，成千上萬個(gè)傳感器監(jiān)控溫度、光、噪聲、空氣質(zhì)量和安全系統(tǒng)。關(guān)鍵系統(tǒng)中的執(zhí)行器會(huì)響應(yīng)傳感器檢測(cè)到的變化，以關(guān)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(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和執(zhí)行器都可以使用不同的協(xié)議(例如Wi-Fi、藍(lán)牙、串行端口、消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸(MQTT)或Zigbee)連接到網(wǎng)絡(luò)，并且可能具有不同的管理和安全模型。
結(jié)構(gòu)完善的邊緣物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以處理來自所有設(shè)備以及部分?jǐn)?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(shè)備到基于云的應(yīng)用或數(shù)據(jù)中心的往返時(shí)間。其他邊緣設(shè)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?yàn)樗鼈內(nèi)狈τ?jì)算能力，而其他設(shè)備卻會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，以至于無法以其原始形式有價(jià)值。
適當(dāng)?shù)倪吘壩锫?lián)網(wǎng)架構(gòu)的好處
實(shí)施良好的邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)可減少系統(tǒng)的整體延遲，從而提高高使用率應(yīng)用和設(shè)備的性能。它還可以減少IoT網(wǎng)絡(luò)與其他服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)部分(例如云)之間的體系結(jié)構(gòu)集成點(diǎn)的數(shù)據(jù)和通信瓶頸，因此它可以按照當(dāng)今員工和客戶的需求運(yùn)行。
適當(dāng)?shù)倪吘壩锫?lián)網(wǎng)架構(gòu)還可以幫助組織：
快速有效地部署物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目；
降低整體物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全風(fēng)險(xiǎn)；
在技術(shù)堆棧中水平和垂直擴(kuò)展IoT項(xiàng)目;
將新的處理技術(shù)(例如機(jī)器學(xué)習(xí)和AI)添加到IoT網(wǎng)絡(luò)。
這并不是說部署邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)將適用于每個(gè)組織。在沒有足夠的安全性或IT基礎(chǔ)設(shè)施策略的情況下實(shí)施該技術(shù)的組織將難以跟上并可能帶來比其解決的風(fēng)險(xiǎn)更大的風(fēng)險(xiǎn)。
IT專業(yè)人員和技術(shù)決策者必須學(xué)會(huì)利用當(dāng)今部署的破壞性技術(shù)來應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的業(yè)務(wù)目標(biāo)。 Gartner高級(jí)總監(jiān)Ross Winser表示，傳統(tǒng)工具和流程正在迅速達(dá)到極限。他在博客文章中寫道，通過讓IT專業(yè)人員和決策者盡早參與IoT體系結(jié)構(gòu)規(guī)劃討論，組織可以避免無法預(yù)料的服務(wù)差距的級(jí)聯(lián)效應(yīng)，而這種差距可能會(huì)在未來引起嚴(yán)重的頭痛。
您在邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中需要什么？
設(shè)計(jì)和實(shí)施邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)取決于許多因素：
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包括其壽命，集成技術(shù)和通信協(xié)議；
需要在邊緣部署多少情報(bào)；
設(shè)備的物理位置；
受邊緣物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備影響的系統(tǒng)。
從根本上講，邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)(不包括數(shù)據(jù)中心、云和企業(yè)層)將由兩層組成：邊緣設(shè)備和中間服務(wù)器。
邊緣設(shè)備層
設(shè)備層或邊緣是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的外層。它由各種硬件組件組成，包括傳感器、設(shè)備和執(zhí)行器。
傳感器監(jiān)視連接的產(chǎn)品和機(jī)器的真實(shí)狀態(tài)。雖然大多數(shù)人認(rèn)為它們只是物理對(duì)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?wù)撐锫?lián)網(wǎng)時(shí)，人們通常會(huì)想到帶有傳感器的硬件設(shè)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(jī)器人技術(shù)或工業(yè)設(shè)備中的Raspberry Pi設(shè)備等單板計(jì)算機(jī)。
執(zhí)行器控制或響應(yīng)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(gòu)其余部分收集的數(shù)據(jù)觸發(fā)執(zhí)行器，例如智能燈、遠(yuǎn)程控制的訪問點(diǎn)、電機(jī)、機(jī)器人和軟件命令。
中間服務(wù)器層
IoT架構(gòu)的這一層也稱為控制層，包含IoT網(wǎng)關(guān)和其他服務(wù)器，這些服務(wù)器可促進(jìn)通信，減輕處理功能并推動(dòng)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(yù)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。小化傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，尤其是通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會(huì)節(jié)省大量成本。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)都基于定義的規(guī)則和準(zhǔn)則啟用雙向通信并確定通信的優(yōu)先級(jí)。例如，網(wǎng)關(guān)可以保存所有向南的數(shù)據(jù)傳輸，而關(guān)鍵設(shè)備更新程序包則以其他方式提供。
此外，它允許將關(guān)鍵業(yè)務(wù)規(guī)則和過濾器實(shí)時(shí)應(yīng)用于數(shù)據(jù)?；谶@些過濾器、可以處理、傳輸或存儲(chǔ)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(jì)算仍在發(fā)展中，但它正迅速成為每個(gè)組織IT基礎(chǔ)設(shè)施的支柱之一。部署在邊緣設(shè)備層上的設(shè)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(gòu)。
考慮到系統(tǒng)和組織對(duì)數(shù)據(jù)的依賴，設(shè)備的選擇和放置變得至關(guān)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的架構(gòu)才能適當(dāng)擴(kuò)展和支持邊緣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
(原標(biāo)題：萬物互聯(lián)時(shí)代到來，如何建立有效的邊緣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)？)
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