六大企業級物聯網平臺：哪一款更適合你？

Mark Gibbs

以下為企業成功部署物聯網的基石，以及關于AWS IoT、IoT 1-Click、思科Jasper、Azure IoT、IBM Watson IoT和谷歌Cloud IoT Core的詳細信息。

基本上不用你說，IT圈里的人都清楚，物聯網（IoT）非常重要并且正以極高的速度飛速增長。據市場研究機構BI Intelligence估計，到2019年物聯網設備將會達到233億部。隨著物聯網連接越來越受企業關注，部署企業物聯網（EIoT）時需要考慮四個關鍵問題：

1.企業物聯網終端設備的數量——到2019年將達到10億部。

2.物聯網設備的數據生成頻率——市場研究機構IDC預測，到2025年，全球平均每名接入物聯網的人每天要與聯網設備進行4800次交互，相當于每18秒交互一次。

3.海量的物聯網數據量——IDC預測，全球在2025年將生成的163澤字節數據，其中60%將來自物聯網終端并且有半數（大約49澤字節）將存儲在企業數據中心內。

4.設備的安全面臨嚴峻挑戰——IDC預測，到2025年，存儲的企業數據中有45%的敏感數據處于需要被保護但卻沒有被保護起來的狀態。

現在，如果你是一名早期采用者，那么你可能已經構建起了自己的物聯網基礎設施，或許正在部署端點設備。這時你會發現，在企業物聯網領域，自己動手完成這些部署困難重重。另一方面，如果你正打算進入物聯網世界，但是又不想自己開發構建方案，那么你應該選擇什么平臺呢？為了讓調研工作更為容易些，我們在此列出了六個領先的企業物聯網平臺，它們不僅非常優秀，而且都是企業級的。

企業物聯網的構建模塊

在開始接觸這些產品之前，讓我們來看看企業物聯網的構建模塊。首先，要考慮自己將使用的端點設備的種類或類型。目前已有成千上萬的現成產品可用于原型設計、跟蹤車輛和產品、監控環境條件、控制設備，以及報告各種事物的狀態。凡是你能說得出的，可能都會有一個現成的設備在等著你來使用。由于大多數平臺都沒有設備限制，所以我們選擇EIoT平臺也沒有太多的約束。也就是說，僅有少數平臺只支持特定設備，且在某些情況下僅支持單一類型的設備。

或許，你可能不得不自己動手DIY，將物聯網功能構建到自己的現有流程和產品中。

在端點硬件方面，現在可供使用的單板計算機非常多（例如Arduino、Raspberry Pi和SolidRun的HummingBoard-Gate），你也可以選擇其他更為智能的設備。

在通信方面，你可以使用MQTT、HTTP/ HTTPS、AMQP、XMPP、DDS和CoAP等行業標準協議，并輕松找到兼容的EIoT平臺。如果端點設備使用了不被支持的協議，那么你可以使用物聯網網關對協議進行轉換，從而讓它們能夠與EIoT平臺進行通信。

霧計算與物聯網

接下來是一個可選的中間服務層，通常被稱為霧計算，它們位于端點設備和云之間（這是一個主要的營銷戰場，因此你會發現這個層有很多種稱呼）。在霧計算層，數據聚合、過濾和處理等功能可被用于優化通信帶寬。例如，只發送關鍵數據或摘要以改善通信性能，從而減少數據成本或降低云處理負載（如機器學習或執行統計分析）。

思科的Fog Data Services和微軟的Azure IoT Edge都是霧計算產品，不過后者側重于將過濾和處理功能轉移到設備本身上，讓設備實際上成為一個額外的端點-設備層，而不是通常認為的霧計算。是否需要霧計算取決于選擇的端點設備以及部署環境中的通信限制。

值得指出的是，在需要實時或接近實時交互的物聯網情況下（例如，在達到液位時關閉閥門），你的設備要足夠智能以低延時或無延時地響應并控制事件，或者是依靠霧計算來處理傳感器數據并向執行器發出控制信號。

通常，從端點設備到霧計算服務的延時在幾毫秒到幾秒之間。將這種延時與將設備或霧計算服務連接至EIoT平臺所造成的幾秒至幾分鐘的延時相比較，你會發現霧計算在現實環境中具有重要作用。

物聯網網關

在霧計算系統中你會發現另一項服務，即物聯網網關。物聯網網關最常見的用途之一是作為橋梁連接終端設備，例如通過Wi-Fi連接到另一個媒介，如以太網或蜂窩服務。網關還可以在協議之間進行轉換。例如，它們可能會將來自于端點設備的HTTP請求或自定義協議轉換為MQTT消息。

托管物聯網平臺

最后，我們將到達云端上的企業物聯網平臺核心。這就是托管的平臺即服務（PaaS），會提供發布-訂閱（pub-sub）或請求-響應（RR）消息代理系統。使用哪種消息模式取決于設備的可用協議、限制和性能。

物聯網數字孿生

許多EIoT平臺都提供的一個功能是虛擬端點設備。這些虛擬設備有多種稱呼。如，AWS IoT Core把它們稱作“設備陰影”，微軟則稱它們為“孿生”。虛擬端點設備為文檔或數據庫記錄，允許其他設備與實際設備的最后已知或預測的未來狀態進行交互，即便實際設備未被連接。例如，一個端點設備將水浴的溫度設置為200華氏度，但設備由于某種原因必須斷開連接，并且在水浴達到目標溫度時可能仍無法重新連接，這時可以設置虛擬的端點設備以顯示它們將要實現的目標溫度和時間。其他需要與水浴交互的設備此時能夠讀取設備未來目標狀態，而不需要測量設備在線。

企業物聯網安全

物聯網架構還有一個至關重要的環節，這個環節適用于所有層，即安全性。鑒于不安全的物聯網產品帶來的問題和相關責任，如2016年對DNS服務管理公司Dyn的大規模分布式拒絕服務（DDoS）攻擊，因此強大的安全性是絕對需要的。我們在此列出的所有EIoT解決方案也都有著出色的安全性。

那么，哪個企業物聯網平臺最符合你的需求呢？最重要的是，成功的企業物聯網解決方案需要從端點設備開始，從霧計算層到云端，最后再到EIoT平臺都進行嚴謹的工程設計。在數據被EIoT平臺采集后，它們的處理、加工和存儲方式將決定數據的可管理性和可操作性，以及EIoT系統的成本和價值。

亞馬遜AWS IoT

亞馬遜物聯網解決方案的核心是AWS IoT Core。該平臺主要基于發布/訂閱消息代理服務構建，支持HTTP 1.1、WebSockets和MQTT 3.1.1版本，具有X.509雙向認證、加密和精細化權限等功能。代理的前端是設備網關，后者負責管理活躍的設備連接和處理協議語義。亞馬遜稱，該網關能夠自動擴展，支持超過10億臺設備。除了這些功能之外，Registry還為每個設備分配一個唯一標識，可跟蹤如屬性和質量等設備元數據以及可選的虛擬設備（“設備陰影”）。

AWS IoT對硬件沒有限制，因此AWS IoT SDK提供的工具幾乎支持用戶選擇的任何端點設備。除了針對安卓、ArduinoYún、嵌入式C和C ++、iOS、Java、JavaScript和Python的SDK之外，它們還提供了開源庫、開發指南、示例代碼和移植指南。

Rules Engine（規則引擎）也是AWS IoT Core的一個重要功能，可以分析入站消息，根據需要對其進行轉換，并按照用戶定義的規則將它們路由至服務或設備那里。這些服務涵養了所有的亞馬遜AWS服務端點，其中包括AWS Lambda（云代碼托管）、Amazon Kinesis（實時大數據處理和分析）、Amazon S3（大規模對象存儲）、Amazon Machine Learning、Amazon DynamoDB（NoSQL數據庫服務）、Amazon CloudWatch（AWS云監控）、內置了Kibana可視化功能的Amazon Elasticsearch Service以及Amazon Simple Notification Service。借助這些工具和服務，用戶可以在全球范圍內構建物聯網系統。

AWS IoT 1-Click

亞馬遜網絡服務還提供了一個名為AWS IoT 1-Click的特色物聯網平臺。雖然該平臺建立在亞馬遜通用物聯網服務的基礎之上，但是其主要被設計用于處理由物理“按鈕”生成的簡單事件通知。這些按鈕事件會觸發托管在亞馬遜網絡服務上的功能和服務。例如，單擊時，會議室中的AWS 1-Click按鈕會發出會議已開始的信號，雙擊時表示會議已經結束，設備應當被清理。由于按鈕可以被快捷地部署到任何地方，因此可以用來提升客戶參與度，擴展應用程序，或是發出任何由用戶驅動的事件或需求的信號。

AWS IoT 1-Click目前僅支持兩種類型的設備：帶Wi-Fi功能的AWS Enterprise Button和使用蜂窩通信的AT&T; LTE-M Button。

AWS IoT Enterprise Button實際上是一個重新設計的亞馬遜Dash Button，后者是為了讓用戶從亞馬遜那里訂購消費產品變得更加便捷而設計的（需要更多洗衣皂？按下帶有洗衣皂標志的按鈕，肥皂將在幾天后送達，同時你的信用卡也將會被扣款）。除了購物外，這種簡單的設備還可用于其他目的。從一開始，它們就展現出了這種潛力。

AT&T; LTE-M Button使用的是AT&T;的LTE-M網絡。該網絡專為那些需要廣泛覆蓋范圍并具有較長電池待機時間的低功耗簡單設備而設計。

當上述兩種設備上的按鈕被按壓時（單擊、雙擊和長按均可被識別），安全且加密的消息就會被發送至AWS IoT Core。AWS 1-Click服務消息傳遞采用的是MQTT協議，因此該按鈕實際上是MQTT訂閱服務器，AWS IoT Core的作用是充當MQTT消息代理。由按鈕發送的消息指定了設備ID，同時AWS IoT Core的Rules Engine會確定應該完成哪些工作，這幾乎可以實現用戶可以想到的任何功能。

配置、管理和報告也均可以通過AWS IoT控制臺或AWS IoT Button Dev應用（適用于iOS和Android）完成。

思科系統公司的Jasper

思科系統公司的Jasper專注于移動設備，目前已有超過50家服務提供商使用該產品在120多個國家為8500多萬臺活躍的物聯網設備提供服務，并且每月還將新增250多萬臺設備。

使用蜂窩和LPWAN的設備由物聯網控制中心進行管理，而運行在NB-IoT廣域網上的設備則通過NB-IoT控制中心進行管理。在這兩種情況下，控制中心功能都包括設備監控、診斷、認證和欺詐檢測。用戶還可以添加其他控制中心服務，例如自動化軟件包、集成軟件包、分析軟件包、針對特定用途的平板電腦的智能安全與威脅防護，以及流量分段。

為開發新的蜂窩和LPWAN端點設備，思科提供了AT&T;物聯網開發人員套件。

思科物聯網產品的特殊優勢在于其廣泛的物聯網硬件產品線，其中包括路由器、物聯網網關、交換機和無線接入點。思科還提供了適用于霧應用的Linux應用環境，即IOx操作系統。對此，思科解釋說：

霧應用提供了在分布式網絡基礎設施內轉換物聯網傳感器數據和執行控制功能的能力。借助路由器、交換機和計算卡對IOx的支持，分布式物聯網網絡可作為霧應用的計算環境。霧應用的部署示例包括站點資產管理、能源監控和智能泊車等等。

思科的霧管理器的設計用途為，在從應用開始部署到調整管理再到應用退役的整個過程中，對帶IOx功能的霧應用的大規模生產部署進行管理。霧管理器可通過Web GUI交付，或者是通過API與網絡管理系統集成在一起。霧門戶的用途是服務于霧應用開發。思科稱：“它們提供了所有的開發者資源以幫助開發人員進行開發和測試。同時它們還通過Fog Director讓這些應用能夠被部署。”

去年，思科還推出了Kinetic IoT平臺，其中包括連接管理、霧計算和針對眾多互連的端點設備的數據傳輸。系統的蜂窩和LPWAN功能來自Jasper平臺，因此它能夠同時處理有線和無線設備。Kinetic最終可能會成為思科物聯網解決方案的主要平臺。

微軟Azure IoT

微軟將Azure IoT描述為“完全托管的SaaS（軟件即服務）解決方案，可輕松連接、監控和管理用戶的物聯網資產。”Azure IoT提供兩種類型的軟件庫（適用于.NET、C、Java、Node.js和Python）：用于在端點設備上構建應用程序的設備庫，以及用于管理Azure IoT中心、發送消息、規劃任務和向用戶物聯網設備發送更新的服務庫。

目前微軟已經開源了他們的很多物聯網技術，其GitHub倉庫是學習使用Azure IoT的最佳途徑。

Azure IoT Hub提供了兩個層，基本層和標準層，區別在于它們支持的功能數量不同。如果你的物聯網解決方案是建立在收集設備數據并進行集中分析的基礎上，那么基本層可能就夠用了。如果你想要使用更高級的配置來遠程控制物聯網設備或將一些工作負載分配到設備上，那么你應該考慮標準層。

根據在每天能夠處理的數據吞吐量，每個IoT Hub層都有1、2、3級三種級別。其中，1級IoT Hub的每個單元每天可處理40萬條消息，3級IoT Hub的每個單元每天則可處理3億條消息。

Azure IoT Hub中的重要概念是設備孿生和IoT Edge模塊孿生，它們是描述實際端點設備和Edge模塊的文檔。這些雙胞胎位于IoT Hub上，用于報告當前狀態信息，如可用的功能和條件，以及在設備應用和后端應用之間同步長時間運行的工作流的狀態。

物聯網協議網關包括一個標識注冊表，表中存儲了作為物聯網配置的設備的全部信息。用戶可以監視資產狀態，查看設備是否連接到網絡以及設備的最后已知活動。

IBM Watson IoT

IBM Cloud專用的IBM Watson IoT平臺包括直接連接的應用、支持行業標準協議的端點設備、網關、設備管理，以及能夠讓用戶收集和存儲實時物聯網數據并執行按需分析的外部服務集成。

應用程序可通過HTTP REST API使用API密鑰和令牌直接連接到Watson IoT平臺，或直接綁定應用程序。另外，與直接連接的物聯網端點設備一樣，MQTT也可作為連接方法使用。

Watson IoT網關使用MQTT或HTTP消息協議連接至Watson IoT平臺。與此同時，IBM為C ++、C#、嵌入式C、Java、Mbed C ++、Node.js、Node-RED和Python提供客戶端庫支持。Edge Analytics將分析規則觸發流程從云端轉移到了一個帶edge-analytics功能的網關上。

Watson IoT平臺能夠處理包括設備孿生功能和資產孿生功能在內的數據管理。設備孿生功能使得用戶能夠對不同格式的設備數據進行收集、轉換和標準化，并將這些應用到一個單一的邏輯模型中。資產孿生功能則可使用戶將不同設備編組在一起，以創建一個Thing，這是一個更高級別的基于價值資產的數據結構。用戶還可將多個Thing編組在一起創建新的Thing。無論個人設備或Thing使用什么樣的數據格式，應用都可與邏輯模型進行交互，

Watson IoT平臺還允許用戶將選定的IoT數據添加到私有的安全區塊鏈中，以便用戶與涉及交易的特定業務合作伙伴共享數據。Watson IoT能夠過濾設備事件，并僅將需要的數據發送給區塊鏈合約。此外，它們還能夠將來自一種或多種類型設備的數據轉換為區塊鏈合約API所需的格式。

谷歌Cloud IoT Core

鑒于谷歌的全球影響力，他們提供企業級物聯網解決方案并不奇怪。谷歌的云服務范圍廣泛，幾乎包括了存儲、大數據、分析和機器學習等部署物聯網所需的一切東西。

谷歌Cloud IoT Core的核心是支持MQTT和HTTP連接的Cloud Pub/Sub消息代理。通過代理收集的數據將被匯總并被轉發給谷歌Cloud數據分析服務。谷歌目前已與英特爾、ARM、Marvell和Allwinner等設備制造商，以及Bright Wolf、Losant和Afero等公司應用開發人員展開合作，該平臺支持幾乎你能想到的任何端點設備。

Cloud IoT Core包含處理端點設備配置和設備認證的設備管理器。你可以通過其基于Web的控制臺訪問設備管理器，也可以通過API以編程方式訪問設備管理器。除了處理負載平衡外，協議橋還提供了設備通信接口。其客戶端庫可用于Go、Java（安卓）、.NET、JavaScript、Objective-C（iOS）、PHP、Python和Ruby。

本文作者Mark Gibbs既是一名作家，也是一名記者，從事計算機行業已有30多年時間。

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