物聯(lián)網(wǎng)架構可簡單地分為四大組成要件，如圖1所示，分別為聯(lián)網(wǎng)裝置(Things)、閘道器(Gateway)、網(wǎng)路與云端 (Network and Cloud)，以及服務創(chuàng)建與解決方案層(Services-creation and Solutions Layer)，以下分別針對此四大組成要件作進一步說明。
從各自獨立的系統(tǒng)轉邁向萬物皆可互連的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時代，全球正在經歷劇烈的轉變。不僅如此，聯(lián)網(wǎng)裝置與設備產生的資料經過分析之后可從中擷取出有用資訊，將使日常生活更加精彩、提高企業(yè)的生產力，甚至能加快組織運作效率。
物聯(lián)網(wǎng)愿景是建構基礎帶動萬物連至網(wǎng)路的創(chuàng)新，讓全球數(shù)十億的系統(tǒng)透過網(wǎng)路和云端分享與分析資料，創(chuàng)造機會帶動企業(yè)轉型、改變人們的生活，并改變世界。其解決方案能應用在不同領域，如改進醫(yī)療成效、加速制造出更好的產品、降低研發(fā)成本、讓購物過程更愉快，或是讓能源生產與消耗更有效率。
為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)愿景，半導體大廠如英特爾(Intel)正著手研發(fā)相關產品與技術，并提供基礎架構，以促成健全的產業(yè)體系，協(xié)助業(yè)界開發(fā)各種端對端(End-to-End)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，同時也和許多解決方案供應商合作，針對工業(yè)、零售、汽車、能源、以及醫(yī)療等不同產業(yè)開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。這些解決方案透過分析軟體與資料服務，以隨時安全、可控管、且操作簡易的方式，在裝置與云端之間傳遞資料。
搭建裝置/云端橋梁資料傳輸無縫接軌
展望未來，幾乎每種裝置都需要內建安全的互連智慧(Interconnected Intelligence)，同樣的，相關的支援網(wǎng)路與云端基礎架構也必須提升，并更嚴密地保護資料、管理裝置、和執(zhí)行資料分析。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)架構的四大組成要件：連網(wǎng)裝置、閘道器、網(wǎng)路與云端、以及服務創(chuàng)建與解決方案層
在今日的商業(yè)與工業(yè)環(huán)境、住宅，以及行動使用者的手上，存在著數(shù)以十億計的物品，未來這些物品都可連上網(wǎng)路，成為物聯(lián)網(wǎng)的一環(huán)。目前在不同的應用上有些裝置已經可以連上網(wǎng)路，比如行動裝置：智慧型手機、平板、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)導航、穿戴裝置；住宅應用：保全警報、能源消耗監(jiān)視器、照明開關；工業(yè)設備：智慧建筑、工廠自動化、車隊閘道器等。
閘道器
要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的愿景，其中一項重大阻礙就是目前所有的裝置中約有85%并非設計用來連上網(wǎng)路，而且無法與云端分享資料。為解決這項問題，專為行動裝置、住宅設備，以及工業(yè)系統(tǒng)設計的閘道器，可作為舊系統(tǒng)與云端之間的橋梁，提供必要的連結、安全，以及管理功能。
網(wǎng)路與云端
網(wǎng)路基礎架構--網(wǎng)際網(wǎng)路是全球各地彼此互連的IP網(wǎng)路所組成的系統(tǒng)，這些網(wǎng)路串連所有電腦系統(tǒng)。這個網(wǎng)路基礎架構包含了路由器、匯聚器(Aggregator)、閘道器、中繼器，以及其他控制資料流的設備，并連結到由服務供應商營運的電信與纜線網(wǎng)路(如3G、 4G、LTE)資料中心。
云端基礎架構--資料中心與云端基礎架構內含眾多的虛擬化伺服器與儲存設備，設備之間透過網(wǎng)路相連。為支援物聯(lián)網(wǎng)，這種基礎架構會執(zhí)行應用程式，負責分析從裝置與感測器傳來的資料，借以產生可供參考的資訊，用來提供服務與研擬決策。
服務創(chuàng)建與解決方案層
要更快切入市場以及徹底發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的價值，有賴于統(tǒng)整舊系統(tǒng)所收集的資料以及企業(yè)既有的資料并加以分析。因此，半導體廠商會與應用程式介面(Application Programming Interface, API)廠商一起合作。
ODM/OEM協(xié)力建構端對端基礎
由于物聯(lián)網(wǎng)觸及到為數(shù)龐大的系統(tǒng)，因此物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)體系必須提供多樣化的功能。如圖2的價值鏈所示，圓圈中包含各種基礎元件，像是處理器、模組、作業(yè)系統(tǒng)，以及安全軟體。原始設計制造商(ODM)采用這些元件做出各種機板，最后由原始設備制造商(OEM)生產內含這些元件的產品。
圖2 物聯(lián)網(wǎng)價值鏈中包含不同類型的解決方案供應商
接著，這些通用的產品將變?yōu)樘囟óa業(yè)專屬的解決方案。系統(tǒng)整合廠商在產品中加入應用程式與資料分析軟體，以及其他特殊元件；而行動寬頻等的網(wǎng)路服務為裝置與云端服務提供連結功能，這類服務運用分析與應用軟體將原始資料變成有用的資訊。
市面上的產品與相關技術為ODM、OEM、系統(tǒng)整合廠商、應用軟體開發(fā)業(yè)者，以及網(wǎng)路與云端服務供應商提供基礎功能，協(xié)助建構端對端的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，以上述的四大要件為例，廠商針對物聯(lián)網(wǎng)價值鏈的每個層面均提供不同的解決方案。
聯(lián)網(wǎng)裝置的解決方案含括處理器、晶片組、作業(yè)系統(tǒng)、安全解決方案，以及網(wǎng)路連結等項目。
處理器與晶片組
端對端的策略必須讓所有裝置更具智慧且安全，如此才能在本機端可靠地過濾與管理資料。然而，分析、加密及各種新型應用，帶動產品需要更高的效能，從而增加功耗。
作業(yè)系統(tǒng)
新處理器能執(zhí)行多種作業(yè)系統(tǒng)，如Linux、Microsoft、Google，以及Wind River的方案。其中，Wind River VxWorks為商業(yè)即時作業(yè)系統(tǒng)(Real-Time Operating System, RTOS)，可滿足所有規(guī)格與大小嵌入式系統(tǒng)的各種需求；Wind River Linux是商業(yè)級嵌入式Linux平臺，不僅為所有產業(yè)的企業(yè)提供開源平臺的優(yōu)勢，也降低采用時面臨的風險。
資料與裝置的安全
大規(guī)模的端對端物聯(lián)網(wǎng)解決方案，會提高企業(yè)暴露在安全威脅的風險。為協(xié)助排除風險，廠商提供眾多安全產品以布建在裝置、閘道器，以及網(wǎng)路與云端基礎建架構上，提升整體安全防護。
網(wǎng)路連結
物聯(lián)網(wǎng)背后的基本概念是把全世界為數(shù)龐大的系統(tǒng)連結到一個共通網(wǎng)路與基礎架構。運算平臺與網(wǎng)路介面卡支援種類繁多的網(wǎng)路介面與通訊協(xié)定，以提供必要的連結功能，其中，有廠商針對小型裝置提供低功耗、微型化的網(wǎng)路控制器，以及協(xié)助高速傳輸且支援2G/3G/LTE網(wǎng)路支援能力的數(shù)據(jù)機。
此外，市面上的晶片組更支援種類眾多的I/O介面，包括乙太網(wǎng)路、USB、RS-232、RS-485、控制區(qū)域網(wǎng)路(CAN)、line out輸出音源、PCI Express，以及串列周邊介面(SPI)，這些介面也可連結到各種模組，以支援手機、藍牙(Bluetooth)、ZigBee、無線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)以及其他無線技術。
為加速上市時程，物聯(lián)網(wǎng)閘道器解決方案(Gateway Solutions for the IoT)協(xié)助設備制造商更快地開發(fā)、創(chuàng)建原型，以及布建應用服務，讓企業(yè)能專注于增加新的加值服務。這些解決方案為設備制造商提供各種平臺，協(xié)助他們開發(fā)閘道器，讓這類設備能安全地匯整、分享及過濾資料，以利分析作業(yè)。此解決方案提供已經驗證的完整平臺，其中包含各種硬體與軟體元件。
Wind River Intelligent Device Platform是專為開發(fā)機器對機器(Machine-to-Machine, M2M)產品所設計，能簡化開發(fā)、整合及建構物聯(lián)網(wǎng)閘道器的流程，并內含各種可立即使用的元件，如圖3所??示，它提供各種網(wǎng)路堆疊，能支援大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所使用的通訊協(xié)定。
圖3 Wind River Intelligent Device Platform架構與元件，能加速物聯(lián)網(wǎng)解決方案的開發(fā)
建立云端架構高效能運算平臺不可少
隨著電信產業(yè)轉移至全IP網(wǎng)路，設備制造商也著手融合最佳的通訊與運算技術，為加速推動此趨勢，軟體定義網(wǎng)路(Software-Defined Networking, SDN)與網(wǎng)路功能虛擬化( Network Functions Virtualization, NFV)將讓用戶更容易把網(wǎng)路、云端及資料中心的功能匯整到標準化的量產型伺服器、交換器及儲存設備(圖4)。在網(wǎng)路與云端基礎架構方面，廠商提供處理器、作業(yè)系統(tǒng)、開發(fā)平臺、安全解決方案、資料中心管理工具及高吞吐量的網(wǎng)路連結功能。
運算平臺與作業(yè)系統(tǒng)
相關技術與產品能提供高效能的網(wǎng)路與云端運算平臺，如Platform for Communications Infrastructure，可同時執(zhí)行各種類型的作業(yè)負載(像是封包處理、控制面及應用軟體)；以及Carrier Grade Profile for Wind River Linux，為符合Linux協(xié)會電信商等級Linux 5.0規(guī)范的產品。
開發(fā)平臺
開發(fā)平臺提供簡單的存取管道，取得推薦的開放原始碼與元件，能協(xié)助開發(fā)者著手設計原型、執(zhí)行效能評估、移植應用軟體，以及最終提供可量產的解決方案。
網(wǎng)路元件安全
目前廠商所提共的網(wǎng)路安全平臺采用先進的威脅偵測技術，能偵測與阻擋網(wǎng)路上各種復雜的安全威脅，為新一代入侵防護的解決方案。
資料中心管理
業(yè)界所推出的Datacenter Manager(DCM)Portfolio為現(xiàn)今的資料中心提供關鍵的管理功能。透過該資料管理中心，資訊科技(IT)與設施管理員可以改進管理功能、提高可用度，以及降低各重要層面的成本，如能源使用、監(jiān)控、安全、自動化，以及云端。
端對端物聯(lián)網(wǎng)解決方案需要一個控制層，負責從萬物收集資料，以及協(xié)調關鍵的物聯(lián)網(wǎng)流程與核心軟體模組。該服務平臺層是為垂直產業(yè)或獨特物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式創(chuàng)造加值型物聯(lián)網(wǎng)服務的基礎。其必須具備能見度，且能和物聯(lián)網(wǎng)布建的其他分層互通，包括硬體、閘道器、網(wǎng)路、分析及安全防護，借以控制所有資源。
圖4 Intel開放網(wǎng)路平臺伺服器參考設計
API協(xié)助產業(yè)投入物聯(lián)網(wǎng)建設
要建構一個互通控制的平臺，API管理是一大關鍵。Web API、API管理及表述性狀態(tài)轉移(RESTful)架構的標準化設計模式能簡化各種異質性系統(tǒng)之間的互通性作業(yè)，并處理極為龐大的資料。
廠商運用API管理方式建構一個物聯(lián)網(wǎng)的基礎協(xié)助企業(yè)、整合業(yè)者及物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)體系立即投入物聯(lián)網(wǎng)布建，這個基礎提供物聯(lián)網(wǎng)管理與控制功能，涵蓋服務創(chuàng)建與垂直解決方案層，如圖5所示。
圖5 物聯(lián)網(wǎng)加值服務與解決方案涵蓋層面
API管理
客戶透過軟體即服務(Software as a Service, SaaS)、本機端入口，以及套用設備資料流與分析API的各種指標，借以管理API。此解決方案讓開發(fā)者能發(fā)掘、互動，以及測試API，進而加快物聯(lián)網(wǎng)應用的創(chuàng)建。
API Security and Brokerage
該服務簡化合作伙伴與開放API程式，運用Oauth、API密鑰管理、開發(fā)者吸收/納編，以及PCI認證SaaS環(huán)境等策略。若有需要，可運用企業(yè)級安全機制，像是API、威脅防御、身分系統(tǒng)整合、跨安全領域的中介機制。
Tokenization Broker
該技術能確保物聯(lián)網(wǎng)資料負載的隱私與安全性，像是個人識別資訊，透過Broker作為所有裝置與后端資料中心應用程式之間的代理。
API創(chuàng)建與獲利
撰寫和向伙伴與顧客發(fā)布API，透過這些API深層整合感測器資料、商業(yè)流程、網(wǎng)路及舊系統(tǒng)。在費用支付方面，相關的工具API能支援各種計費、商業(yè)及付款的網(wǎng)路模式。
API Go-to-Market上市營運服務
客戶在發(fā)展商務專案、伙伴策略及上市營運計畫時，從物聯(lián)網(wǎng)與API專家取得協(xié)助，將API發(fā)布到最大的市集，而該市集擁有24.5萬個活躍開發(fā)者及8.6萬個應用程式。
新崛起的端對端物聯(lián)網(wǎng)解決方案將讓個人、企業(yè)及政府能收集資料、分析，然后歸納出有用訊息，借以改善人們生活，并提高組織的獲利。為實現(xiàn)此一理想，眾多開放性與可擴充的解決方案，讓各界更容易連結、保護及管理各種裝置。
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本文標題：詳細解析物聯(lián)網(wǎng)架構四大組成部分
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