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【51CTO.com快譯】人們需要了解邊緣物聯網架構的組件、組件的作用以及它們之間的緊密聯系，這些組件其中包括傳感器、執行器、設備和網關。

有人將物聯網比作生物實體的一種技術版本，因為通過大量傳感器可以看到、聽到和感覺到周圍的環境。就像人類從其感官獲得的信息而做出反應一樣(例如在身體過熱時出汗)，物聯網網絡使用硬件和軟件組件進行無縫通信并協同工作。

隨著連接的傳感器和移動設備數量的迅速增長，物聯網架構必須不斷發展。如今的IT架構根本無法跟上物聯網設備生成的數據增長，也無法提供傳輸和處理這些數據所需的處理能力。而解決這一難題的唯一的方法就是將邊緣計算與物聯網架構相結合。

邊緣物聯網架構將網絡連接從集中式資源轉移到更靠近生成數據的設備，在邊緣進行通信和數據處理，以維持數據量和連接速度。移動到邊緣的重點是改變網絡數據傳輸的優先級并進行優化。

這種架構將會提高物聯網的性能、帶寬、效率、可靠性和安全性。

什么是邊緣物聯網架構?

邊緣計算是一種分布式IT架構，在這種架構中處理數據時應盡可能靠近原始數據源。而在物聯網架構中，意味著要處理更靠近物聯網硬件的數據，而不是將其發送到云平臺或本地數據中心進行處理。

邊緣物聯網架構涵蓋了從系統端點(包括設備、傳感器、執行器和設備)到物聯網網關的所有內容。網關是物聯網的通信樞紐，它為網絡執行關鍵功能，例如傳感器數據聚合、傳感器協議之間的轉換，以及在網關將數據轉發到云平臺或本地網絡之前的傳感器數據處理。

考慮到物聯網設備部署量在近幾年呈爆炸式增長，擁有合適的物聯網架構是具有高可用性和功能更強的物聯網網絡的關鍵部分。

邊緣物聯網架構的重要性

物聯網設備將產生大量數據，需要以毫秒為單位來執行進程。根據調研機構Gartner公司的調查，目前約有10%的企業生成數據是在傳統數據中心或云平臺之外創建和處理的。預計到2025年，這一數字將達到75%。IDC公司也注意到了類似的發展趨勢，并預計在2025年全球生成的數據量將增長到175ZB。

例如在一個部署物聯網的辦公大樓中，安裝了數以千計的傳感器監測溫度、照明、噪音、空氣質量和安全系統。關鍵系統中的執行器對傳感器檢測到的變化作出響應，以根據環境變化關閉和打開車燈、解鎖安全門或調整空調系統。每個物聯網設備和執行器可能使用不同的協議(如Wi-Fi、藍牙、串行端口、MQTT、Zigbee)連接到網絡，并且可能具有不同的管理和安全模型。

架構良好的邊緣物聯網網絡可以處理來自所有設備的數據流入以及部分數據處理。但是，某些功能(例如打開安全門)無法等待數據從物聯網設備到基于云計算的應用程序或數據中心的往返時間。其他邊緣設備(例如不經常使用的低功耗控制器)無法分析收集到的數據，因為它們缺乏計算能力，而其他設備卻會生成大量數據，但原始形式的數據并沒有價值。

邊緣物聯網架構的好處

實施良好的邊緣物聯網架構可減少系統的整體延遲，從而提高應用程序的使用率和設備的性能。它還可以減少物聯網與其他服務或網絡部分(例如云平臺)之間的架構端點的數據和通信瓶頸，因此它可以按照員工和客戶的需求運行。

邊緣物聯網架構還可以幫助組織：

• 快速有效地部署物聯網項目;
• 降低整體物聯網網絡的安全風險;
• 在技術堆棧中水平和垂直擴展物聯網項目;
• 將新的處理技術(例如機器學習和人工智能)添加到物聯網網絡。

這并不是說部署的邊緣物聯網架構適用于每個組織。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應對更大的風險。

IT專業人士和技術領導者必須學會在競爭性的業務目標和當今部署的顛覆性技術之間進行權衡。Gartner公司的高級分析師Ross Winser認為，傳統的工具和流程正迅速達到極限。他在一篇博客文章中寫道，通過讓IT專業人士和組織領導者盡早參與物聯網架構規劃討論，可以避免不可預見的服務差距帶來的級聯效應，存在這些差距可能會使組織在應用物聯網時面臨障礙。

設計和實施邊緣物聯網架構，需要考慮什么因素?

設計和實施邊緣物聯網架構取決于許多因素：

• 物聯網設備，包括其工作壽命、集成技術和通信協議;
• 需要在邊緣部署多少智能;
• 設備的物理位置;
• 受邊緣物聯網設備影響的系統。

從根本上講，邊緣物聯網架構(這并沒有包括數據中心、云計算和企業層)將由以下兩層組成：邊緣設備層和中間服務器層。

邊緣設備層

邊緣設備層是物聯網架構的最外層。它由各種硬件組件組成，其中包括傳感器、設備和執行器。

傳感器可以監視連接的產品和機器的真實狀態。雖然大多數人認為它們只是物理對象，但是收集和傳輸數據的任何東西都可以視為傳感器——例如，光線傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、GPS接收器和以及車載診斷傳感器等。

當談到物聯網時，人們通常會想到帶有傳感器的硬件設備來激活和控制它們并傳輸物聯網數據。例如嵌入智能車輛和家用電器中的微控制器，以及嵌入機器人或工業設備中的單板計算機，如Raspberry Pi設備。

執行器控制或響應物聯網系統中的某些事物。它們可以是影響產品或環境物理狀態的硬件或軟件。API基于從物聯網架構的其他部分收集的數據觸發執行器，如智能燈具、遠程控制接入點、電機、機器人和軟件命令。

中間服務器層

物聯網架構的這一層也稱為控制層，包含物聯網網關和其他服務器，這些服務器可促進通信、減輕處理功能并推動邊緣操作。這是一個在將邊緣設備收集的數據發送到數據中心或云平臺之前對其進行本地預處理的地方。

數據預處理可減輕帶寬限制，并優化轉發到系統其余部分的數據量。最小化傳輸的數據量會影響網絡傳輸成本，特別是在蜂窩網絡中，從而節省大量成本。大多數網關都支持雙向通信，并根據已定義的規則和指導原則確定通信的優先級。例如，網關可以保存所有南北向流量的數據傳輸，而關鍵設備更新程序包則以其他方式提供。

此外，它允許對數據實時應用關鍵業務規則和過濾器。基于這些過濾器處理、傳輸或存儲數據以備日后使用，使組織能夠更有效地管理數據并提供更有用的見解。

IT基礎設施的支柱

邊緣計算仍在發展，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量每天都在增加。IT專業人員必須知道這如何影響他們的整體架構。

考慮到組織對數據的依賴，物聯網設備的選擇和部署變得至關重要。組織需要找到使用物聯網的創新方法，而只有構建良好的基礎架構才能適當擴展和支持邊緣物聯網技術。

原文標題：How to build an effective edge IoT architecture，作者：Julia Borgini

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