从软件角度看物联网世界 ：从互联、安全、管理再到分析

　　物联网虽然是近年来大家都熟悉的热门话题，但不少人仍认为这只是个抽象概念，不具有具体的技术内涵。不过，我想，不论是软件、芯片或是系统业者都应该对物联网有相当清晰的定义与规划。

　　我的看法是，用物联网技术来实现原有设备的网络化和智能化，并把它们与新一代的系统整合起来，由此用网络连接起来的智能设备将会形成一股强大的驱动力，为企业带来丰厚的经济利益。因此，企业应重新用“资产”的观点来看待数据，但这些资产只有经过传输、储存和处理，才能发挥其效益。由此，我们就必须关心以下几个问题:

　　1.从哪里产生的数据是最有价值的?

　　2.怎样才能把各处产生的数据高效地集中起来?

　　3.集中起来的数据怎样进行加工利用才能发挥出最大的价值?

　　从“棕地”到“绿地”

　　在建筑业领域中，棕地(Brownfield)指将要重新开发的工厂或者商业土地。这些土地上面已经存在着一些建筑物，必须经过整理或者绿色环保处理之后才能使用;而绿地(Greenfield))是指可以直接开发利用的全新土地。这个概念已经从建筑业被借用到网络业，被美国的网络业界广泛认同。我现在将这个定义借用过来，并将前述物联网的概念与之结合，做一个清楚的介绍。

　　图一 : 从棕地到绿地

　　图一中，棕地(Brownfield)代表我们多年来已经在使用的设备和系统所产生的数据。属于棕地的设备都是多年前就制造出来，当时根本不具备联网功能，但从这些设备所收集到的资料却同样具备极高的价值。

　　至于绿地(Greenfield)则是在进入物联网时代以后全新推出的设备属于绿地。这类设备可以充分地应用新一代的物联网技术和系统概念，具备足够的联网能力、安全性，并且可以方便地进行远程管理。应用这类设备，可以支持产业和企业实现全面转型，开辟由软件驱动的受益来源，获得差异化竞争优势。

　　不论是棕地或绿地，系统产生的大量数据都将通过网关(Gateway)进入云端。但如何确保这些处于棕地之中的设备和系统具备联网功能，把它们变成具备智能的系统，并且确保它们安全可靠地运行而不是将它们置于充满威胁的网络环境中，这就必须提供一个以软件为基础的网络平台来克服这些问题。

　　这个平台可以作为一个桥梁，具备网关(Gateway)的作用，把原本孤立存在、不具备联网功能的设备与新一代互联网体系架接起来，因为它提供了互联性、可管理性和安全性三个方面的基本能力:

　　互联性(Connectivity):

　　对于新一代设备，互联性似乎不言而喻，但是对于传统上处于「棕地」的设备，为其赋予互联性仍然是一种非常普遍、数量庞大的需求和市场，其中主要的问题是这些孤立的设备缺乏互操作能力。而就现阶段来说，产业标准混乱、多种技术的失序竞争与太多的订制化工作，这些现象的综合作用，导致棕地中的设备实现互操作性的难度非常大。而前面所提到的网络平台就必须支持众多无线和有线网络互联标准和协议，对于上述复杂的环境和难题具有极为广泛的适应性，为「棕地」设备的互联性解决方案提供有效的支持。

　　可管理性(Device management):

　　在物联网世界里，设备管理方面的挑战更大了，由此占据的营运成本比例非常巨大。网络平台本身就具备远程访问、数据采集和过滤能力，可以支持远程监控、诊断、预见性维护和分析，从而实现棕地设备的业务转型，通过数字化和智慧化来显著降低管理成本。

　　安全性(Safety & Security):

　　进入网络的设备将会面临各种安全性威胁，如果不具备安全机制，就会十分脆弱、难以承担重要业务。因此，安全性是物联网的重大挑战，而且不仅仅是应用层面的问题，而是整个系统包括软件和硬件各个层面的问题。网络平台不仅要具备极高的安全性，而且可以充分利用芯片级的安全性，实现全面的系统保护。此外，可以在确保安全的情况下向设备传入和传出各类数据。

　　图二 : 传统的网络安全问题，搬到物联网上仍然被产业界所高度重视。

　　所以，这种网络平台既可以让原有「棕地」设备的再利用，也能同时用于绿地中新一代物联网设备的设计开发。

　　把数据集中到云端

　　透过网络平台扮演的互联的桥梁角色，不论是棕地还是绿地都会产生大量的数据。这些数据惟有送上云端，才能进行深入的分析，真正发挥大数据的潜力。但如此大量的数据必然需要极高的网络传输能力。

　　在全球网络通信业，软件定义网络(SDN;Software Defined Network)和网络功能虚拟化(NFV;Network Function Vitualization)已经是显而易见的趋势，这是因为硬件技术(特别是芯片技术)的进步，性能大幅度提高，而价格却快速下降，使得采用标准化硬件与特定功能软件相结合而构造的网络通信系统具备了前所未有的成本优势，并且在灵活性和可扩展性方面让传统上高度依赖硬件的网络设备相形见绌。

　　SDN之所以能够成为新一代网络设备的发展趋势之一，不仅因为可以显著提升网络性能，其内在的智能化功能亦可以支持营运商快速、灵活、低成本地推出各种新业务，并且具备更高的安全性，因此成为支持网络设备制造商和营运商挖掘联网商机的得力武器。

　　而我们也知道，更高的带宽、更高的安全性以及更佳的用户体验，这是企业和消费者越来越饥渴的需求。若以软件公司本身来说，平时就必须累积相当丰富的网络设备与应用等相关的经验与基础，借此建构完整的生态系统来打造完整的解决方案，而解决方案本身就必须涵盖大型数据中心到家庭网关系统领域。同时，与各大芯片业者保持密切的合作，为协助产业朝向SDN与NFV等开放性标准化技术迈进，以推出相应的参考设计以及开发工具包，让电信与云端服务供货商能降低资本支出与营运费用，并推出各种新服务来增加获利。

　　事实上，以往虚拟化技术并无法满足超高性能网络应用场合的需求。不过，据了解，已有软件公司有能力可以充分发挥新一代标准化硬件芯片的最大潜力，推出不输于纯硬件网络产品性能的网络功能虚拟化(NFV)解决方案。更重要的是，它采用的是开放原始码技术。这种以软件与标准化硬件的架构提供了最大的灵活性和可扩展性，以软件作为关键性组件来构造集中化的数据平面和控制平面， 从而建立更加快速、高效能、安全的网络产品。

　　图三 : 以往物联网的讨论仅仅被局限在自身的概念与市场，而现在与云端运算的结合，已是不可逆的趋势。

　　以资料分析发掘商机

　　我认为，云端运算为采用物联网技术的各行各业提供了两种重要的分析能力:

　　1. 实时分析(Real-Time Analytics):

　　实时分析可以支持对设备和系统进行预测性维护和自我诊断，物联网中良好设计的智能设备可以自动执行这些功能。例如，系统可以通过减少机械负载来延长崩溃边缘的组件寿命，或自动拨打维修服务电话。预测性维护减少了人工巡查和预防性维护的时间和人工成本，还可以通过管理组件库存和减少库存成本来提高效率。这些由智能系统提供的性能数据也会传送给研发部门，?明工程师在下一代产品中解决经常出现的问题。

　　2. 适应性分析(Adaptive Analytics ):

　　适应性分析将物联网在四面八方生成的数据集汇集成一个丰富且可以指导行动的信息，也可用来识别将对你的业务带来变化的趋势。通过实现大规模的实时决策来改进设备和系统的性能，适应性分析使得系统的智能化程度在使用中不断提高，这样就可以越来越准确地诊断并解决问题。

　　由此可见，实时分析的价值侧重在对物联网系统中及时获得数据然后做出即刻的调整，以便快速地适应应用环境的变化和需求;而适应性分析的价值则是重于大量资料被汇集起来之后的分析，发现其中的长期深层趋势。

　　物联网将会引发第四次工业革命，为整个社会带来全新的价值，而它的核心价值在于以巨量数据为诸多产业来实现业务转型与创新。因此，我为以下几项代表性的行业提出了物联网应用的突破建议。

　　●能源业:从以太阳能、风力为代表的发电设备到智能电网等输电系统

　　●智慧建筑与智能家居:从建筑节能、智慧监控到安防预警等设备

　　●汽车业:从车辆机械控制、辅助驾驶、车载信息娱乐到车联网和智能交通系统

　　●医疗保健:从移动和家庭医疗保健装置到医院大型医疗设备器材

　　●大众交通:从航空、船舶到轨道交通

　　图四 : 物联网一旦成形，所带来的便利性对于各行各业将可以开启更多的商机。

　　结论:为任何需要的地方植入智慧

　　物联网所带来的机遇是全新的，特别是在规范性要求极高的国防军事、工业控制等领域对安全性、可靠性的要求不容置疑，出现任何差错都会造成生命或巨额财产的损失。

　　如今，我对物联网所带来的经济机遇做出了全面的分析，提出棕地、绿地、网关与云端数据中心作为物联网的基本组成部分。这样清晰的物联网架构理念，让巨资料取自于设备，分析于云端，最终再服务于设备。

　　对软件公司而言，要实现这样的作法，必须在嵌入式系统软件领域的持续创新与累积到一定的程度，推出符合物联网架构理念的一系列解决方案，再加上全球智能化设备软件市场的专业服务与支持，足以将智慧化注入到棕地、绿地、网关和数据中心等任何需要的地方，如此才能为物联网的美好愿景提供最佳的后盾。