Интернет вещей — это широкий спектр вариантов применения отдельных устройств, и сетевые архитекторы должны учитывать большое количество нюансов, включая способы организации связи, электроснабжение, пропускную способность, надежность, затраты и т. д.



Подключение устройств Интернета вещей к сети может быть сложной задачей для ИТ-менеджеров, поскольку требования к параметрам связи могут в данном случае значительно отличаться от требований, характерных для традиционных ПК, планшетов и смартфонов, которые уже подключены к корпоративным сетям.

Кроме того, существует невероятное разнообразие устройств Интернета вещей и вариантов их применения. Например:

• Полицейская машина сегодня стала настоящим мобильным офисом, использующим большое количество информационных технологий. В ней установлено несколько ИТ-систем (ПК, система локального позиционирования, камеры, датчики), которым требуется двунаправленная высокоскоростная безопасная и надежная связь.
• На предприятиях применяется широкий спектр датчиков и видеокамер для мониторинга производственных процессов и обеспечения безопасной и безостановочной работы. Эти датчики часто монтируются в труднодоступных местах и требуют надежной и безопасной связи.
• Сегодня в общественных местах установлено множество камер видеонаблюдения, которые помогают обеспечивать безопасность. Этим камерам требуется высокоскоростная и надежная связь для трансляции видео (в основном в одном направлении) в централизованные системы.
• Многие больницы используют подключенное к сети медицинское оборудование для отслеживания местоположения и быстрого поиска ближайшего устройства. В этом случае используются надежные низкоскоростные соединения для широкого спектра устройств.

Разнообразие требований к подключению устройств Интернета вещей к сети

Помимо широкого спектра вариантов применения соответствующих технологий, существуют буквально сотни различных типов устройств и датчиков для Интернета вещей. Каждый тип имеет свои уникальные требования, включая количество подключений, стоимость подключения, доступность источников питания и параметры двунаправленной передачи данных.

В зависимости от варианта применения сетям устройств Интернета вещей потребуются масштабируемые, надежные и безопасные соединения для организации связи с удаленными устройствами и датчиками. Сложнее всего, пожалуй, обеспечить недорогую связь с удаленными устройствам, некоторые из которых будут использовать автономные источники питания.

Требования к сети для Интернета вещей

В зависимости от конкретных устройств и вариантов применения для сети Интернета вещей нужно будет обеспечить:

• возможность подключения большого количества неоднородных элементов Интернета вещей;
• высокую надежность;
• передачу данных в режиме реального времени с минимальными задержками;
• возможность защитить все потоки трафика;
• возможность программирования для настройки приложений;
  
• мониторинг и управление трафиком на уровне устройств;
  
• недорогую связь для большого количества устройств и (или) датчиков.

Выполнить этот список требований сложно, возможно, ИТ-менеджерам даже придется обеспечить поддержку нескольких типов сетевых подключений с учетом вариантов применения технологий Интернета вещей.

Влияние SDN и NFV на структуру сетей Интернета вещей

Благодаря новым программно-определяемым сетям, таким как SDN, NFV и SD-WAN, сетевые архитекторы получили новые инструменты для разработки гибких сетей. NFV и SDN предоставляют технологии для настройки сетей под требования Интернета вещей. NFV предлагает множество виртуальных сетевых функций (VNF), включая маршрутизацию, обеспечение безопасности, шлюзы и управление трафиком, которые могут быть объединены с целью развертывания настраиваемых сетевых служб для Интернета вещей. SDN обеспечивает централизованное регулирование потоков данных и управление ими в масштабных распределенных сетях Интернета вещей.

Вызовы, связанные с большими данными

Сети устройств Интернета вещей могут создавать огромные объемы данных, некоторые из которых подлежат анализу в режиме реального времени. Учитывая задержки и ограниченность полосы пропускания, не все данные могут или должны анализироваться централизованно. Сетям Интернета вещей потребуются распределенная аналитика и бизнес-аналитика, которые часто выполняются на конечных устройствах или где-то еще на периферии сети.

Вопросы проектирования сетей Интернета вещей

Существует ряд факторов, которые ИТ-менеджеры должны принимать во внимание в ходе планирования сетей Интернета вещей. Вопросы первого уровня: Устройства или датчики какого типа будут подключаться? Сколько будет устройств? Какой объем трафика ожидается? Ответив на эти вопросы, можно будет спланировать варианты подключения, а также примерно рассчитать бюджет сети, включая капитальные затраты и операционные расходы.

Также необходимо ответить на следующие ключевые вопросы:

• Устройства/датчики будут стационарными или мобильными?
• Каковы требования к безопасности на уровне устройств?
  
• Нужно ли анализировать данные Интернета вещей в режиме реального времени?
  
• Должны ли сеть и ИТ-система контролировать активность устройства или они в основном играют пассивную роль?
  
• Есть ли у конкретного устройства/датчика доступ к источнику питания переменного тока?
  

Технологии связи для Интернета вещей

У ИТ-менеджеров есть широкий спектр возможностей для организации связи с устройствами и датчиками Интернета вещей. Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от варианта применения.

Четыре сетевые технологии, которые сегодня получили широкое коммерческое применение и могут стать основной для сетей Интернета вещей:

• Модуль беспроводной связи Bluetooth встраивается во многие устройства, включая смартфоны, но эта технология имеет ограниченный диапазон и не гарантирует надежность.
  
• Wi-Fi универсален, он применяется для ПК, смартфонов и планшетов, однако для поддержания непрерывной связи он расходует много энергии.
  
• Технология 4G LTE широко распространена и обеспечивает высокую скорость, но может быть дорогостоящей при больших объемах данных и потребляет много энергии.
  
• Ethernet обеспечивает высокоскоростные подключения к локальной сети в большинстве филиалов и кампусов, но для подключения к устройствам Интернета вещей требуется физический кабель.
  

Кроме того, появился ряд новых сетевых технологий, разработанных специально для подключения устройств Интернета вещей. К ним относятся:

• Интернет вещей на основе сотовых сетей (это несколько стандартов, включая LTE-M, NB LTE-M и NB-IOT).
• Маломощные территориально распределенные сети, такие как SigFox и LoRa, которые созданы специально для устройств с низким энергопотреблением (с питанием только от автономных источников).
• ZigBee — стандарт беспроводной связи, предназначенный для сетей типа «машина-машина», обеспечивающий низкую стоимость и минимальное энергопотребление.

Влияние Интернета вещей на сети филиалов и кампусов

Важным фактором для многих ИТ-организаций является влияние новых сетей Интернета вещей на существующие сети филиалов и кампусов, а также распределенные сети (WAN). Устройства Интернета вещей могут создавать новые модели трафика, генерировать большие потоки данных и предъявлять уникальные требования к задержкам.

Сеть филиала

Сеть отдела — это обычно умеренное количество устройств, подключенных через Ethernet и Wi-Fi. В большинстве филиалов нет обученного ИТ-персонала, поэтому сетями нужно управлять удаленно. ИТ-организации переходят на такие технологии, как SD-WAN и SD-Branch, чтобы воспользоваться экономически эффективными возможностями для удовлетворения растущих требований к пропускной способности WAN и упростить создание и администрирование удаленной сети. Подключение устройств Интернета вещей в филиалах может повлечь за собой появление новых сетевых технологий, подлежащих администрированию, и привести к возникновению проблем, связанных с необходимостью удаленного устранения неполадок и управлением устройствами; кроме того, часто при этом приходится увеличивать пропускную способность WAN. Для некоторых вариантов применения технологий Интернета вещей могут потребоваться значительная локальная вычислительная мощность и большие хранилища данных.

Сеть кампуса

Сеть кампуса может состоять из большого количества устройств (ПК, планшетов, смартфонов, принтеров и т. д.), подключаемых через Wi-Fi и Ethernet с высокопроизводительной магистралью для установления соединений с центром обработки данных в организации. Там, где развернута сеть кампуса, как правило, присутствует обученный ИТ-персонал для решения сетевых проблем, связанных с увеличением задержек, перерывами в обслуживании и т. д. При развертывании Интернета вещей на базе сети кампуса могут создаваться новые сети для подключения удаленных датчиков, при этом значительно увеличивается количество подключенных устройств и часто возникают проблемы, связанные с управлением устройствами, аутентификацией и перегрузкой существующей сети Wi-Fi.

Интеллектуальные ИТ на основе подключенных устройств и датчиков Интернета вещей помогают организациям лучше обслуживать клиентов, быстрее доставлять товары и сокращать расходы путем повышения эффективности операций. Локальная или распределенная сеть в любом случае является критическим элементом с точки зрения развертывания безопасных, надежных и высокоскоростных систем Интернета вещей. Уникальные требования, предъявляемые системами Интернета вещей отдельных типов, приводят к необходимости реализации новых вариантов сетевых подключений и влияют на существующие сети филиалов и кампусов. Многим ИТ-организациям было сложно внедрить платформы Интернета вещей, которые отвечают требованиям к высокой надежности, гарантируют низкие задержки и высокую безопасность, обеспечивают централизованное управление.

Чтобы создать сетевую архитектуру, которая подходит для подключения устройств Интернета вещей, ИТ-организация должны проанализировать большое количество вариантов. Руководители ИТ-подразделений должны тщательно оценить текущие требования к сетям Интернета вещей с точки зрения пропускной способности (в обоих направлениях), надежности, безопасности и затрат. Требования к сетям Интернета вещей и технологиям подключения устройств будут продолжать развиваться. Сетевые архитектуры должны быть гибкими и адаптируемыми, чтобы удовлетворять изменяющиеся бизнес-требований.