物联网如何重塑网络设计

  物联网的发展将推动标准化,并向边缘计算迈进,但还有一些问题仍然没有解决。

  早在2014年,调研机构Gartner公司的调查报告表明,物联网将对数据中心构成七大挑战:庞大的数据量、服务器技术、数据安全、数据中心网络、消费者隐私、对更高可用性的需求,以及更高的数据处理要求。

  现在,物联网的影响在数据中心和网络中变得更加突出。Gartner公司的一些预测是正确的,但人们对它们如何发挥作用有了更好的认识。

  延迟和可靠性

  无论是自动驾驶汽车还是工业4.0,在永远在线并且无处不在的网络连接世界中,延迟和可靠性这两个问题如影随形,并在很大程度上推动未来几年网络设计中人们可能看到的变化。

  如果业界厂商要实现物联网的承诺,则必须提高实时支持更多机器到机器(M2M)通信的能力。例如在自动驾驶车辆的应用中,延迟要求大约为几毫秒。国际移动技术协会GSMA已经指出5G的延迟应该是1毫秒,这比4G目前的50毫秒要快50倍。

  满足这些要求,企业需要彻底重新思考在整个网络中部署资产的方式和位置。例如,使用传统的星型网络设计路由和备份数据,将会变得越来越不可行。大量的流量和延迟需求很容易让南北向数据流不堪重负。因此,拓扑结构正在重新设计,以提供更多的东西向网络连接。

  链路可靠性与延迟同样重要。这将涉及多个故障转移,无论数据在何处传输。例如,对于车辆引导,收集、处理和存储信息的工作可以在各种微型数据中心和智能城市道路设施之间共享。

  计算/存储容量转移到边缘

  当人们需要更快的数据传输时,通常会增加带宽。其最终结果是,即使采用光纤,也会遇到带宽不足的问题。鉴于物联网的数据量越来越多,这种情况将会更早出现。

  因此,越来越多的物联网数据通过SoC(片上系统)在设备上进行处理,并存储在网络边缘。或者,物联网设备可以直接将原始数据发送到网络边缘的计算/存储资产进行处理和存储。在任何一种情况下,这都允许网络运营商增加设备和计算/存储位置之间的链路容量。

  支持所有这些边缘节点意味着部署更多的网格类型设计,以满足所需的故障转移可靠性和延迟要求。每个节点都需要多个服务交付点和并行的点对点连接,这意味着需要更多的光纤。另一方面,这种设计的一个好处是减少回程网络上的流量,因为只需要将数据回传到数据中心即可。

  标准化以推动发展

  机器到机器(M2M)通信需要高度自动化的服务交付和资源分配,这为网络安全、API安全和身份管理带来了挑战。像IEEE和OpenFog联合会等组织正致力于在没有人为干预的情况下自动验证网络上每个节点的标准。为了在与供应商无关的网络中有效使用,这些解决方案必须集成到所有传感器、设备和其他物联网硬件中。这将要求原始设备制造商(OEM)提供支持。

  标准化的需求也推动了基础设施的变革。例如,5G网络的近期目标是启用虚拟网络切片。将基础设施划分为独立的虚拟网络使运营商能够在控制平台上方创建独立的标准化层,从而可以提供专有的增值服务。面临的一个主要挑战是确定流量的优先级和路由,以确保任何特定于运营商的服务在每个其他提供商网络上的相同服务等级协议(SLA)内运行。

  其挑战不仅仅是带宽,使用波分复用(WDM)或相干传输等技术可以创建足够的带宽,但它还需要标准化部分提供商的基础设施以支持虚拟网络切片。这种类型的标准化最终将导致现成的模块化网络组件的开发,这些组件可用于显著减少维护网络的时间和成本,并减少平均修复时间。

  更清晰但有更多的问题

  人们很可能需要几年时间才能看到这种大规模的物联网部署,这些部署将会带来所提到的变化。但随着部分部署开始落实,变化的速度将会加快。就时间安排而言,物联网在工业应用已经开始出现,并且将根据其投资回报率的能力而逐步引入。

  由于拥有更多基于边缘的处理、存储和交付系统的经验,服务提供商可能会领先一步。虽然他们在接入网络上的大部分投资都是在优化其无线电网络(xRAN),但目前尚不清楚可以转移多少技术和知识来支持物联网生态系统。尽管人们自2014年以来对物联网越来越了解,但仍有许多有待解决的问题。

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