雾里看花——工业物联网(IIoT)

图4 | cratus/fujitsu BlueBrain传感器平台包含了一系列传感器和执行器, 以及 MCU、通信和固件框架,被用来为物联网应用程序创建一个快速的概念验证。

在去年((2017年6月)的传感器博览会上 , CRATUS 和富士通通过将两个BlueBrian传感器平台和 Microsoft HoloLens 耳机, 展示了一个薄雾计算的例子。 这种扩增实境(AR)的应用使用了来自 BlueBrain 平台的传感器数据, 直接覆盖在透过全息透镜所看到的视觉上, 并在 Cortex M4处理器上实现, 没有额外的边缘、手持或云计算。 这个例子说明了在工业环境中如何提供反馈和控制。在这种环境中, 视野的复杂性使得很难区分因果关系。 这种系统直接支持人与机器的合作, 并减少危险环境中的不安因素。

自寻烦恼么?

云平台随处可见, 所以人们可能会问:"何苦自寻烦恼呢?" 。 最近的研究提供了一些佐证: 在通讯、电力以及隐式存储成本等方面都有节约。 在 IEEE 最近的一篇文章[5]中, Markakis 等人比较了从纯云到纯边缘的三种不同方法, 证明了这一方式可以节省大量的资金。

使用靠近传感器的计算资源可以获得类似的好处。 在这种情况下, 通信通常是无线的, 因此除了带宽的好处之外, 还将减少预计部署的数十亿装置的无线电频率噪声和干扰。

为什么不只是云?

主要原因如下:

  • Latency 网络延迟
  • Privacy 隐私
  • Security 安全
  • Reliability 可靠性
  • Critical infrastructure 关键的基础设施
  • Persistent connection 持久的连接
  • Storage and retrieval cost 存储和检索成本

网络延迟是从传感器到云的往返时间。 由于通信系统存在着不确定性,那么数据中心离云服务器多远合适? 云服务器是否负载过多? 对于时间紧迫的情况来说, 纯粹的云服务或许并不是最理想的。

数据隐私是另一个很大的问题。 敏感的商业信息可能嵌入到数据中, 竞争者可以通过访问这些数据获得优势。 如果一个掠夺者在股票市场上获得洞察力并使用它会是怎样情形?

任何时候, 安全都是永恒的话题。 如果数据被发送到一个远程位置进行分析和存储, 那么系统输入就会比边缘设置多得多。 如果数据涉及关键的操作信息, 操作或企业的整体安全性可能会受到影响。

云解决方案的可靠性较低。 在外界条件相同的情况下, 更多的设备意味着更低的可靠性。

目前需要评估关键行业基础设施的脆弱性,这可能是政府必须做的事情, 并且应该有相应的罚款和其他的处罚措施。

持久连接可能并不总是可用的。 当云在某段时间100%不可用时会发生什么?

发送到云端的不必要数据和信息在电力和通信方面有成本, 而且存储和检索(通信及访问)也是需要成本的。

薄雾计算

当前多数的 IoT 和 IIoT 解决方案是一维的, 通常用于处理一个需求或用户用例。 物联网技术的真正好处在于多个系统的合作(要点是互操作性), 以获得更大的前景。 对于全部的使用场景而言, 难以在云中全部完成。 雾技术和薄雾计算装置需要更多的灵活性,必须对在初始部署后很长时间内提供对附加功能的开放。

微控制器的能力日益强大, 以及在软件定义传感器方面的最新进展[6],可能暂时难以把握当前市场上的薄雾计算能力, 就像在早期的手机市场上很难把握智能手机一样。

理解未来体系结构的一个较好例子是目前推出的车对车和车对基础设施(V2I)系统。 这个基础设施看起来像云, 但是车辆之间会相互通信, 并且在没有基础设施参与的情况下做出决策,这些都是雾计算装置。 进一步,如果汽车中的单个 ECU 也能在不考虑整个汽车系统的情况下做出决策,决定它们自己的子系统动作,这就是薄雾计算了。

References

1.“Internet of Things Leaders Create Open Fog Consortium to Help Enable End-to-End Technology Scenarios for the Internet of Things.” (2015, November 19). https://iotbusinessnews.com/2015/11/19/80306-internet-of-things-leaders-create-openfog-consortium-to-help-enable-end-to-end-technology-scenarios-for-the-internet-of-things/.

2.McMillin, Bruce et al. (2017, February). “Fog Computing for Smart Living.” IEEE Computer Magazine, Vol 50, No 2, page 5.

3.Wald, Matthew L. (2010, July 31). “For No Signs of Trouble, Kill the Alarm.” New York Times. http://www.nytimes.com/2010/08/01/weekinreview/01wald.html.