【好文分享】選擇物聯網管理軟體需要了解的通信協議

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工程師們能設計出最完美的產品,把它接入物聯網。然而,如果這款產品與其它產品的交互沒有做好,那就很難在市場中立足。

物聯網通信的失敗之處

工程師們能設計出最完美的產品,把它接入物聯網。然而,如果這款產品與其它產品的交互沒有做好,那就很難在市場中立足。

據PlumChoice的報導,三分之二的物聯網設備的潛在用戶總是被各種原由所阻礙。每七個物聯網設備購買者中就會有一人退貨—— 其中超過半數的人表示再也不會購買該品牌的產品。

“儘管創新聯網家居和物聯網設備帶來了巨大的機會,但是企業並沒有幫助用戶把這些產品很好地整合到現有的複雜技術環境中去”,PlumChoice的物聯網產品研發副總裁Steve Thompson說到。

物聯網將物體串聯到了一起。然而,AVnu聯盟董事會主席、Cisco物聯網解決方案架構師Paul Didier解釋說,很多物聯網設備由於網絡協議兼容性和權限限制的原因,在未連接的網絡中仍處於割裂的狀態。“有了物聯網之後,大量核心系統設備應用不再會這樣被隔離了,比如大數據分析”,他說,“關鍵在於網絡的聚合。”

為了連接這些割裂的物聯網網絡,工程師們往往需要某種整體管理軟件來駕馭這一切。但是,物聯網便捷聚合併不如聽起來這麼輕鬆。

“無需預購買產品和持續的支持,’物品’製造商正在探索一條漫長的道路,涉及到大量難以滿足的客戶和許多非質量問題的退貨”,Thompson說,“我們需要幫助人們從這些投資中獲得真正的價值—— 回報則來自品牌的成功”。

網絡的網絡

“物聯網管理軟件包含了大量複雜的功能,”Autodesk的物聯網總監Bryan Kester說,“大多數功能都是理想的,但並不都是必需的。”

當真正去實現物聯網時,工程師面對的是一團糟的概念、工具和技術。包括但不限於以下:

  • 用於收集數據的遠程固件和固件管理軟件
  • 物聯網設備監控軟件
  • 雲或服務器上的數據存儲
  • 用於評估和優化系統的大數據分析
  • 用於推動更新的物聯網設備的版本控制

“物聯網控制是非常廣泛的概念,”AVnu聯盟主席、國家儀器高級經理托德沃爾特補充說,“管理軟件、管理軟件之間存在一些共性,它們對終端節點有管理的概念,以及支持它們的龐大社區。但如今還沒有獨立管理協議—— 沒有能夠包攬一切的。我認為這將取決於市場,看看是否有需求。”

正如前面提到的,許多物聯網產品將有自己的專用軟件將設備連接到互聯網,管理數據和控制產品。Didier解釋說,如果能夠兼容的話,物聯網管理軟件在這些分離的網絡上又加了一層通信。

這層網絡的網絡仍舊讓每個軟件控制各自的物品。主要的區別在於這個網絡的網絡將允許用於大數據,優化和系統控制的通信協議被使用。

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微軟Azure IoT架構(圖片來自微軟)

亞馬遜、微軟和PTC配置

例如,微軟Azure和亞馬遜網絡服務(AWS)期待通過雲平台進行連接和管理。與樞紐的通信是通過HTTPS和MQTT協議完成,必要時會用到自定義網關。微軟Azure也可以使用AMQP協議。然而,如果你的設備不兼容這些協議,那麼它們也將不兼容Azure和AWS。

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AWS眼裡的物聯網

“你部署了事件樞紐,添加了設備,並且將各式各樣的識別接入樞紐,”微軟Azure的技術專家Ken Patterson說。“也有一些可供你使用的第三方工具,比如樹莓派。然後你可以用開發環境和Arduino與之相連。這樣,你的Apple、Android和Windows移動設備都被整合在一起,用來控製或者作為傳感器。”

另一個領先的物聯網管理軟件是PTC的ThingWorx。ThingWorx是把自己定位為物聯網管理軟件的一種無關協議的選擇。“ThingWorx平台的核心是一個綜合的建模環境,同時為模型裡的’物品’生成REST API,”ThingWorx的物聯網技術副總裁Joe Biron說,“REST API不僅允許對物聯網設備的管理,也允許基於不同的雲系統之間的通信,使物聯網的應用可以擴展到其它領域,如CRM (Salesforce)、cellular (Jasper) 等等。

然而,ThingWorx將不會如你所願那樣簡單。工程師或者專業人員仍需要實現物聯網系統連接,創建儀表板,保證系統的正常運行。

如何選擇物聯網管理軟件

許多試圖整合物聯網的頂級玩家的名字都耳熟能詳。這是因為他們很可能已經是另一個垂直技術領域的主要參與者。

工程師希望他們的產品能兼容的物聯網管理軟件選項將會決定物聯網設備的協議選擇。在做出這個決定的時候,工程師應該注意他們的管理軟件的使用場景和最終的用戶,這些用戶可能就是他們自己。下表列出了一些工程師常用物聯網管理軟件選擇。

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例如,一個產品開發團隊可能要跟踪他們的產品是如何與客戶互動的。這個數據可以用來改善未來的產品設計。因此,他們可能想選擇一個集成了設計軟件的物聯網管理軟件,如PTC或Autodesk。

那麼,你如何確定使用哪些物聯網管理軟件,或者你可以藉助誰來自己創造一個呢?Didier認為一個不錯的出發點就是過去的IT合作夥伴。

PTC和Autodesk的物聯網發展

工程師們可能希望看到他們的設計軟件供應商可能提供的物聯網選項。例如,PTC已投資超過7億5000萬美元用於物聯網。PTC因此也已經積累了大量的物聯網技術。而Autodesk最近推出了SeeControl產品。顯然,這兩家設計公司肯定會發布很多新聞,他們的競爭對手肯定也會跟進。

然而,由於沒有物聯網管理軟件是包羅萬象的,“有時需要有兩個系統,”Kester指出。“其中有一些產品提供了開發的、雲端可用的接口,或是同類的功能。然而,目前還沒有全套完善的物聯網軟件供應商,有些系統只是在數據共享方面做的更多些。”

物聯網協議標準化可能如何影響我的管理軟件呢?

認為物聯網管理軟件重要的一種主流原因是缺少物聯網的標準化。許多產品設計師卻傾向於生產自主控制的軟件,所以問題越來越嚴重了。

“在雲端,耗費很大的力氣把數據整合在一起,但是物聯網的發展卻沒有跟上”,Didier說,“我們還沒想好如何使用各個供應商之間的不同系統和應用產品。”

然而,在物聯網社區是有希望實現標準化的,並且正在以幾種方式推進。緊跟物聯網標準化的形勢,能夠確保你的設備實現彎道超車,主導市場。

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物聯網協議標準化方案之一:行業協會

物聯網行業標準化的首要來源是行業協會。協會確保所有成員單位生產的產品都相互兼容。一些領先的協會和標準化組織包括AVnu聯盟、工業互聯網協會(IIC)、ODVA和Z-Wave。

因此,加入行業協會並且確保使用的所有管理軟件都支持他們的協議不失為擴大產品兼容性的好辦法。而且,如果你選擇創建自己的專有管理軟件,他們的協議將是一個很好的出發點。

每個聯盟制定的協議均對多種場景做了優化。如果某個協會制定的標準符合你的使用場景,你們最好去加入這個協會。

例如,AVnu聯盟專注於確保工業物聯網各個節點間控制和分析的時間同步。

“AVnu聯盟的做法是將IEEE標準用於對時間敏感的網絡(TSNs),確保設備之間的可操作性和可靠性,”Didier說到,“這類似於WIFI聯盟對802.11協議多媒體訪問控制的做法。他們創建的網絡使你可以隨時隨地用任何設備連接。我們要在工業應用上對TSNs做同樣的事情。”

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TSN結構圖,圖片來自國家儀器(NI)

Didier表示IIC和德國的Industrie 4.0都已經投入了相當大的努力,但目前還沒有哪家協會提出了一個完整的物聯網標準方案。

“儘管他們兩家都沒有確定完整的架構形式以及關鍵的技術,但他們已經有了規劃綱要”,他解釋說,“Industrie 4.0朝著TSN方向匯聚網絡,並且開放通訊平台用於大空間跨度下的數據傳輸和更大的業務流程運行。此外,IIC發表了一篇論文來概述一種參考架構,文中包括了關鍵的技術及標準。但他們仍然需要確定今年的發展計劃。AVnu聯盟將幫助他們確保工業設備與這些網絡的融合。”

物聯網協議標準化方案之二:依托互聯網的標準

因為所有的事情最終都會落在互聯網上,一些機構正在試圖借助互聯網協議來標準化。

“在很多情況下,物聯網設備都使用標準化的協議來傳輸數據”,Patterson解釋說。“對於物聯網協議本身的標準化,都在求同存異地進行整合。例如,物聯網協議網關可以將多個傳輸協議整合到多個位置。”

Walter認為物品聯網之後會逐漸地標準化。他認為以太網可能是一個解決方案。他說:“這些產品接入標準的以太網是完成聚合的關鍵一步。然後我們可以來利用這些標準的以太網通信。我們認為這將有助於在工業物聯網通信的聚合。”

如果他們最終都被納入標準的位置或通訊協議,那麼物聯網標準化需要做到什麼程度呢?畢竟,微軟Azure和AWS已經使用HTTPS和MQTT協議連接了多個物聯網設備。

物聯網協議標準化方案之三:來自用戶和市場的壓力

用戶希望自己的物聯網設備能夠實現他們的預期設想。所以,“你會看到更多交互友好的物聯網接口”,N3的Chuck McDaniel說,“從消費者的角度來看,他們會想要一個簡單的東西來完成這些分析。”

不幸的是,市場並不總是一味地迎合用戶的需求。“資本一直反對任何的標準化以及任何管理機構的掌控”,Kester說。“如果你看看一個開放和自由的標準系統,比如安卓操作系統,你會看到它出現了多個分叉,分為手機製造商分枝、電視劇製造商分枝,甚至將其用於物聯網控制器的工業製造商也作為一個分枝。他們可以被任意修改來實現獨特的目的,在設備上捆綁他們想推銷的應用和服務,使得其競爭者的產品無法適用於他們自己的產品。 ”

這是一個有趣的觀點。當明確指定一種標準,比如安卓操作系統,和用戶對兼容性的需求,市場仍然會決定拆分成許多標準,以滿足自己的壟斷需求。

“在科技行業,公司之間經常既是競爭者又是合作者,因為他們知道合在一起可以做一個更大的市場”,Kester哀嘆,“這就是為什麼在過去的20年裡,科技行業的進步和發展都是如此的驚人。工業生產商還沒有這種意識。”

由於這種物聯網標準化的方法似乎更像是一種規格戰爭,工程師們應該密切關注這場戰爭的鐘擺擺動方向。

物聯網協議標準化方案之四:標準化物聯網芯片

Kester提出的另一種建議是在芯片的級別上實現標準化。“這可能是最佳選擇之一—— 物聯網協議由使用的嵌入式系統和工具來決定”,他說,“然而,市面上有各式各樣的物品,使用不同的微處理器,他們的操作方式都有著局限性”。

並不是所有的物聯網設備硬件都會有相同的處理器功率或內存。因此,許多低功率的產品需要極簡單的物聯網協議,否則它們將無法承受。而具有更多的計算能力的芯片卻需要更大的功率來支持。那麼,若在芯片級別實現一種一勞永逸的標準化方案,其自身就有很多的弊病。

使用這種策略的一組有趣嘗試是Marvell和Google Weave,最近他們發布了一系列插拔式芯片套裝,稱為Google Weave-ready。儘管這個特殊的芯片可能無法獲得足夠大的推動力來征服市場,但它肯定會簡化物聯網產品開發週期。

如果有一個連接到管理軟件的芯片能滿足你的需求,它可能會減少你產品進入市場的時間。但你應該確保這個解決方案符合你的終端用戶和物聯網的使用情況。

物聯網標準化—— 拖延的代價

設計團隊的產品投入市場的時間越晚,管理軟件將會更便宜和更完美,尤其是隨著標準化不斷地完善。

這看起來可能很有吸引力,但它卻是一把雙刃劍。首先,並不能保證是標準化的。此外,在物聯網的實現過程中可能錯失良機。

“整合的過程中存在很多的機遇”,Walter說,“一旦等到塵埃落定,你再姍姍來遲,就失去了競爭力。”

原文參考:物聯網智庫 http://www.iot101.com/news/2016-09-06/12134.html#jtss-tsina

#物聯網#工業4.0#通信#劉建志#亞洲物聯網聯盟

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