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网通架构完善与否 决定物联网系统效能
 

【作者: 王明德】2019年05月31日 星期五

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物联网透过感测网路,将环境或第一线设备数据传送至上层云端平台,用以储存、分析,并制定出系统的最隹化策略,而串联系统中感测与云端的网路架构,就成为物联网运作效能的重要关键,由於物联网的架构环境多元,所需解决的问题原本就复杂,再加上建构者的功能需求越来越多,瀚??科技总经理许胜雄指出,这对系统整合与导入企业都带来严峻挑战。


图说



图1 :  通讯网路链结底层设备与上层云端,是物联网架构的重要环节,而随着物联网落地速度的加快,应用渐趋复杂,网通概念也逐步进化。(source: Net Foundry)
图1 : 通讯网路链结底层设备与上层云端,是物联网架构的重要环节,而随着物联网落地速度的加快,应用渐趋复杂,网通概念也逐步进化。(source: Net Foundry)

现在物联网要处理的数据众多,包括现场底层感测器、IT端的ERP等企业软体与系统中各类设备所传回的各类影像等,这些数据过去均为独立运作,近年来透过云端与边缘运算等数据将之整合,其中云端以AI机器学习演算法,针对大数据进行长期分析,即时性需求高者,则由边缘运算架构负责,而这也改变了物联网的通讯架构。



图2 : 瀚??科技总经理许胜雄表示,好的产品加上好的服务,才能打造出最隹物联网系统,协助企业提升竞争力。(摄影/王明德)
图2 : 瀚??科技总经理许胜雄表示,好的产品加上好的服务,才能打造出最隹物联网系统,协助企业提升竞争力。(摄影/王明德)

许胜雄分析,现在物联网通讯架构有几大趋势,首先是QoS频宽管理需求提升,网路会依资料快慢分道,其次是为了快速连结云端,更快的网速陆续出现,从过去的10Gbps、40Gbps,一路提升到现在的100~10Gbps。第3是路由架构已由过去的集中式演变为分散式,在部分区块网路中,会以L3交换器做为路由。第4是上述的云端加边缘运算,最後则是更密集、分布更广的Wi-Fi。


物联网通讯架构再进化

这些趋势也连带影响了物联网系统对网通的需求,除了既有的设备外,NAS资料储存、云端连线、资安架构等技术都需要进一步强化。例如企业计划打造私有云,就会需要高效能的核心交换器与储存设备做为资料中心,而私有云要与终端设备连结,现在主要作法是以SD-WAN(软体定义广域网路)建置网路,并使用PEPLINK之类的广域网路负载平衡设备(WAN Load Balancing,WLB),提升连结不同地区厂房、办公室的物联网设备。



图3 : 除了户外的网路架构外,室内设备网路连结也是架构物联网必须克服的挑战。(source: TechSpective)
图3 : 除了户外的网路架构外,室内设备网路连结也是架构物联网必须克服的挑战。(source: TechSpective)

此外,系统需要透过交换器要串连物联网中散置於各地的摄影机、工业电脑,这类型设备所设置的地点环境恶劣,因此规格与一般位於大型企业机房内,需要有完整空调的高效能交换器不同,这类型交换器对适地性与稳定度与极为重视,必须要可防水、防尘、无风扇的工规设计,同时要可快速安装,以瀚??科技代理的NETGEAR为例,所推出的可壁挂、通讯埠达48埠的工规交换器,就可满足此需求。


MESH拓朴 让室内物联网传输无死角

除了户外的网路架构外,室内设备网路连结也是架构物联网必须克服的挑战,以家庭设备连网为例,一般网路走的是1对多的Star拓朴(星状),但是在智慧家庭中,Mesh拓朴(网状)是更好的方式,简单来说,Mesh网路设计成一个网状,网内每个设备都可以互连。


网路内所有的设备都可以互连有甚麽好处?Mesh拓朴中的每1个设备都可以传送和接收资料,而且每1点都同时与多点连结,因此如果其中1个设备故障,其他设备需要的资料就会绕过故障点,从另外的路径传过去,这种做法可以让网路维持稳定运作,不至於因为网内单一设备故障,就整个停摆,对有多台设备连网的系统非常合适。


相对於Star拓朴,Mesh最大的好处是家里的网路不会再有死角,常在家里使用无线网路者应该都有相同状况,在某处讯号特别差,要在该处上网的人,不是得拿着手持式装置到处找讯号,就是将通讯模式切换成3G或4G,Mesh则可以彻底解决这个困扰。


不过,现在又出现另一个问题,Mesh拓朴其实不是新概念,很早之前就有了,一直没被大量使用,除了之前物联网概念还没成熟外,系统建置不容易也是主因之一,尤其室内的隔间复杂、设备多,无线Wi-Fi容易有遮蔽和死角,让讯号传不过去,此一问题的最隹解答,是从设备着手。


对此,许胜雄建议可采用高效能三频Wi-Fi延伸系统,这类型设备采用Mesh拓朴,所以可提供大范围、无死角的Wi-Fi环境,并依室内的大小自由新增卫星节点,此外即便覆盖范围如此大,网速也不受影响。


SDVoE交换器 确保影像传输品质

至於在有高画质影像建置的物联网系统,如4K萤幕的数位看板、大型萤幕或安全监控摄影机,SDVoE交换器就会是必要选择。许胜雄指出,现在Full HD虽然仍是主流,不过4K标准来势汹汹,包括商店的数位看板、医院手术室影像、各类大型指挥中心,都开始采用清晰的4K影像,不过如果网路频宽不够大,要让此一高画质影像在网路上串流,将会困难重重。


要让4K影像可以无损串流,网路至少要达到每秒25Mbps的速率,也就是每小时大约会需要用到11.25GB的流量,现在高解析度的影像串流,多半采用HDMI,不过HDMI不仅成本相对较高,应用限制也多,因此多会配合HDMI转网路的转接盒使用,只不过这个做法的前提是网路频宽必须达到10G。


要让4K影像可以无损串流,现在主流技术是SDVoE(软体定义乙太网路视讯),这个名词看来复杂,此技术其实就是将本来都是从HDMI而来的的影音档,转变为网路化,不但可以降低成本,而且系统的弹性和扩充性也更隹。SDVoE将影音档转换为网路化,面对4K影像如此庞大的档案,网路交换器的规格也须达到同一等级,现在市场上已有SDVoE交换器,让企业的物联网系统可达到无损4K影像愿景。


智慧化云端管理平台 让物联网效能倍增

最後则是网路管理,物联网的节点和网通设备繁多,包括路由器、交换器、无线AP、NAS,要一一管理这些事就要大费周章,再加上人员异动的权限变更、系统扩张时设备与节点数增加,都会需要重新调整管理平台。


现在物联网管理早已走向云端化,透过远端管理平台就可设定,不过多数大厂的管理平台,一旦超过使用期限,管理机制就不能再使用,所有网路设备只能动弹不得。



图4 : 高画质影像建置的物联网系统,如4K萤幕的数位看板、大型萤幕或安全监控摄影机,SDVoE交换器是必要选择。(source: Lightware)
图4 : 高画质影像建置的物联网系统,如4K萤幕的数位看板、大型萤幕或安全监控摄影机,SDVoE交换器是必要选择。(source: Lightware)

对此许胜雄建议,因此要让物联网系统的管理效能最隹化,必须注意其管理平台功能,首先云端服务当然不可免,透过管理平台就可以连结并远端控制公司所有网路设备,快速完成所有设定。其次要有智慧管理功能,不但可以同时管理多个据点,也可针对不同使用者身分设定功能权限。公司内部的IT人员可以快速进行维护设定,企业网路系统厂商的管理人员,也可在同一平台上分割不同企业的管理介面,在保证互不干扰的状况下统一管理,有效提升管理效率。


对企业来说,合用的远端智慧管理平台,必须可支援多租户、多据点与多层次身分管理架构,可从远端设定其他据点的设备,并针对不同身分员工设定所属权限,多租户管理则可让系统公司在同一平台同时管理不同客户设备,才能有效提升效能,让物联网的效益最隹化。


随着物联网的快速落地,网通设备的功能与管理平台逐渐受到企业重视,许胜雄表示,智慧、稳定与效能虽是选择相关设备的重要考量,但设备供应商与系统整合业者的选择也是重点,好的产品加上好的服务,才能打造出最隹物联网系统,协助企业提升竞争力。


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