物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層和設(shè)計(jì)更改以此解決數(shù)據(jù)泛濫問題

來源：ST社區(qū)

由于物聯(lián)網(wǎng)將新的架構(gòu)層和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)推進(jìn)到組織中，數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展階段。

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層和拓?fù)涮幱诓粩嘧兓臓顟B(tài)，而技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展與增長(zhǎng)產(chǎn)生巨大影響。

未來的物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)像電話、電視、汽車、電腦、視頻游戲、手機(jī)一樣迅速發(fā)展和普及。當(dāng)然根據(jù)其定義，電腦、視頻游戲設(shè)備以及手機(jī)如今已成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分。物聯(lián)網(wǎng)甚至納入了一些常用設(shè)備，如手表、恒溫器、攝像頭、門鎖、建筑物內(nèi)的插座和開關(guān)。

研究報(bào)告表明，到明年年底，物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量將接近400億臺(tái)。這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大部分都綁定到云端。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量每年增長(zhǎng)數(shù)十億臺(tái)，但現(xiàn)有的云平臺(tái)或額外服務(wù)器的數(shù)量?jī)H以不到1%的速度增長(zhǎng)。這是一個(gè)嚴(yán)重的數(shù)字流量問題。

物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)散不僅創(chuàng)造了前所未有的數(shù)字流量和所有相關(guān)問題;它創(chuàng)造了全新的安全問題類別，因?yàn)閷⒐裘嫣岣吡艘粋€(gè)數(shù)量級(jí)。這種增長(zhǎng)增加了在數(shù)據(jù)到達(dá)云端之前清理和驗(yàn)證數(shù)據(jù)的需求。物聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展為需要機(jī)器學(xué)習(xí)和企業(yè)防火墻之外的人工智能的新應(yīng)用類別提供了機(jī)會(huì)，而物聯(lián)網(wǎng)需要新的數(shù)據(jù)使用和存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)而言之，組織對(duì)更好的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層和拓?fù)涞男枨髲奈慈绱藦?qiáng)烈。

邊緣計(jì)算可滿足物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層的需求

現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)基于一種經(jīng)過驗(yàn)證的模型，該模型具有高度可擴(kuò)展性，并且可以適應(yīng)各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。即使是這個(gè)由三個(gè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層組成的穩(wěn)固的模型，目前正在發(fā)生重大變化。三個(gè)架構(gòu)層如下所示：

(1)設(shè)備層。這是客戶端，所有設(shè)備(包括傳感器、交換機(jī)、執(zhí)行器和攝像頭)都可以實(shí)時(shí)收集或響應(yīng)數(shù)據(jù)。

(2)網(wǎng)關(guān)層。該層收集來自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，并跳轉(zhuǎn)到互聯(lián)網(wǎng)或終止于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換經(jīng)常發(fā)生在這一層。

(3)平臺(tái)層。該路徑連接客戶端和運(yùn)營(yíng)商，通常終止于云端或數(shù)據(jù)中心。

這三個(gè)架構(gòu)層沒有包括物聯(lián)網(wǎng)所需的多種資源。組織需要更好的工具來進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)分析和路由。物聯(lián)網(wǎng)按數(shù)量級(jí)生成的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò);在將不必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到云端或數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)之前，應(yīng)謹(jǐn)慎篩選。如果數(shù)據(jù)位于多個(gè)位置，而不是將數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)目的地然后再將其移動(dòng)到另一個(gè)目的地，還需要弄清楚數(shù)據(jù)在何處創(chuàng)建。

許多物聯(lián)網(wǎng)需要增強(qiáng)的處理來實(shí)時(shí)響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。沒有更多的時(shí)間讓數(shù)據(jù)往返于云端，例如支持無人駕駛車輛和面部識(shí)別。本地處理資源使這項(xiàng)技術(shù)切實(shí)可行。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)越來越智能化，并對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的活動(dòng)作出響應(yīng)。在這里，也不總是有時(shí)間進(jìn)行云端通信。在架構(gòu)中嵌入機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能資源更有效，尤其是當(dāng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)在云中沒有單獨(dú)的用途時(shí)。

為了滿足這些需求，目前正在出現(xiàn)一個(gè)新的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層：邊緣層。在網(wǎng)關(guān)和平臺(tái)層之間，邊緣是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的一項(xiàng)新創(chuàng)新，可提供上述所有資源。

邊緣計(jì)算通常將服務(wù)器放置在其所支持的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的附近，通常在企業(yè)防火墻之外，當(dāng)然也沒有部署在承載云計(jì)算的物理服務(wù)器場(chǎng)合。這種分布式計(jì)算模式并不新穎，但代表了物聯(lián)網(wǎng)問題的創(chuàng)新解決方案。邊緣節(jié)點(diǎn)可以提供即時(shí)的數(shù)據(jù)清理和路由，以及在延遲小得多的復(fù)雜應(yīng)用程序中的實(shí)時(shí)周轉(zhuǎn)，使機(jī)器學(xué)習(xí)成為可能。其節(jié)點(diǎn)還可以作為抵御物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展攻擊面的屏障，提高網(wǎng)關(guān)層的安全性。

如何選擇正確的物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)?/p>

在這種基本架構(gòu)模型中，組織可以使用許多拓?fù)鋪矸峙浜突ミB物聯(lián)網(wǎng)元素。在這里做出正確的選擇非常重要，因?yàn)檫@些物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)專門設(shè)計(jì)用于適應(yīng)具有特定用途的網(wǎng)絡(luò)。所有這些都以不同的方式與網(wǎng)關(guān)層進(jìn)行交互，糟糕的設(shè)計(jì)可能會(huì)限制網(wǎng)絡(luò)性能，危及安全性，甚至使某些應(yīng)用程序無法使用。最通用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星形、網(wǎng)狀。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)之間有一對(duì)一的連接，通信只發(fā)生在兩點(diǎn)之間。這是最簡(jiǎn)單和最便宜的配置。其缺點(diǎn)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置不可擴(kuò)展，沒有冗余。通常這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的連接，例如手機(jī)的耳機(jī)或單點(diǎn)訪問互聯(lián)網(wǎng)的單個(gè)設(shè)備。

在星型網(wǎng)絡(luò)中，許多節(jié)點(diǎn)連接到中央集線器。集線器的基數(shù)是一對(duì)多的。但是沒有節(jié)點(diǎn)相互連接;它們只連接到集線器。這種配置往往具有低延遲和一致性。網(wǎng)絡(luò)工具可以很容易地檢測(cè)和隔離故障。其缺點(diǎn)是，盡管可靠性通常很高，但如果發(fā)生干擾，則不會(huì)重新路由。此外，集線器代表整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的單一故障點(diǎn)。例如，家庭Wi-Fi有許多設(shè)備通過路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)設(shè)備，具有網(wǎng)關(guān)和路由器節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有高可擴(kuò)展性和冗余性，以及出色的容錯(cuò)能力。網(wǎng)狀配置的缺點(diǎn)是相當(dāng)大的復(fù)雜性和高維護(hù)要求，多個(gè)數(shù)據(jù)包必須增加延遲。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括工業(yè)自動(dòng)化、大規(guī)?；馂?zāi)監(jiān)測(cè)和安全以及能源管理系統(tǒng)。

要確定哪種物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)渥罴眩枰紤]可支持的復(fù)雜性，并優(yōu)先考慮延遲、容錯(cuò)、可靠性以及網(wǎng)絡(luò)是否需要擴(kuò)展。

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

一旦組織決定了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就會(huì)出現(xiàn)其他問題。管理網(wǎng)絡(luò)的最佳實(shí)踐是什么?物聯(lián)網(wǎng)如何影響與之交互的系統(tǒng)的安全性?誰擁有什么?

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐已經(jīng)建立，但就像物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)本身一樣，它們也在不斷發(fā)展。全能的孤立的平臺(tái)已經(jīng)過時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)特性預(yù)示著更加多樣化的數(shù)字化格局。它要求比以往任何時(shí)候都需要更多的規(guī)劃、努力和創(chuàng)新。

審核編輯黃昊宇