基于云架構的物聯融合網絡設計與應用研究

楊一峰 賴獻昆 姚金華 俞善文

（浙江嘉興數字城市實驗室有限公司，浙江嘉興 314001）

0.引言

云架構是指建立在云計算之上各種技術整合的一種虛擬化延伸。隨著我國信息化產業不斷進步，科技的發展，云架構已經被用于多個環境和行業領域之中，其強大的計算能力能夠為企業提供更多的便捷。2016—2020年物聯網復合增長率為45.9%，預計至2025年可突破150億，而云架構與物聯網之間的結合為人工智能市場又開辟了全新的運作模式，能夠在互聯網的基礎上實現共享與擴展。

1.運用云構架來實現物聯融合網絡優勢

1.1 可擴展性

運用云架構實現物聯網融合網絡，存在彈性較大，可擴展性較強，靈活度較高的特點，其主要體現在：第一，云構架的計算功能較為強大，通過計算能夠根據當前用戶的實際需求以動態資源分布情況合理輸出與滿足用戶的需求。第二，無論是企業還是服務平臺，隨著科技的不斷發展會出現用戶激增的情況，云架構可以很好地解決這一問題，通過與物聯網融合網絡能夠進一步保持網絡的通暢以及實現網絡規模擴展與延伸[1]。

1.2 低碳節能

云架構顧名思義就要采用“云”這樣虛擬化的管理以及計算方式進行，相比較傳統的平臺以及底層IT架構而言更具環保和低碳性。傳統IT架構會使用到大量的硬件設施，在運維的成本上就有著極大的消耗性，而云架構通過云計算的方式能夠將現有資源以及數據進行整合，這樣一是能夠提升資源的利用率，二是更加安全并且方便管理。這種改變了傳統硬件基礎設施層以及平臺和軟件服務層的方式能夠更加環保、高效以及低碳。

1.3 起步快速

云架構與物聯網進行融合，在應用范圍上更加廣闊，就運營方面而言，企業可以采用這種方式實現快速地完成商業目標。并且，基于云架構的低碳節能性在使用時無需購入大量的硬件設置作為運行基礎，節省了投入成本，為項目的確立與創新方面提供了更多的便捷性，使其能夠快速上手。

2.云架構物聯融合網絡設計與應用問題

2.1 技術設計問題

當前雖云架構與物聯網已經得到了一定的發展，但在融合、功能擴展、應用集成以及業務彈性方面仍然存在著不足，在設計時所出現的問題主要表現在以下2個方面：第一，缺乏設備內網應用支持。造成這一點的主要原因是由于功能擴展方面設計不當，導致無法實現對無線終端設備以及物聯網設備的支持，內網也難以形成銜接。第二，安全防護性能較差。在設計時忽略了對于用戶安全審計的關公工作，使得認證方式方面存在欠缺，不符合非經營性互聯網服務的要求。

2.2 缺乏行業標準

云架構物聯融合網絡設計與應用受到外界因素影響較深，隨著信息化科技水平的高速發展，隨之而來的規范性問題也逐漸加重，在技術水平以及建立標準上也缺乏一定的行業標準，使得目前的終端技術設備無法實現統一性[2]。市面上廠家制造的不同產品的質量也不同，在實施過程會出現無法兼容的現象產生，為設計工作就制造了一定的困難，限制了部分終端設備以及物聯融合網絡應用的范圍，阻礙了云構架物聯融合網絡的發展，使得在商業價值上有所減弱，行業之間存在技術上的隔閡[3]。

2.3 運營成本較高

雖依靠云計算技術減少了對于基礎設施成本組建的投入，但物聯融合網絡在具體實施過程中仍會需要用到大量的終端設備，目前國際雖對此項技術有一定的支持與認可，但能大規模投入使用的云架構物聯融合網絡項目卻極少，像常見的電子標簽以及讀卡器等價格較高，為保證數據的安全性以及網絡暢通的，在維護成本方面也是一筆不小的費用。

3.云架構物聯融合網絡設計與應用途徑

3.1 云架構物聯融合網絡系統功能架構的設計

云構架物聯網融合網絡系統功能如圖1所示。

圖1 云構架物聯網融合網絡系統功能

3.1.1 設備接入層

為保證云架構與物聯網充分的融合，并實現云化管理提升用戶的決策以及審計能力，實施具有針對性和特色化的網絡設計。在設計設備接入層時，要充分考慮到無線網與物聯網絡系統的銜接性，才能實現支持多種設備的介入與使用并保證后期網絡的擴張以及延展性。在設計時應注意以下3點：第一，內網應用[4]。以企業經營管理為例，主要用于移動POS機終端、盤點槍以及廣告發布和巡檢終端，注重內網應用的集成性，并提高工作效率。第二，用戶應用。為提高用戶對于云架構物聯融合網絡的體驗感，在設計時充分考慮到網頁瀏覽、App使用等問題，以保證其通暢性。第三，實現RFID技術應用。主要用于資產標簽、電子價簽以及照明控制等方面，具體設備接入層架構如圖2所示。

圖2 設備接入層架構

3.1.2 云管理平臺

網絡整體架構環境進行分層，主要包括以下3個層次：第一，資源層。是指網絡構架整體基礎性設施，像云計算、網絡、存儲功能以及虛擬化和SDS等。第二，云架構層。主要負責的是管理、申請以及合理支配云資源。第三，CMP層。主要負責企業與用戶之間基礎設施管理平臺的對接，用戶可通過CMP層直接對云平臺作出指令，云服務管理平臺通過用戶指令并將其下達給基礎設施層并進行操作，具體云管理平臺架構如圖3所示。

圖3 云管理平臺架構

3.1.3 應用業務層

基于云架構物聯融合網絡技術要求，在業務應用方面要實現2種場景的應用：（1）營銷場景；（2）物聯場景。在營銷場景方面建立智慧門店，根據不同客戶需求對角色進行分類，將運維人員的知識變成客戶可重復使用的自動化邏輯，使用戶能夠依據不同的情況充分利用云資源。像可以為到店用戶提供資源數據以及產品信息推送、發行電子優惠券、進行掃描購物、閃付以及電子發票等。通過對用戶數據的整理為營銷決策提供可靠依據并制定有針對性的營銷方案。在物聯場景應用方面，其主要的實現方式可以通過協議與各個物聯設備進行銜接，并實現業務供應鏈的管理以及智能交通和實現城市的建設、工業控制、智能家居服務以及AR鷹眼、水務、煙感等感知設備，形成較為系統化的管理應用業務服務[5]。

3.2 云架構物聯融合網絡關鍵技術與應用方式

3.2.1 云管理架構

云管理架構在應用時應具備比傳統模式組網相比具備更高的管理能力，保證既能實現全平臺部署又可以單獨落地，并實現自治云管理。在管理層方面有以下5種服務：第一，賬號管理服務。用戶在應用時通過賬號管理服務能夠在安全的網絡環境之中自由登錄，并且管理員通過云管理架構能夠實現對于用戶賬號的管理，提高了網絡整體安全性能。第二，SLA監控。簡單來說就是服務等級協議監控，此等級協議能夠為用戶提供更加具有品質的服務，并在執行和應用過程之中，在優先權以及責任義務方面達成協議形成服務過程中雙方需要承擔的責任商務條款內容，保障其運行。第三，計費管理。對用戶的咨詢耗量進行統計，并依據此數據索取費用。第四，安全管理。對云計算架構資源實施保護，避免遭受惡意攻擊。第五，負載均衡，降低運維的成本。

3.2.2 云管理運維

在云管理運維方面，主要為站點運維以及設備運維優化提供相關的服務。第一，站點運維方面主要為大數據技術分析和提供基礎信息，并且可以實現網絡速率、接入用戶時間、終端流量等業務統計信息的可視性。第二，設備運維可以實現設備版本、設備接入以及SSID信息和內存以及流量數據等，并且能夠對不良運維狀態的警報。第三，無線射頻調優工具。結合現網經驗數據定期進行優化與革新，提高智能性，并能對無線網絡的運行狀態實施監督與管理。

3.2.3 智慧安全審計

智慧安全審計主要用于非經營性互聯網信息提供方面，由于無線網絡的普及，現代用戶在實行網絡操作時經常會在公共場所進行，增加了網絡整體的安全風險，因此要通過智慧安全審計的方式，防止用戶信息被冒用以及違法行為的出現。其應用方式，主要通過云管理平臺提供的第三方接口，將其接入到智慧安全審計系統之中，安全審計系統會對云架構背景之下物聯網數據進行收集，并通過審計的方式，將整理完畢后的數據，上傳至當地公安網絡監管部門，對其操作實施監控，保證網絡整體的安全性。

3.2.4 應用的場景

在應用場景之中要實現云計算至大數據到人工智能的轉化，并將其數字化，對網絡整體的運行情況進行優化改造，形成現代化運營模式。可通過以下2種方式實現：其一，物聯應用場景。其二，大數據分析場景如圖4所示。

圖4 物聯融合網絡系統實際應用

4.結語

物聯網應用范圍較廣，云架構作為現代信息關鍵技術能夠實現強大的計算能力，為客戶提供更好、更優質的服務。基于當前云架構和物聯融合網絡設計與應用所存在的問題，相關設計人員也應將技術標準與設計形成統一性，加強對于平臺的管理，減少投入成本，并提高整體網絡的安全性，為后期的運營提供良好的保障。