掌握物联网部署软件的复杂性
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掌握物联网部署软件的复杂性
设备管理：如何掌控物联网部署的复杂性
成功的物联网设备生命周期管理指南
白皮书| 2021 年 XNUMX 月
介绍
物联网 (IoT) 能够显着提高众多领域的企业效率并创建全新的商业模式。通过与所连接的智能设备的实时双向通信，您不仅可以收到设备收集的有价值的数据，还可以自动远程完成设备的维护和管理。因此，要为企业成功部署物联网解决方案，考虑任何物联网解决方案的基础：设备管理至关重要。
企业可能会遇到复杂的物联网设备环境，其中包含需要在整个设备生命周期中进行管理的异构设备。物联网相关场景变得越来越复杂，需要执行更复杂的命令。与台式电脑、智能手机和平板电脑的操作系统类似，物联网网关和边缘设备需要以软件更新或配置更改的形式经常维护，以提高安全性、部署新应用程序或扩展现有应用程序的功能。本白皮书将说明为什么强大的设备管理是成功的企业物联网战略的关键。
8 个物联网设备管理用例
设备管理：面向未来的物联网部署的关键
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博世物联网套件被评为领先的设备管理物联网平台
物联网解决方案场景通常包括连接设备。 Web- 启用的设备可以直接连接，而未启用的设备则可以直接连接 web-enabled 通过网关连接。不断发展的设备的异构性和多样性是企业物联网架构的决定性因素。
企业物联网部署的复杂性
2.1.设备和软件的多样性
在最初的原型设计过程中tage，主要目标是展示设备如何连接以及通过分析设备数据可以获得什么价值。在此早期部署的公司tag如果不考虑功能丰富的设备管理解决方案，我们很快就会发现自己无法处理不断增长的设备和软件配置数量。随着该公司物联网计划的扩展，其物联网解决方案将被迫包含各种设备和连接机制的组合。对于多样化和分布式的设备，运营团队还必须处理多个固件版本。
最近，随着更大的边缘设备能够处理更复杂的命令，人们也开始转向在边缘执行更多的处理和计算。如果要从分析中获取最大价值，则需要不断更新用于此目的的软件，并且运营团队将需要一个中央工具来实现高效的远程维护。提供允许解决方案的所有不同部分使用通用设备管理平台的服务可以提高运营效率并显着缩短上市时间。
你可知道？全球超过 15 万台设备已通过博世的物联网平台连接。
2.2.规模
许多物联网项目都是从概念验证开始，随后通常会进行具有有限数量的用户和设备的试点。然而，随着越来越多的设备需要集成，该公司需要一个应用程序或 API，使其能够轻松管理、监控和保护数量不断增加的多样化、全球分布的连接设备。简而言之，它必须找到一种可以从第一天扩展到各种部署场景的设备管理解决方案。这里的一个好建议是要大处着眼，从小处着手。
2.3. 安全
即使对于小规模部署，安全性也是需要设备管理平台的最明显原因之一。各国政府正在出台立法，要求所有物联网产品均可修补并满足最新的行业安全标准。考虑到这一点，任何物联网解决方案的设计都应将安全性作为基本要求。物联网设备往往因成本因素而受到限制，这可能会限制其安全能力；然而，由于安全变化和错误修复，即使是受限的物联网设备也必须能够更新其固件和软件。您不能在安全方面马虎。
物联网设备生命周期管理
由于企业物联网系统预计将持续使用多年，因此对设备和应用程序的整个生命周期进行设计和规划至关重要。
该生命周期包括安全、预调试、调试、运行和退役。管理物联网生命周期非常复杂，需要广泛的功能。我们的目标是在此重点介绍物联网设备生命周期的一些通用组件；但是，详细信息还取决于所使用的设备管理协议的类型。
3.1.端到端安全
在建立安全通信链路时，设备身份验证尤其重要。 IoT 设备应使用设备特定的安全凭证进行身份验证。这使得运营团队能够识别并阻止或断开被视为威胁的设备。对设备进行身份验证的一种方法是在生产过程中提供设备特定的私钥和设备相应的数字证书（例如 X.509），并定期提供这些证书的现场更新。这些证书基于完善的标准化验证机制（例如相互验证的 TLS）实现后端访问控制，从而确保所有类型连接的加密。设备管理解决方案还应该能够根据需要撤销证书。
3.2.预调试
设备管理需要在连接的设备上部署代理。该代理是自主工作以监控设备的软件。它还使远程设备管理软件能够与设备进行通信，例如ample，在需要时发送命令并接收响应。代理需要配置为使用有效的身份验证凭据自动连接到远程设备管理系统。
3.3. 调试
3.3.1. 设备注册
IoT 设备在首次连接和身份验证之前必须在系统中注册。设备通常根据序列号、预共享密钥或受信任机构颁发的唯一设备证书进行识别。
3.3.2.初始配置
物联网设备以出厂设置交付给客户，这意味着它们没有任何特定于客户的软件配置、设置等。但是，设备管理系统可以将用户与物联网设备进行匹配并执行初始配置过程，以便自动部署所需的软件组件、配置等，无需任何用户参与。
3.3.3.动态配置
物联网应用程序一开始可能非常简单，但随着时间的推移会变得更加成熟和复杂。这可能不仅需要动态软件更新，还需要在不涉及用户或中断服务的情况下进行配置更改。部署新逻辑或执行服务应用程序更新应该在没有任何停机的情况下完成。动态配置可能仅适用于一个特定的 IoT 设备、一组 IoT 设备或所有注册的 IoT 设备。
3.4. 运营
3.4.1. 监控
随着物联网设备环境的复杂化，有必要有一个中央仪表板来显示整个view 设备的状态，并能够根据设备状态或传感器数据配置通知规则。由于资产的规模和多样性，能够使用特定标准灵活动态地创建设备组对于高效运营和监控车队非常重要。
至于设备本身，拥有一个看门狗也很重要，以确保在发生故障时，它们至少可以自动重新启动，或者最好能够自主排除问题。
3.4.2.可管理的设备类型 IoT 部署场景可能因领域和应用程序而异。现代边缘设备在功能和连接方法方面有所不同，物联网解决方案必须支持各种目标平台类型。
企业物联网解决方案通常必须处理较小类型的边缘设备，这些设备的功能有限，无法直接通过互联网连接，而是通过网关连接。在下一节中，我们列出了最常见的物联网设备类型：
1.小型微控制器
小型微控制器是经济高效且能源受限的设备，通常由电池供电，非常适合基本的边缘功能，例如遥测用例。它们是特定于客户的，通常是嵌入式的，并且其软件是作为产品设计过程的一部分而开发的。这使您可以减少使设备支持物联网所需的定制。小型微控制器支持远程配置和固件更新等设备管理功能。
- 操作系统：实时操作系统，如FreeRTOS、TI-RTOS、Zypher
- 参考器件：ESP板、STMicro STM32 Nucleo、NXP FRDM-K64F、SiliconLabs EFM32GG-DK3750、XDK跨域开发套件
2. 强大的微控制器
功能强大的微控制器在硬件方面与网关类似，但在软件方面有所不同，是相当单一用途的设备。它们提供先进的边缘计算功能，例如资源和设备抽象、历史记录、软件和固件更新、软件包管理、远程配置等。
- 操作系统：嵌入式Linux
- 参考设备：B/S/H系统主站
3. 网关
网关或路由器在智能家居、智能建筑和工业环境中非常常见。这些设备可能非常强大，因为它们需要使用不同的通信协议与大量边缘设备连接。网关提供先进的边缘计算功能，例如资源和设备抽象、历史记录、分析、软件和固件更新、软件包管理、远程配置等。您还可以通过网关对连接的设备执行固件管理。它们甚至可以在以后添加到设置中tage 并且可能服务于随时间变化的不同目的。
- 操作系统：嵌入式Linux
- 参考设备：Raspberry Pi、BeagleBone、iTraMS Gen-2A、Rexroth ctrl
4. 移动设备作为网关
现代智能手机可以作为网关，对于智能家居场景非常方便。它们作为 WiFi 和蓝牙 LE 设备的代理提供连接，这些设备需要定期更新。当用作网关时，移动设备允许更新和远程配置设备代理。
- 操作系统：iOS 或 Android
- 参考设备：主流智能手机设备
5. 5G边缘节点 5G边缘节点适合工业用途和特定环境需求，通常用于数据中心现场，可以部署在现有设备上作为5G扩展。它们提供流行的功能，例如资源和设备抽象、历史记录、分析、软件和固件更新、远程配置、软件包管理等。
- 作业系统：Linux
- 参考设备：x86 驱动的硬件
设备管理系统必须能够管理所有这些类型的物联网设备的组合，这些设备可以通过不同的网络协议（例如 HTTP、MQTT、AMQP、LoRaWAN、LwM2M 等）进行连接。在某些情况下，可能也有必要实施专有管理协议。
以下是一些流行的连接协议的简要说明：
MQTT 一种轻量级发布/订阅 IoT 连接协议，适用于与需要少量代码的远程位置的连接。 MQTT 可以执行某些设备管理操作，例如固件更新，并且可用于不同的编程语言，例如 Lua、Python 或 C/C++。
长距离无线M2M
一种设备管理协议，旨在远程管理受限设备和相关服务支持。它支持固件更新和远程配置等设备管理操作。它采用基于 REST 的现代架构设计，定义可扩展的资源和数据模型，并建立在 CoAP 安全数据传输标准之上。
LPWAN 协议（LoRaWAN、Sigfox）
物联网协议适用于智慧城市等广域网络中的受限设备。由于其节能实现，它们非常适合电池容量资源有限的用例。
3.4.3.海量设备管理
大规模设备管理，也称为批量设备管理，在尚未扩大规模的小型物联网部署中经常被忽视。简单的设备管理措施一开始可能就足够了，但随着各种设备的物联网项目规模和多样性的增长，这些措施将会受到限制。能够轻松创建资产的动态层次结构和任意逻辑分组，以便大规模应用设备管理措施，将有助于提高部署和维护效率。此类措施的范围包括从固件和软件更新到执行考虑各个设备输入的复杂脚本。此外，海量设备管理措施可以通过设置为一次性任务或循环和自动规则的许多执行场景进行微调，立即无条件启动或由预定义事件、时间表、约束和条件触发。这样的关键功能也将具有优势tage 当开发团队进行 A/B 测试时 camp目标管理。
3.4.4.软件和固件管理和更新
设备管理需要能够集中更新全球分布设备上的软件和固件。这包括将固件推送到设备群，以及随着复杂边缘处理的出现，推送独立于固件包的软件包。此类软件的推出需要tag即使在连接中断时，也可以在一组设备上进行编辑，以确保可靠性。面向未来的物联网解决方案需要能够无线更新，因为大多数资产都部署在分布在全球各地的远程环境中。为了有效地进行持续的软件和固件维护，能够创建自定义逻辑分组并自动执行这些任务至关重要。
博世物联网远程管理器
你可知道？博世物联网套件是戴姆勒固件无线更新的核心推动者。大约 XNUMX 万车主已经收到了新版本的汽车软件amp文件中，信息娱乐系统通过蜂窝网络方便、安全地更新。这意味着他们不再需要单独拜访经销商来获取软件更新。博世物联网套件是无线更新接收端车辆的通信中心。
3.4.5。远程配置
能够远程修改配置对于运营团队来说至关重要。一旦推出，现场设备需要经常更新，以便跟上生态系统的发展步伐。这可能包括改变云端的任何内容 URL重新配置客户端授权、增加或减少重新连接间隔等。批量管理功能补充了所有与配置相关的作业，因为基于复杂规则触发批量测量并以可重复的方式在预定时间运行它们的能力至关重要用于操作。
3.4.6. 诊断
物联网部署是一个持续的过程，涉及持续监控和诊断，目的是最大限度地减少停机时间并简化运营。当设备位于远程位置时，访问管理审核日志、设备诊断日志、连接日志等是故障排除最重要的功能之一。如果需要进一步分析，设备管理系统应该能够远程触发详细日志记录并下载日志 file进行分析，节省宝贵的时间并提高运营效率。
3.4.7. 集成
除非采用即用型服务，否则企业物联网解决方案通常需要通过一组丰富的 API 访问设备管理功能，从而可以集成外部服务或自定义用户界面和工作流程。在开源开发时代，提供REST和特定语言的API（例如Java API）是实现远程连接和管理用例的标准。
3.5. 退役
退役可能会影响整个物联网解决方案或仅影响专用组件；对于前任ample，更换或退役单个设备。然后应吊销证书，并以安全的方式删除其他机密或敏感数据。
结论
使物联网成为现实是一个激发多种业务创新的变革之旅。
鉴于物联网创新数量不断增加，企业在这一旅程的开始时选择最佳的设备管理平台至关重要。该平台需要能够应对不断发展的企业物联网环境的异构性和多样性，并且必须能够在其整个生命周期中管理数量不断增加的连接设备。
博世物联网套件是一个完整、灵活且基于开源的物联网解决方案软件平台。它提供可扩展且功能丰富的服务，以解决整个设备生命周期中的设备管理场景，包括资产和软件管理。博世物联网套件通过适用于本地和云部署的专用解决方案解决设备管理问题。
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