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

通用物聯網架構

物聯網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 設備與環境（設備、人、設備等）交互并與 IoT 網關通信。

物聯網網關：物聯網網關充當設備的聚合點。

云：設備通信的數據通常在云中結束，數據在云中進行管理、分析并呈現給相關方（消費者、工業應用程序等）。

現在，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。

物聯網設備

物聯網設備是現場產生數據的那些對象。它們是終端產品，其中網關和云是維持物聯網業務的必要元素。

作為物聯網系統的前線，有幾個關鍵問題需要回答：

一個典型的物聯網設備會產生多少數據？

典型的物聯網設備存儲多少數據？

典型的物聯網設備消耗多少數據（在運行參數、配置、固件更新等方面）？

需要什么樣的安全性，這會產生哪些要求（例如密鑰服務器）？

接下來，讓我們看看物聯網網關及其在擴展中扮演的角色。

物聯網網關

物聯網網關在設備端點和云之間調解控制和數據。這些網關可以靜態定位（例如在制造車間）或動態定位（例如在掃描水表的漫游車輛中）。

物聯網網關作為物聯網架構的中點，必須滿足終端和云端的要求，其架構是物聯網系統成敗的關鍵。要回答的關鍵問題包括：

網關將服務多少物聯網設備？

網關服務總共有多少數據？

網關是否會處理數據（在邊緣）以支持云？

網關是否會壓縮或加密數據（權衡處理帶寬）？

網關是否支持統一接入設備，是否存在流量高峰期？

下一個問題：云如何解決物聯網中的擴展問題？

云端

云是物聯網系統的協調者。它與物聯網網關通信以接收來自物聯網設備的數據、傳達固件更新和配置信息，以及處理和分析數據。如果您的物聯網系統是集中式的，那么云就是數據管理和控制的中心。

要回答的關鍵問題包括：

每臺設備需要處理多少數據？

對分析或數據科學的期望是什么？

從端點物聯網設備收集數據的頻率如何？

端點物聯網設備多久管理一次（固件更新、監控等）？

云的其他關鍵問題涉及云架構。您的系統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網系統）？

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量，但這種管理有一個倍增因素。擴展 IoT 系統不僅僅是管理來自 IoT 設備的數據，但數據處理和分析的規模是成功所必需的，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，還是通過物聯網網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。物聯網數據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 年的架構和開發經驗。Tim 是多本書籍和多篇文章的作者，涉及軟件和固件開發領域。他的工程背景從地球同步航天器的內核開發到嵌入式系統架構和協議開發。

審核編輯黃宇