物聯網架構
在開始講架構之前,要先了解什麼是物聯網 (Internet of Things 以下內容會簡稱 IoT)。從 IoT 的英文全名來看,就是只要實體物品能連上網,那就能與網際網路建立聯繫,並進行資料的傳輸。這些有連網能力的物件,一般稱呼為物聯網設備,通常嵌入了感測器、軟體或其他技術,以常見的溫度感測器來說,本身就有偵測環境溫度的能力,但加上了連網的能力後,就能直接將溫度資料傳上網路,民眾直接透過網頁去知道目前環境溫度,而不需要直接走到溫度計面前。
基本架構
最基本由 物聯網設備、物聯網閘道器 (IoT Gateway)、物聯網平台 三要素所組成,物聯網設備在開頭有說明過而這邊的物聯網平台指的就是提供終端用戶的系統平台,可以提供的服務像是設備的管理、數據的觀測或下達指令到物聯網設備等。其中大家比較陌生的可能會是物聯網閘道器,物聯網閘道器在物聯網中扮演很重要的角色,最主要的功能是負責將物聯網設備透過不同協定傳出的資料,轉成統一的通信協定後再傳到物聯網平台上。
物聯網設備
具有網際網路通訊能力的設備
物聯網閘道器
- 數據的收集和轉發
- 協議的轉換
- 支援多種的通信協定 (ex. MQTT, CoAP, SNMP, HTTP 等)
- 將不同設備的數據轉成統一格式,確保後續的通信和資料交換順暢
- 安全管理
- 須通過身分驗證和防火牆等安全措施,以確保數據傳輸過程的安全性
物聯網平台
根據不同需求提供相對應的服務。基本服務通常是設備的管理和維運以及數據的監控,進一步的服務可能會有數據統計和分析或是其他的應用服務
進階架構
地端伺服器
簡單的架構說完,接著介紹較複雜的版本。在原有的物聯網架構底下,額外加入了地端的伺服器,做到邊緣運算的效果,使服務能更即時更方便。
代理, 組態, 應用伺服器
另一種進階架構會將雲端平台再另外分出組態伺服器和應用伺服器,而讓地端伺服器扮演代理伺服器的角色,這是基於維運服務和應用服務可能會是兩個或兩個以上不同的行政單位或是公司來負責,另一個原因就是如果有其他的第三方應用也可以彈性地擴展在原有的系統架構下。簡單來說就是為了系統的彈性而誕生的架構。
代理伺服器 Agent Server (AGS):
- 管理所有物聯網設備的網路組態
- 引導物聯網設備進行登錄
組態伺服器 Config Server (CFS):
- 執行物聯網設備的登錄
- 紀錄設備資訊
應用伺服器 Application Server (APS):
- 物聯網設備的鑑別和授權
- 營運各項應用服務
物聯網牽扯的技術範圍其實相當廣,像是訊息佇列的處理和資料回補等,要處理設備同時拋上來的資料,並經數據的清洗、過濾和整理,才適合到應用端作資料視覺化的展示和分析; 資安技術也是物聯網相當重要的一門課題,身分驗證和防火牆與物聯網的世界密不可分,甚至是相輔相成。想想如果隨便一台設備接上了區網就能直接傳遞資料給雲端或地端伺服器,又或者是能讀取其他物聯網設備的資訊,都是一件相當可怕的事。進階架構讓伺服器們能分工合作,此外,將登錄和授權等驗證機制拆分也方便後續不同單位的管理和營運。