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從軟體角度看物聯網世界
從互聯、安全、管理再到分析

【作者: Jens Wiegand】   2014年04月22日 星期二

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物聯網雖然是近年來大家都熟悉的熱門話題,但不少人仍認為這只是個抽象概念,不具有具體的技術內涵。不過,我想,不論是軟體、晶片或是系統業者都應該對物聯網有相當清晰的定義與規劃。


我的看法是,用物聯網技術來實現原有設備的網路化和智慧化,並把它們與新一代的系統整合起來,由此用網路連接起來的智慧設備將會形成一股強大的驅動力,為企業帶來豐厚的經濟利益。因此,企業應重新用「資產」的觀點來看待資料,但這些資產只有經過傳輸、儲存和處理,才能發揮其效益。由此,我們就必須關心以下幾個問題:


1.從哪裡產生的資料是最有價值的?


2.怎樣才能把各處產生的資料高效地集中起來?


3.集中起來的資料怎樣進行加工利用才能發揮出最大的價值?


從「棕地」到「綠地」

在建築業領域中,「棕地」(Brownfield)指將要重新開發的工廠或者商業土地。這些土地上面已經存在著一些建築物,必須經過整理或者綠色環保處理之後才能使用;而「綠地」(Greenfield))是指可以直接開發利用的全新土地。這個概念已經從建築業被借用到網路業,被美國的網路業界廣泛認同。我現在將這個定義借用過來,並將前述物聯網的概念與之結合,做一個清楚的介紹。



圖一 :  從「棕地」到「綠地」
圖一 : 從「棕地」到「綠地」

圖一中,棕地(Brownfield)代表我們多年來已經在使用的設備和系統所產生的資料。屬於棕地的設備都是多年前就製造出來,當時根本不具備聯網功能,但從這些設備所收集到的資料卻同樣具備極高的價值。


至於綠地(Greenfield)則是在進入物聯網時代以後全新推出的設備屬於綠地。這類設備可以充分地應用新一代的物聯網技術和系統概念,具備足夠的聯網能力、安全性,並且可以方便地進行遠端系統管理。應用這類設備,可以支援產業和企業實現全面轉型,開闢由軟體驅動的受益來源,獲得差異化競爭優勢。


不論是「棕地」或「綠地」,系統產生的大量資料都將通過閘道(Gateway)進入雲端。但如何確保這些處於「棕地」之中的設備和系統具備聯網功能,把它們變成具備智慧的系統,並且確保它們安全可靠地運行而不是將它們置於充滿威脅的網路環境中,這就必須提供一個以軟體為基礎的網路平台來克服這些問題。


這個平台可以作為一個橋樑,具備閘道(Gateway)的作用,把原本孤立存在、不具備聯網功能的設備與新一代互聯網體系架接起來,因為它提供了互聯性、可管理性和安全性三個方面的基本能力:


互聯性(Connectivity):

對於新一代設備,互聯性似乎不言而喻,但是對於傳統上處於「棕地」的設備,為其賦予互聯性仍然是一種非常普遍、數量龐大的需求和市場,其中主要的問題是這些孤立的設備缺乏交互操作能力。而就現階段來說,產業標準混亂、多種技術的失序競爭與太多的客製化工作,這些現象的綜合作用,導致「棕地」中的設備實現互通性的難度非常大。而前面所提到的網路平台就必須支援眾多無線和有線網路互聯標準和協定,對於上述複雜的環境和難題具有極為廣泛的適應性,為「棕地」設備的互聯性解決方案提供有效的支持。


可管理性(Device management):

在物聯網世界裡,設備管理方面的挑戰更大了,由此佔據的營運成本比例非常巨大。網路平台本身就具備遠端存取、資料獲取和過濾能力,可以支援遠端監控、診斷、預見性維護和分析,從而實現「棕地」設備的業務轉型,通過數位化和智慧化來顯著降低管理成本。


安全性(Safety & Security):

進入網路的設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、難以承擔重要業務。因此,安全性是物聯網的重大挑戰,而且不僅僅是應用層面的問題,而是整個系統包括軟體和硬體各個層面的問題。網路平台不僅要具備極高的安全性,而且可以充分利用晶片級的安全性,實現全面的系統保護。此外,可以在確保安全的情況下向設備傳入和傳出各類資料。



圖二 : 傳統的網路安全問題,搬到物聯網上仍然被產業界所高度重視。(Source:www.pcworld.com)
圖二 : 傳統的網路安全問題,搬到物聯網上仍然被產業界所高度重視。(Source:www.pcworld.com)

所以,這種網路平台既可以讓原有「棕地」設備的再利用,也能同時用於「綠地」中新一代物聯網設備的設計開發。


把資料集中到雲端

透過網路平台扮演的互聯的橋樑角色,不論是「棕地」還是「綠地」都會產生大量的資料。這些資料惟有送上「雲端」,才能進行深入的分析,真正發揮大資料的潛力。但如此大量的資料必然需要極高的網路傳輸能力。


在全球網路通信業,軟體定義網路(SDN;Software Defined Network)和網路功能虛擬化(NFV;Network Function Vitualization)已經是顯而易見的趨勢,這是因為硬體技術(特別是晶片技術)的進步,性能大幅度提高,而價格卻快速下降,使得採用標準化硬體與特定功能軟體相結合而構造的網路通信系統具備了前所未有的成本優勢,並且在靈活性和可擴展性方面讓傳統上高度依賴硬體的網路設備相形見絀。


SDN之所以能夠成為新一代網路設備的發展趨勢之一,不僅因為可以顯著提升網路性能,其內在的智慧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務,並且具備更高的安全性,因此成為支援網路設備製造商和營運商挖掘聯網商機的得力武器。


而我們也知道,更高的頻寬、更高的安全性以及更佳的用戶體驗,這是企業和消費者越來越饑渴的需求。若以軟體公司本身來說,平時就必須累積相當豐富的網路設備與應用等相關的經驗與基礎,藉此建構完整的生態系統來打造完整的解決方案,而解決方案本身就必須涵蓋大型資料中心到家庭閘道系統領域。同時,與各大晶片業者保持密切的合作,為協助產業朝向SDN與NFV等開放性標準化技術邁進,以推出相應的參考設計以及開發套件,讓電信與雲端服務供應商能降低資本支出與營運費用,並推出各種新服務來增加獲利。


事實上,以往虛擬化技術並無法滿足超高性能網路應用場合的需求。不過,據了解,已有軟體公司有能力可以充分發揮新一代標準化硬體晶片的最大潛力,推出不輸於純硬體網路產品性能的網路功能虛擬化(NFV)解決方案。更重要的是,它採用的是開放原始碼技術。這種以軟體與標準化硬體的架構提供了最大的靈活性和可擴展性,以軟體作為關鍵性元件來構造集中化的資料平面和控制平面, 從而建立更加快速、高效能、安全的網路產品。



圖三 : 以往物聯網的討論僅僅被侷限在自身的概念與市場,而現在與雲端運算的結合,已是不可逆的趨勢。(Source:cloud-data-news.postcodeanywhere.co.uk)
圖三 : 以往物聯網的討論僅僅被侷限在自身的概念與市場,而現在與雲端運算的結合,已是不可逆的趨勢。(Source:cloud-data-news.postcodeanywhere.co.uk)

以資料分析發掘商機

我認為,雲端運算為採用物聯網技術的各行各業提供了兩種重要的分析能力:


1. 即時分析(Real-Time Analytics):

即時分析可以支援對設備和系統進行預測性維護和自我診斷,物聯網中良好設計的智慧設備可以自動執行這些功能。例如,系統可以通過減少機械負載來延長崩潰邊緣的元件壽命,或自動撥打維修服務電話。預測性維護減少了人工巡查和預防性維護的時間和人工成本,還可以通過管理元件庫存和減少庫存成本來提高效率。這些由智慧系統提供的性能資料也會傳送給研發部門,?明工程師在下一代產品中解決經常出現的問題。


2. 適應性分析(Adaptive Analytics ):

適應性分析將物聯網在四面八方生成的資料集彙集成一個豐富且可以指導行動的資訊,也可用來識別將對你的業務帶來變化的趨勢。通過實現大規模的即時決策來改進設備和系統的性能,適應性分析使得系統的智慧化程度在使用中不斷提高,這樣就可以越來越準確地診斷並解決問題。


由此可見,即時分析的價值側重在對物聯網系統中及時獲得資料然後做出即刻的調整,以便快速地適應應用環境的變化和需求;而適應性分析的價值則是重於大量資料被彙集起來之後的分析,發現其中的長期深層趨勢。


物聯網將會引發第四次工業革命,為整個社會帶來全新的價值,而它的核心價值在於以巨量資料為諸多產業來實現業務轉型與創新。因此,我為以下幾項代表性的行業提出了物聯網應用的突破建議。


●能源業:從以太陽能、風力為代表的發電設備到智慧電網等輸電系統


●智慧建築與智慧家居:從建築節能、智慧監控到安防預警等設備


●汽車業:從車輛機械控制、輔助駕駛、車載資訊娛樂到車聯網和智慧交通系統


●醫療保健:從移動和家庭醫療保健裝置到醫院大型醫療設備器材


●大眾交通:從航空、船舶到軌道交通



圖四 : 物聯網一旦成形,所帶來的便利性對於各行各業將可以開啟更多的商機。(Source:www.businessinsider.com)
圖四 : 物聯網一旦成形,所帶來的便利性對於各行各業將可以開啟更多的商機。(Source:www.businessinsider.com)

結論:為任何需要的地方植入智慧

物聯網所帶來的機遇是全新的,特別是在規範性要求極高的國防軍事、工業控制等領域對安全性、可靠性的要求不容置疑,出現任何差錯都會造成生命或巨額財產的損失。


如今,我對物聯網所帶來的經濟機遇做出了全面的分析,提出「棕地」、「綠地」、閘道與雲端資料中心作為物聯網的基本組成部分。這樣清晰的物聯網架構理念,讓巨資料取自於設備,分析於雲端,最終再服務於設備。


對軟體公司而言,要實現這樣的作法,必須在嵌入式系統軟體領域的持續創新與累積到一定的程度,推出符合物聯網架構理念的一系列解決方案,再加上全球智慧化設備軟體市場的專業服務與支援,足以將智慧化注入到「棕地」、「綠地」、閘道和資料中心等任何需要的地方,如此才能為物聯網的美好願景提供最佳的後盾。


(本文作者現任職於WindRiver,擔任戰略市場部副總裁一職)


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