物聯網網絡已與生活中的技術版本進行了比較，因為它的傳感器可以看到，聽到和感覺到周圍的環境。就像人類對我們從感官中獲得的信息做出反應一樣(例如我們過熱時出汗)，IoT網絡使用硬件和軟件組件進行無縫通信和協同工作。

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隨著連接的傳感器和移動設備數量的增加，IoT體系結構必須發展。當今的IT架構根本無法與IoT設備生成的數據量相匹配，并且無法維持傳輸和處理數據所需的處理能力。保持同步的唯一方法是將邊緣計算與IoT架構集成在一起。

邊緣物聯網架構將網絡連接從集中式資源轉移到資源、通信和傳統處理上，這些資源更靠近生成數據的設備，以維持數據量和速度。走向邊緣的重點是整個網絡的數據傳輸的優先級和優化。

這種類型的架構可在IoT網絡上分布智能，以提高性能、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體系結構，在該體系結構中，處理數據時應盡可能靠近原始數據源。在物聯網架構中，這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或本地數據中心進行處理。

物聯網網關系統示例

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IoT網絡的通信中心。在網關將數據轉發到云或本地網絡之前，它執行網絡的關鍵功能，例如傳感器數據聚合、傳感器協議之間的轉換以及傳感器數據處理。

鑒于最近幾年IoT設備部署的爆炸式增長，擁有正確的IoT架構是高可用性和高性能IoT網絡的關鍵部分。

適當的邊緣物聯網架構的重要性

物聯網設備會生成大量數據，并要求流程在毫秒內執行。根據Gartner的數據，當今大約有10%的企業生成數據是在傳統數據中心或云外部創建和處理的。預計到2025年，這一數字將達到75%。 IDC注意到了類似的趨勢，并相信到2025年全球數據領域將增長到175 ZB。

全球數據增長趨勢預測

在連接物聯網的辦公樓環境中，成千上萬個傳感器監控溫度、光、噪聲、空氣質量和安全系統。關鍵系統中的執行器會響應傳感器檢測到的變化，以關閉和打開照明燈，打開安全門或根據外部天氣調整HVAC系統。每個物聯網設備和執行器都可以使用不同的協議(例如Wi-Fi、藍牙、串行端口、消息隊列遙測傳輸(MQTT)或Zigbee)連接到網絡，并且可能具有不同的管理和安全模型。

結構完善的邊緣物聯網網絡可以處理來自所有設備以及部分數據處理的數據流入。但是，某些功能(例如打開安全門)無法等待數據從IoT設備到基于云的應用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，以至于無法以其原始形式有價值。

適當的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，從而提高高使用率應用和設備的性能。它還可以減少IoT網絡與其他服務或網絡部分(例如云)之間的體系結構集成點的數據和通信瓶頸，因此它可以按照當今員工和客戶的需求運行。

• 適當的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IoT項目;
• 將新的處理技術(例如機器學習和AI)添加到IoT網絡。

這并不是說部署邊緣物聯網架構將適用于每個組織。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跟上并可能帶來比其解決的風險更大的風險。

IT專業人員和技術領導者必須學會利用當今部署的破壞性技術來應對競爭的業務目標。 Gartner高級總監Ross Winser表示，傳統工具和流程正在迅速達到極限。他在博客文章中寫道，通過讓IT專業人員和領導者盡早參與IoT體系結構規劃討論，組織可以避免無法預料的服務差距的級聯效應，而這種差距可能會在未來引起嚴重的頭痛。

您在邊緣物聯網架構中需要什么?

設計和實施邊緣物聯網架構取決于許多因素：

• 物聯網設備，包括其壽命，集成技術和通信協議;
• 需要在邊緣部署多少情報;
• 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(不包括數據中心、云和企業層)將由兩層組成：邊緣設備和中間服務器。

邊緣設備層

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

傳感器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、溫度和濕度傳感器、GPS接收器和車載診斷傳感器。

在談論物聯網時，人們通常會想到帶有傳感器的硬件設備，以激活和控制它們并傳輸物聯網數據。示例包括嵌入在智能車輛和家用電器中的微控制器，以及嵌入在機器人技術或工業設備中的Raspberry Pi設備等單板計算機。

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根據從IoT架構其余部分收集的數據觸發執行器，例如智能燈、遠程控制的訪問點、電機、機器人和軟件命令。

中間服務器層

IoT架構的這一層也稱為控制層，包含IoT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。這是在本地處理從邊緣收集的數據，然后再將其發送到數據中心或云的地方。

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，尤其是通過蜂窩網絡時，會節省大量成本。大多數網關都基于定義的規則和準則啟用雙向通信并確定通信的優先級。例如，網關可以保存所有向南的數據傳輸，而關鍵設備更新程序包則以其他方式提供。

此外，它允許將關鍵業務規則和過濾器實時應用于數據?；谶@些過濾器、可以處理、傳輸或存儲數據以供以后使用，從而使企業可以更有效地管理數據并開發出更有用的見解。

創建支柱

邊緣計算仍在發展中，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。

考慮到系統和組織對數據的依賴，設備的選擇和放置變得至關重要。組織找到了使用物聯網的創新方法，只有具有堅實基礎的架構才能適當擴展和支持邊緣物聯網技術。