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你对于物联网了解多少

2019年06月06日 10:30 ? 次阅读

物联网的边缘计算

IoT后面的发展就是人们非常看好边缘计算。什么是边缘计算呢?美国韦恩州立大学施巍崧教授在《Edge Computing: Vision and Challenges》论文当中给出边缘计算的定义:边缘计算是一种可以在网络的边缘完成的计算技术,这种技术和平台在云和IoT设备之间上传和下载数据,以平衡系统的计算、实时性、功耗和安全方面的需求 。

你对于物联网了解多少

为什么要使用边缘计算?这里有三大要素:能耗、带宽和隐私。最早去践行边缘计算的企业是美国的通用电气(GE)。GE是一家工业设备的巨头,它对边缘技术的定义是这样的:靠近数据源存在的计算基础设备,例如工业控制器和来自各种设备传感器的数据集合,这些设备通常远离云计算中心。

边缘计算的三大要素,第一是安全和隐私,因为有时候设备厂商不太希望把产生的设计数据放到云端。第二是能耗,如果我们使用神经网络(CNN)的深度学习(Deep Learning)的AI方法,如果将数据训练和模型推理都在云端服务器上完成,无论算得如何快,都将导致在云端和设备端直接、大量和反复地传递数据,这样消费的能耗和带宽都将是巨大的,而且传输中的数据延迟可能会造成系统实时性降低。如果我们将数据训练和模型推理放在物联网的边缘,实时性或许可以解决,但是在设备端,无论算力和能耗都是无法承受的。要想满足这三大要素,边缘计算将是比较好的解决方案,即将数据训练继续放在云端,模型推理放在边缘计算端,这样可以平衡实时性、安全隐私和能耗的需求。

传统的嵌入式企业,像恩智浦(NXP)是边缘计算的积极倡导者,研华公司也是早期就做边缘计算设备的企业。需要指出的是,边缘计算设备一般会安装在系统传感和执行端,多数边缘计算设备是嵌入式系统。从物联网系统角度看,边缘计算设备是整个物联网系统的一个组成部分,不能单独存在,需要云计算和人工智能技术的支撑和服务。边缘计算技术的研究和产品开发目前处在初期阶段,云计算、通信设备和嵌入式企业非常关注,物联网的高速发展是边缘计算兴起的最大推手。

物联网发展大致分成两个时期,第一个时期是从互联走向智能,第二个时期从智能走向自治。目前大多数物联网项目还是处于第一个时期,正进入第二个时期,边缘计算将发挥重要作用,边缘计算也将迎来快速发展的时期,人工智能正向边缘和终端侧延展,嵌入式人工智能时代将要来到。

物联网云平台

IoT云平台就是物联网的云端,我们称之为IoT云。过去几年,IoT的云平台发展得比较顺利,趋于成熟。云计算可分为软件即服务(SaaS),平台即服务(PaaS)和基础架构即服务(IaaS)。IoT云平台符合PaaS的定义。IoT借助云计算的快速发展。目前来看,IoT的云平台方面,各个IT大佬在跑马圈地,我们可以看到国内和国际的IT企业都在做这件事情,以前我们会看到一些在美国和中国的创业公司专门做IoT云,像广州机智云,但现在还继续在做IoT云的创业公司已经很少了。

现在IT大佬已经把触角往下探了,他们甚至去投资一些IoT芯片和模组的公司,还有物联网操作系统(IoTOS),例如阿里已经投资到IoT OS,产品是,阿里希望阿里云能够通过互联网联通到模组和传感器,能够把客户的数据拿到。客户可以注册一下,诸如百度云、阿里云或者亚马逊云,刚开始可能半年或者一年,或者用户的节点很少的时候,全部是免费。只有当这位用户的数据量上来之后,才有收费的模式。所以这个领域在跑马圈地,真正大数据的经济效益还在后面。

物联网操作系统

嵌入式操作系统未来趋势就是向IoT OS发展。

2017年,笔者在《嵌入式操作系统风云录:历史的演进与物联网未来》一书中,把这段历史作了比较详尽的描述,其中嵌入式操作系统和IoT OS衔接最紧密的是实时多任务的操作系统(RTOS)和开源的Linux [4] 。

过去几年 IoT 成为重要风口,众多国内外科技巨头以及中小企业开展了在 IoT 方面的布局,阿里云称IoT 是其第五赛道,以阿里云为支撑,在端侧有,在其上阿里有物联网市场和一站式开发平台,再上面就是包括消费和行业应用。华为布局AIoT, 推出标准协议。在端侧,华为有Huawei LiteOS,端云结合是通过OceanConnect,它是华为云推出的IoT联接管理平台。行业应用上,华为重点推广NB-IoT

亚马逊推出Amazon FreeRTOS ,借助嵌入式系统最具影响力的RTOS- FreeRTOS,亚马逊扩展其在物联网系统中的市场地位,借助AWS IoT云和边缘计算技术,为开发者提供一站式解决方案 [5] 。

微软在物联网设备端布置Azure Sphere OS,可以运行在MCU上,边缘侧微软有Azure IoT Edge,可以运行在Linux 和Windows 系统,在云端微软有,负责对IoT设备进行安全管理和维护。

是最早推出的IoT OS,在行业具有标杆作用。2018年ARM 推出ARM Pelion IoT Platform,提供端-端IoT 安全解决方案。据悉Pelion计划在2019年在中国落地 [6] 。

物联网通讯技术

我们看一下物联网的通讯技术,这几年有许多新的发展。

第一个就是蓝牙5.0。蓝牙是一个古老的点到点近场通讯技术,到了蓝牙5.0之后,蓝牙技术真正进入了物联网时代,许多智能家居应用可以使用蓝牙5.0技术了。

第二就是NB-loT,是4G网络到5G发展之后出现的一个分支——一个分支走向高速高带宽、另一个分支走向低速低功耗。NB-IoT技术目前发展得也非常快,特别是在中国,中国电信、中国移动和中国联通目前在主要的城市都有网络的布置,包括水、电和气在内的公共服务和其他应用正在实施之中。5G应该能够推动两大应用领域的发展,第一个是无人驾驶。如果没有5G,无人驾驶基本上不太可能。例如一辆无人驾驶车在道路上高速行驶,突然遇到行人冲到主路,这时系统需要在很短时间内做出识别并刹车动作,如果没有5G的网络,无人驾驶就连基本安全保障也很难做到,一直会属于实验室,或者某个园区里面实验产品。

另外一个5G的重要应用场景就是AR(增强现实)

VR(虚拟现实)。AR在设备维护等行业应用中,现在4G的带宽对智能AR眼镜功耗和延迟都是太大,智能眼镜因为尺寸限制,只能放一个很小的电池,延迟大造成专家远程指导效果失真,直接造成重大经济损失。

物联网安全

2016年10月21日,北美地区若干重要网站无法正常访问,包括twitter、paypal、github等。本次安全事件是由于美国知名网络域名服务提供商Dyn遭受到强力的DDoS攻击所致。Flashpoint公司已经确认Mirai僵尸网络参与了该DDoS攻击。Mirai是一种主要感染IoT设备的僵尸程序,该僵尸程序在源码公开后,被黑客快速利用并扩散形成了大量的僵尸网络。

全球已有130万台以上的监控探头和摄像机等物联网(IoT)设备感染了Mirai病毒。Mirai之后,大家才开始认为物联网安全确实已经刻不容缓。IoT安全漏洞的案例很多,小到玩具,大到工业设备都面临了IoT安全隐患。

从2015年开始,笔者一直主持上海一个嵌入式系统安全论坛。笔者有一个感受,就是IoT安全不好做,如果只是一家公司则做不了安全,IoT安全需要整个产业链,需要从芯片到云端的整体解决方案,即大家一起来打造安全,甚至包括开发者和维护人员都要有这种安全的意识,才能使整个设备和系统安全。

另外一个关键的点是未来的物联网只有设备本身的功能安全(Safety)还不够,信息安全(Security)讲得也不够。这两个安全现在目前的看法就是要融合在一起。最近有一个新的工业信息安全的标准(IEC62443),西门子已经刚刚通过了TUV组织的认证。IEC62443把两个安全标准融合在一起,作为一个实施准则来做,现在看 IoT的安全任重道远,甚至可能是一个最后要攻下的堡垒,最难做的一件事情。

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发表于 2019-04-26 02:38 ? 207次阅读
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发表于 2019-04-19 14:54 ? 451次阅读
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