從軟件角度看物聯(lián)網(wǎng)世界 :從互聯(lián)、安全、管理再到分析

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作者:Jens Wiegand

2017-08-22 14:00:25

摘自:ctimes

物聯(lián)網(wǎng)雖然是近年來大家都熟悉的熱門話題,但不少人仍認(rèn)為這只是個抽象概念,不具有具體的技術(shù)內(nèi)涵。這種網(wǎng)絡(luò)平臺既可以讓原有「棕地」設(shè)備的再利用,也能同時用于綠地中新一代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計開發(fā)。

物聯(lián)網(wǎng)雖然是近年來大家都熟悉的熱門話題,但不少人仍認(rèn)為這只是個抽象概念,不具有具體的技術(shù)內(nèi)涵。不過,我想,不論是軟件、芯片或是系統(tǒng)業(yè)者都應(yīng)該對物聯(lián)網(wǎng)有相當(dāng)清晰的定義與規(guī)劃。

我的看法是,用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)原有設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和智能化,并把它們與新一代的系統(tǒng)整合起來,由此用網(wǎng)絡(luò)連接起來的智能設(shè)備將會形成一股強大的驅(qū)動力,為企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟利益。因此,企業(yè)應(yīng)重新用“資產(chǎn)”的觀點來看待數(shù)據(jù),但這些資產(chǎn)只有經(jīng)過傳輸、儲存和處理,才能發(fā)揮其效益。由此,我們就必須關(guān)心以下幾個問題:

1.從哪里產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是最有價值的?

2.怎樣才能把各處產(chǎn)生的數(shù)據(jù)高效地集中起來?

3.集中起來的數(shù)據(jù)怎樣進行加工利用才能發(fā)揮出最大的價值?

從“棕地”到“綠地”

在建筑業(yè)領(lǐng)域中,棕地(Brownfield)指將要重新開發(fā)的工廠或者商業(yè)土地。這些土地上面已經(jīng)存在著一些建筑物,必須經(jīng)過整理或者綠色環(huán)保處理之后才能使用;而綠地(Greenfield))是指可以直接開發(fā)利用的全新土地。這個概念已經(jīng)從建筑業(yè)被借用到網(wǎng)絡(luò)業(yè),被美國的網(wǎng)絡(luò)業(yè)界廣泛認(rèn)同。我現(xiàn)在將這個定義借用過來,并將前述物聯(lián)網(wǎng)的概念與之結(jié)合,做一個清楚的介紹。

  圖一 : 從棕地到綠地

圖一中,棕地(Brownfield)代表我們多年來已經(jīng)在使用的設(shè)備和系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。屬于棕地的設(shè)備都是多年前就制造出來,當(dāng)時根本不具備聯(lián)網(wǎng)功能,但從這些設(shè)備所收集到的資料卻同樣具備極高的價值。

至于綠地(Greenfield)則是在進入物聯(lián)網(wǎng)時代以后全新推出的設(shè)備屬于綠地。這類設(shè)備可以充分地應(yīng)用新一代的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和系統(tǒng)概念,具備足夠的聯(lián)網(wǎng)能力、安全性,并且可以方便地進行遠(yuǎn)程管理。應(yīng)用這類設(shè)備,可以支持產(chǎn)業(yè)和企業(yè)實現(xiàn)全面轉(zhuǎn)型,開辟由軟件驅(qū)動的受益來源,獲得差異化競爭優(yōu)勢。

不論是棕地或綠地,系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)都將通過網(wǎng)關(guān)(Gateway)進入云端。但如何確保這些處于棕地之中的設(shè)備和系統(tǒng)具備聯(lián)網(wǎng)功能,把它們變成具備智能的系統(tǒng),并且確保它們安全可靠地運行而不是將它們置于充滿威脅的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,這就必須提供一個以軟件為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)平臺來克服這些問題。

這個平臺可以作為一個橋梁,具備網(wǎng)關(guān)(Gateway)的作用,把原本孤立存在、不具備聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備與新一代互聯(lián)網(wǎng)體系架接起來,因為它提供了互聯(lián)性、可管理性和安全性三個方面的基本能力:

互聯(lián)性(Connectivity):

對于新一代設(shè)備,互聯(lián)性似乎不言而喻,但是對于傳統(tǒng)上處于「棕地」的設(shè)備,為其賦予互聯(lián)性仍然是一種非常普遍、數(shù)量龐大的需求和市場,其中主要的問題是這些孤立的設(shè)備缺乏互操作能力。而就現(xiàn)階段來說,產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)混亂、多種技術(shù)的失序競爭與太多的訂制化工作,這些現(xiàn)象的綜合作用,導(dǎo)致棕地中的設(shè)備實現(xiàn)互操作性的難度非常大。而前面所提到的網(wǎng)絡(luò)平臺就必須支持眾多無線和有線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,對于上述復(fù)雜的環(huán)境和難題具有極為廣泛的適應(yīng)性,為「棕地」設(shè)備的互聯(lián)性解決方案提供有效的支持。

可管理性(Device management):

在物聯(lián)網(wǎng)世界里,設(shè)備管理方面的挑戰(zhàn)更大了,由此占據(jù)的營運成本比例非常巨大。網(wǎng)絡(luò)平臺本身就具備遠(yuǎn)程訪問、數(shù)據(jù)采集和過濾能力,可以支持遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷、預(yù)見性維護和分析,從而實現(xiàn)棕地設(shè)備的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型,通過數(shù)字化和智慧化來顯著降低管理成本。

安全性(Safety &Security):

進入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備將會面臨各種安全性威脅,如果不具備安全機制,就會十分脆弱、難以承擔(dān)重要業(yè)務(wù)。因此,安全性是物聯(lián)網(wǎng)的重大挑戰(zhàn),而且不僅僅是應(yīng)用層面的問題,而是整個系統(tǒng)包括軟件和硬件各個層面的問題。網(wǎng)絡(luò)平臺不僅要具備極高的安全性,而且可以充分利用芯片級的安全性,實現(xiàn)全面的系統(tǒng)保護。此外,可以在確保安全的情況下向設(shè)備傳入和傳出各類數(shù)據(jù)。

  圖二 : 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題,搬到物聯(lián)網(wǎng)上仍然被產(chǎn)業(yè)界所高度重視。

所以,這種網(wǎng)絡(luò)平臺既可以讓原有「棕地」設(shè)備的再利用,也能同時用于綠地中新一代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計開發(fā)。

把數(shù)據(jù)集中到云端

透過網(wǎng)絡(luò)平臺扮演的互聯(lián)的橋梁角色,不論是棕地還是綠地都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)惟有送上云端,才能進行深入的分析,真正發(fā)揮大數(shù)據(jù)的潛力。但如此大量的數(shù)據(jù)必然需要極高的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。

在全球網(wǎng)絡(luò)通信業(yè),軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN;Software Defined Network)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV;Network Function Vitualization)已經(jīng)是顯而易見的趨勢,這是因為硬件技術(shù)(特別是芯片技術(shù))的進步,性能大幅度提高,而價格卻快速下降,使得采用標(biāo)準(zhǔn)化硬件與特定功能軟件相結(jié)合而構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)具備了前所未有的成本優(yōu)勢,并且在靈活性和可擴展性方面讓傳統(tǒng)上高度依賴硬件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相形見絀。

SDN之所以能夠成為新一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)展趨勢之一,不僅因為可以顯著提升網(wǎng)絡(luò)性能,其內(nèi)在的智能化功能亦可以支持營運商快速、靈活、低成本地推出各種新業(yè)務(wù),并且具備更高的安全性,因此成為支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和營運商挖掘聯(lián)網(wǎng)商機的得力武器。

而我們也知道,更高的帶寬、更高的安全性以及更佳的用戶體驗,這是企業(yè)和消費者越來越饑渴的需求。若以軟件公司本身來說,平時就必須累積相當(dāng)豐富的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與應(yīng)用等相關(guān)的經(jīng)驗與基礎(chǔ),借此建構(gòu)完整的生態(tài)系統(tǒng)來打造完整的解決方案,而解決方案本身就必須涵蓋大型數(shù)據(jù)中心到家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)領(lǐng)域。同時,與各大芯片業(yè)者保持密切的合作,為協(xié)助產(chǎn)業(yè)朝向SDN與NFV等開放性標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)邁進,以推出相應(yīng)的參考設(shè)計以及開發(fā)工具包,讓電信與云端服務(wù)供貨商能降低資本支出與營運費用,并推出各種新服務(wù)來增加獲利。

事實上,以往虛擬化技術(shù)并無法滿足超高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合的需求。不過,據(jù)了解,已有軟件公司有能力可以充分發(fā)揮新一代標(biāo)準(zhǔn)化硬件芯片的最大潛力,推出不輸于純硬件網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品性能的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)解決方案。更重要的是,它采用的是開放原始碼技術(shù)。這種以軟件與標(biāo)準(zhǔn)化硬件的架構(gòu)提供了最大的靈活性和可擴展性,以軟件作為關(guān)鍵性組件來構(gòu)造集中化的數(shù)據(jù)平面和控制平面, 從而建立更加快速、高效能、安全的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

圖三 : 以往物聯(lián)網(wǎng)的討論僅僅被局限在自身的概念與市場,而現(xiàn)在與云端運算的結(jié)合,已是不可逆的趨勢。

以資料分析發(fā)掘商機

我認(rèn)為,云端運算為采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各行各業(yè)提供了兩種重要的分析能力:

1. 實時分析(Real-Time Analytics):

實時分析可以支持對設(shè)備和系統(tǒng)進行預(yù)測性維護和自我診斷,物聯(lián)網(wǎng)中良好設(shè)計的智能設(shè)備可以自動執(zhí)行這些功能。例如,系統(tǒng)可以通過減少機械負(fù)載來延長崩潰邊緣的組件壽命,或自動撥打維修服務(wù)電話。預(yù)測性維護減少了人工巡查和預(yù)防性維護的時間和人工成本,還可以通過管理組件庫存和減少庫存成本來提高效率。這些由智能系統(tǒng)提供的性能數(shù)據(jù)也會傳送給研發(fā)部門,?明工程師在下一代產(chǎn)品中解決經(jīng)常出現(xiàn)的問題。

2. 適應(yīng)性分析(Adaptive Analytics ):

適應(yīng)性分析將物聯(lián)網(wǎng)在四面八方生成的數(shù)據(jù)集匯集成一個豐富且可以指導(dǎo)行動的信息,也可用來識別將對你的業(yè)務(wù)帶來變化的趨勢。通過實現(xiàn)大規(guī)模的實時決策來改進設(shè)備和系統(tǒng)的性能,適應(yīng)性分析使得系統(tǒng)的智能化程度在使用中不斷提高,這樣就可以越來越準(zhǔn)確地診斷并解決問題。

由此可見,實時分析的價值側(cè)重在對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中及時獲得數(shù)據(jù)然后做出即刻的調(diào)整,以便快速地適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境的變化和需求;而適應(yīng)性分析的價值則是重于大量資料被匯集起來之后的分析,發(fā)現(xiàn)其中的長期深層趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)將會引發(fā)第四次工業(yè)革命,為整個社會帶來全新的價值,而它的核心價值在于以巨量數(shù)據(jù)為諸多產(chǎn)業(yè)來實現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新。因此,我為以下幾項代表性的行業(yè)提出了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的突破建議。

●能源業(yè):從以太陽能、風(fēng)力為代表的發(fā)電設(shè)備到智能電網(wǎng)等輸電系統(tǒng)

●智慧建筑與智能家居:從建筑節(jié)能、智慧監(jiān)控到安防預(yù)警等設(shè)備

●汽車業(yè):從車輛機械控制、輔助駕駛、車載信息娛樂到車聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)

●醫(yī)療保健:從移動和家庭醫(yī)療保健裝置到醫(yī)院大型醫(yī)療設(shè)備器材

●大眾交通:從航空、船舶到軌道交通

圖四 : 物聯(lián)網(wǎng)一旦成形,所帶來的便利性對于各行各業(yè)將可以開啟更多的商機。

結(jié)論:為任何需要的地方植入智慧

物聯(lián)網(wǎng)所帶來的機遇是全新的,特別是在規(guī)范性要求極高的國防軍事、工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)Π踩浴⒖煽啃缘囊蟛蝗葜靡?,出現(xiàn)任何差錯都會造成生命或巨額財產(chǎn)的損失。

如今,我對物聯(lián)網(wǎng)所帶來的經(jīng)濟機遇做出了全面的分析,提出棕地、綠地、網(wǎng)關(guān)與云端數(shù)據(jù)中心作為物聯(lián)網(wǎng)的基本組成部分。這樣清晰的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)理念,讓巨資料取自于設(shè)備,分析于云端,最終再服務(wù)于設(shè)備。

對軟件公司而言,要實現(xiàn)這樣的作法,必須在嵌入式系統(tǒng)軟件領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新與累積到一定的程度,推出符合物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)理念的一系列解決方案,再加上全球智能化設(shè)備軟件市場的專業(yè)服務(wù)與支持,足以將智慧化注入到棕地、綠地、網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)中心等任何需要的地方,如此才能為物聯(lián)網(wǎng)的美好愿景提供最佳的后盾。

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