擴展 IoT 通常會讓人聯(lián)想到云的圖像以及彈性創(chuàng)建新資源以滿足不斷增長的 IoT 網(wǎng)絡需求的能力。云是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，但物聯(lián)網(wǎng)擴展不僅僅是云。擴展是一個端到端的概念，它涉及整個鏈條以及整個設計、開發(fā)和部署周期。讓我們探討在設計大型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時要考慮的一些關鍵問題。

通用物聯(lián)網(wǎng)架構

物聯(lián)網(wǎng)通常由三個基本層組成（盡管在實踐中，這些層可能要復雜得多）。

IoT 設備：邊緣的 IoT 設備與環(huán)境（設備、人、設備等）交互并與 IoT 網(wǎng)關通信。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關充當設備的聚合點。

云：設備通信的數(shù)據(jù)通常在云中結束，數(shù)據(jù)在云中進行管理、分析并呈現(xiàn)給相關方（消費者、工業(yè)應用程序等）。

現(xiàn)在，讓我們探索這些層并確定在 IoT 設計過程中要考慮的關鍵問題。

物聯(lián)網(wǎng)設備

物聯(lián)網(wǎng)設備是現(xiàn)場產(chǎn)生數(shù)據(jù)的那些對象。它們是終端產(chǎn)品，其中網(wǎng)關和云是維持物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的必要元素。

作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的前線，有幾個關鍵問題需要回答：

一個典型的物聯(lián)網(wǎng)設備會產(chǎn)生多少數(shù)據(jù)？

典型的物聯(lián)網(wǎng)設備存儲多少數(shù)據(jù)？

典型的物聯(lián)網(wǎng)設備消耗多少數(shù)據(jù)（在運行參數(shù)、配置、固件更新等方面）？

需要什么樣的安全性，這會產(chǎn)生哪些要求（例如密鑰服務器）？

接下來，讓我們看看物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關及其在擴展中扮演的角色。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關在設備端點和云之間調(diào)解控制和數(shù)據(jù)。這些網(wǎng)關可以靜態(tài)定位（例如在制造車間）或動態(tài)定位（例如在掃描水表的漫游車輛中）。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關作為物聯(lián)網(wǎng)架構的中點，必須滿足終端和云端的要求，其架構是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成敗的關鍵。要回答的關鍵問題包括：

網(wǎng)關將服務多少物聯(lián)網(wǎng)設備？

網(wǎng)關服務總共有多少數(shù)據(jù)？

網(wǎng)關是否會處理數(shù)據(jù)（在邊緣）以支持云？

網(wǎng)關是否會壓縮或加密數(shù)據(jù)（權衡處理帶寬）？

網(wǎng)關是否支持統(tǒng)一接入設備，是否存在流量高峰期？

下一個問題：云如何解決物聯(lián)網(wǎng)中的擴展問題？

云端

云是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)者。它與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關通信以接收來自物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)據(jù)、傳達固件更新和配置信息，以及處理和分析數(shù)據(jù)。如果您的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是集中式的，那么云就是數(shù)據(jù)管理和控制的中心。

要回答的關鍵問題包括：

每臺設備需要處理多少數(shù)據(jù)？

對分析或數(shù)據(jù)科學的期望是什么？

從端點物聯(lián)網(wǎng)設備收集數(shù)據(jù)的頻率如何？

端點物聯(lián)網(wǎng)設備多久管理一次（固件更新、監(jiān)控等）？

云的其他關鍵問題涉及云架構。您的系統(tǒng)會依賴于亞馬遜等公共云，還是會使用您自己的私有云基礎設施？對于更具彈性和成本意識的工作負載，是否會使用混合云基礎設施（私有云和公共云共同管理物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)）？

結論

這里提出的許多問題都說明了可擴展性的范圍。其根本是要管理的設備數(shù)量，但這種管理有一個倍增因素。擴展 IoT 系統(tǒng)不僅僅是管理來自 IoT 設備的數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)處理和分析的規(guī)模是成功所必需的，包括可管理性和安全性。

無論您是依靠彈性云來擴展存儲和處理，還是通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關進行分散以減少云需求，都必須仔細考慮您的端到端需求以確保平衡。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和設備的管理依賴于處理、存儲和帶寬之間的謹慎平衡才能成功部署。

M. Tim Jones 是一位資深的嵌入式固件架構師，擁有超過 30 年的架構和開發(fā)經(jīng)驗。Tim 是多本書籍和多篇文章的作者，涉及軟件和固件開發(fā)領域。他的工程背景從地球同步航天器的內(nèi)核開發(fā)到嵌入式系統(tǒng)架構和協(xié)議開發(fā)。

審核編輯黃宇