物联网架构完全指南

物联网架构完全指南

  译者 | 范晓波 审校 | 孙淑娟

  物联网(IoT)正在不断发展壮大。由于这项技术的自动化、数据收集和处理的潜力,物联网项目正在各行各业繁荣发展。

  为什么了解物联网架构是创建成功的物联网项目并利用其所有优势的关键呢?因为它可以让你清楚地了解一切是如何工作的以及不同的组件是如何交互的。从本质上讲,物联网架构可确保数据到达需要的地方并得到正确处理。如果没有适当的物联网架构,网络将变得不可靠,从而违背了最初投资物联网的全部目的。

  让我们看下物联网架构最重要的方面,它的结构、不同的类型和分层。

  架构概述

  架构是一组规则和指导方针,它可以决定系统中的组件必须如何相互配合才能达到特定目标。换句话说,它是实现计算机系统及其功能的蓝图。

  这可以帮助我们理解物联网架构的定义、开发和组成。

  虽然目前对于物联网架构的确切定义还没达成共识,因为项目的范围和用例差异很大。但所有物联网项目都应该具备一些关键方面,而这些正是我们将要研究的方面。

  简而言之,物联网中的架构是一个框架,它定义了:

  ◆ 物理组件的行为方式(IoT设备)
  ◆ 网络配置
  ◆ 如何处理数据(如何存储和收集数据)
  ◆ 为操作执行哪些过程
  ◆ 系统如何运作

  连接设备组成部分

  物联网系统的架构定义了它的行为和操作方式。这意味着在开发物联网解决方案时做出正确的决定对于项目的成功和发挥优势至关重要。

  因此,在开发 IoT 项目时,仔细考虑四个组成部分至关重要:

  ◆ 功能:系统如何运作。设备的行为方式,它们如何相互通信,它们收集哪些数据,它们如何以及何时收集数据,系统应该如何自主工作等。

  ◆ 可扩展性:系统自适应扩展能力。随着时间的推移,在开发阶段设计的结构将允许系统添加新设备或收集更多数据,而无需完全重构架构。

  ◆ 可用性:系统保持活动状态的频率和可靠性。可用性是指系统的稳定性及其数据的完整性。

  ◆ 可维护性:构建系统以考虑如何维护。这包括定期维护、更新硬件或软件,以及使系统处于其可能的性能峰值。

  层在物联网架构中的重要性

  “层”定义物联网架构并对其进行分类。由于对于物联网架构的确切定义还未形成共识,因此开发人员和制造商对这些类别的定义不同。因此,有些层包含比其他更多的层。

  层在它们所属的功能区域上彼此不同。简而言之,物联网架构由收集数据的智能设备、允许设备之间通信的网络、中间件物联网平台以及用户可用于与物联网系统交互的应用程序组成。

  设备层

  设备层包括能够通过互联网捕获、处理和交互数据并针对数据采取相应动作的所有设备。物联网设备中所有收集信息的设备都是传感器,例如监控摄像头,压力传感器或恒温器。对数据有行为动作的设备都是执行器。例如,根据从生物识别扫描仪收集的数据打开的门锁就是执行器。

  传输层

  传输层或连接层定义了物联网设备和控制器如何相互通信。这一层定义了哪些设备相互交互数据以及它们如何通信。

  物联网通信协议、网络、网关和数据采集系统是为模拟信号数据(由物联网设备捕获)转换为数字信号数据而建立的,并通过互联网发送这些数据。

  处理层

  处理层定义了如何在物联网系统中分析、接收和处理数据。在以云为中心的模型中,云数据中心通过传输层从物联网设备接收数据,并开始监控、管理和存储数据,以供系统和最终用户使用。在边缘处理模型中,网络上的设备在内部处理大部分的数据,然后通过点对点 (P2P) 通信将结果发送到接收设备。

  P2P意味着设备可以直接通信,而无需通过云服务器发送数据。它通常比以云为中心的模型更快、更可靠,因为不需要第三方服务器或数据库来处理数据。

  应用程序/用户接口层

  为维护、更改和与IoT系统交互而开发的软件组成了应用层。应用程序级软件可以是移动应用程序、桌面程序或互联网网页的形式。

  业务层

  最后,业务层是指使用物联网系统的公司或个人做出的业务级决策。如果一个物联网系统展现了其降低成本或提高生产力的好处,那么投资更好的设备或更改程序的决定将在这一层中做出。

  为什么收集洞察力很重要

  在谈到物联网架构的主题时,有很多方面需要考虑。如前所述,了解连接设备的来龙去脉可以帮助你利用物联网的所有优势。对于企业来说尤其如此。有了正确的架构,企业可以利用智能设备和系统的互联性,将它们进行分组来测量某些数据,并形成新的商业模式和用途。

  例如,拥有物联网架构的组织会比没有物联网架构的组织具备更大优势。那些在通过物联网节省资金、增加新收入或改进业务流程方面排名前三分之一的公司,拥有物联网架构的可能性比不太成功的公司高出34%。在不确定的今天,对物联网的洞察力可能会长期成就或破坏公司业务。

  译者介绍

  范晓波,51CTO社区编辑,资深网络安全工程师。精通SDN、SD-WAN、VPN、NFV等网络相关技术。精通二三层网络转发。熟悉DPDK、VPP、OVS高性能网络开源框架。

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