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掌握物聯網部署軟件的複雜性
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掌握物聯網部署軟件的複雜性

設備管理：如何掌控物聯網部署的複雜性
成功的物聯網設備生命週期管理指南
白皮書| 2021 年 XNUMX 月

介紹

物聯網 (IoT) 能夠顯著提高眾多領域的企業效率並創造全新的商業模式。透過與所連接的智慧型裝置的即時雙向通信，您不僅可以接收設備收集的有價值的數據，還可以自動遠端完成設備的維護和管理。因此，要為企業成功部署物聯網解決方案，考慮任何物聯網解決方案的基礎：裝置管理至關重要。
企業可能會遇到複雜的物聯網設備環境，其中包含需要在整個設備生命週期中進行管理的異質設備。物聯網相關場景變得越來越複雜，需要執行更複雜的指令。與桌上型電腦、智慧型手機和平板電腦的作業系統類似，物聯網閘道器和邊緣設備需要以軟體更新或配置變更的形式經常維護，以提高安全性、部署新應用程式或擴展現有應用程式的功能。本白皮書將說明為什麼強大的設備管理是成功的企業物聯網策略的關鍵。
8 個物聯網設備管理用例
設備管理：面向未來的物聯網部署的關鍵
閱讀報告
博世物聯網套件被評為領先的設備管理物聯網平台
物聯網解決方案場景通常包括連接設備。 Web- 啟用的裝置可以直接連接，而未啟用的裝置則可以直接連接 web-enabled 透過網關連線。不斷發展的設備的異質性和多樣性是企業物聯網架構的決定性因素。

企業物聯網部署的複雜性

2.1.設備和軟體的多樣性
在最初的原型設計過程中tage，主要目標是展示設備如何連接以及透過分析設備數據可以獲得什麼價值。在此早期部署的公司tag如果不考慮功能豐富的設備管理解決方案，我們很快就會發現自己無法處理不斷增長的設備和軟體配置數量。隨著該公司物聯網計畫的擴展，其物聯網解決方案將被迫包含各種設備和連接機制的組合。對於多樣化和分散式的設備，營運團隊還必須處理多個韌體版本。
最近，隨著更大的邊緣設備能夠處理更複雜的命令，人們也開始轉向在邊緣執行更多的處理和運算。如果要從分析中獲取最大價值，則需要不斷更新用於此目的的軟體，並且營運團隊將需要一個中央工具來實現高效的遠端維護。提供允許解決方案的所有不同部分使用通用設備管理平台的服務可以提高營運效率並顯著縮短上市時間。

你可知道？全球超過 15 萬台設備已透過博世的物聯網平台連接。

2.2.規模
許多物聯網專案都是從概念驗證開始，隨後通常會進行具有有限數量的使用者和裝置的試點。然而，隨著越來越多的設備需要集成，該公司需要一個應用程式或 API，使其能夠輕鬆管理、監控和保護數量不斷增加的多樣化、全球分佈的連接設備。簡而言之，它必須找到一種可以從第一天擴展到各種部署場景的設備管理解決方案。這裡的一個好建議是要大處著眼，從小處著手。
2.3. 安全
即使是小規模部署，安全性也是需要裝置管理平台最明顯的原因之一。各國政府正在頒布立法，要求所有物聯網產品都能修補並符合最新的產業安全標準。考慮到這一點，任何物聯網解決方案的設計都應將安全性作為基本要求。物聯網設備往往因成本因素而受到限制，這可能會限制其安全能力；然而，由於安全性變更和錯誤修復，即使是受限的物聯網設備也必須能夠更新其韌體和軟體。您不能在安全方面馬虎。

物聯網設備生命週期管理

由於企業物聯網系統預計可持續使用多年，因此對設備和應用程式的整個生命週期進行設計和規劃至關重要。
此生命週期包括安全、預調試、調試、運行和退役。管理物聯網生命週期非常複雜，需要廣泛的功能。我們的目標是在此重點介紹物聯網設備生命週期的一些通用組件；但是，詳細資訊也取決於所使用的設備管理協定的類型。
3.1.端對端安全
在建立安全通訊鏈路時，設備身份驗證尤其重要。 IoT 設備應使用設備特定的安全憑證進行身份驗證。這使得營運團隊能夠識別並阻止或斷開被視為威脅的設備。驗證設備的一種方法是在生產過程中提供設備特定的私鑰和設備相應的數位憑證（例如 X.509），並定期提供這些憑證的現場更新。這些憑證基於完善的標準化驗證機制（例如相互驗證的 TLS）實現後端存取控制，從而確保所有類型連接的加密。設備管理解決方案也應該能夠根據需要撤銷憑證。

3.2.預偵錯
設備管理需要在連接的設備上部署代理程式。該代理是自主工作以監控設備的軟體。它還使遠端設備管理軟體能夠與設備進行通信，例如ample，在需要時發送命令並接收回應。代理程式需要設定為使用有效的身份驗證憑證自動連接到遠端設備管理系統。
3.3. 調試
3.3.1. 設備註冊
IoT 裝置在首次連線和驗證之前必須在系統中註冊。裝置通常根據序號、預先共用金鑰或受信任機構所頒發的唯一裝置憑證進行識別。
3.3.2.初始配置
物聯網設備以出廠設定交付給客戶，這意味著它們沒有任何特定於客戶的軟體配置、設定等。需的軟體組件、配置等，無需任何使用者參與。
3.3.3.動態配置
物聯網應用程式一開始可能非常簡單，但隨著時間的推移會變得更加成熟和複雜。這可能不僅需要動態軟體更新，還需要在不涉及使用者或中斷服務的情況下進行設定變更。部署新邏輯或執行服務應用程式更新應該在沒有任何停機的情況下完成。動態配置可能僅適用於一個特定的 IoT 裝置、一組 IoT 裝置或所有已註冊的 IoT 裝置。
3.4. 營運
3.4.1. 監控
隨著物聯網設備環境的複雜化，有必要有一個中央儀表板來顯示整個view 設備的狀態，並能夠根據設備狀態或感測器資料配置通知規則。由於資產的規模和多樣性，能夠使用特定標準靈活動態地創建設備組對於高效運作和監控車隊非常重要。
至於設備本身，擁有一隻看門狗也很重要，以確保在發生故障時，它們至少可以自動重新啟動，或者最好能夠自主排除問題。
3.4.2.可管理的裝置類型 IoT 部署場景可能因領域和應用程式而異。現代邊緣設備在功能和連接方法方面有所不同，物聯網解決方案必須支援各種目標平台類型。
企業物聯網解決方案通常必須處理較小類型的邊緣設備，這些設備的功能有限，無法直接透過網路連接，而是透過網關連接。在下一節中，我們列出了最常見的物聯網設備類型：

1.小型微控制器
小型微控制器是經濟高效且能源受限的設備，通常由電池供電，非常適合基本的邊緣功能，例如遙測用例。它們是特定於客戶的，通常是嵌入式的，其軟體是作為產品設計過程的一部分而開發的。這使您可以減少使設備支援物聯網所需的客製化。小型微控制器支援遠端配置和韌體更新等設備管理功能。

作業系統：即時作業系統，如FreeRTOS、TI-RTOS、Zypher

參考元件：ESP板、STMicro STM32 Nucleo、NXP FRDM-K64F、SiliconLabs EFM32GG-DK3750、XDK跨域開發套件

2. 強大的微控制器
強大的微控制器在硬體方面與網關類似，但在軟體方面有所不同，是相當單一用途的設備。它們提供先進的邊緣運算功能，例如資源和設備抽象、歷史記錄、軟體和韌體更新、軟體包管理、遠端配置等。

作業系統：嵌入式Linux
參考設備：B/S/H系統主站

3. 網關
網關或路由器在智慧家庭、智慧建築和工業環境中非常常見。這些設備可能非常強大，因為它們需要使用不同的通訊協定與大量邊緣設備連接。網關提供先進的邊緣運算功能，例如資源和裝置抽象、歷史記錄、分析、軟體和韌體更新、軟體包管理、遠端設定等。它們甚至可以在以後添加到設定中tage 並且可能有隨時間變化的不同目的。

作業系統：嵌入式Linux
參考設備：Raspberry Pi、BeagleBone、iTraMS Gen-2A、Rexroth ctrl

4. 行動裝置作為網關
現代智慧型手機可以作為網關，對於智慧家居場景非常方便。它們作為 WiFi 和藍牙 LE 設備的代理提供連接，這些設備需要定期更新。當用作網關時，行動裝置允許更新和遠端配置設備代理。

作業系統：iOS 或 Android
參考設備：主流智慧型手機設備

5. 5G邊緣節點 5G邊緣節點適合工業用途和特定環境需求，通常用於資料中心現場，可部署在現有設備上作為5G擴展。它們提供流行的功能，例如資源和設備抽象、歷史記錄、分析、軟體和韌體更新、遠端配置、軟體包管理等。

作業系統：Linux
參考設備：x86 驅動的硬體

設備管理系統必須能夠管理所有這些類型的物聯網設備的組合，這些設備可以透過不同的網路協定（例如 HTTP、MQTT、AMQP、LoRaWAN、LwM2M 等）進行連接。專有管理協議。
以下是一些流行的連接協議的簡要說明：
MQTT 一種輕量級發布/訂閱 IoT 連線協議，適用於與需要少量程式碼的遠端位置的連線。 MQTT 可以執行某些裝置管理操作，例如韌體更新，並且可用於不同的程式語言，例如 Lua、Python 或 C/C++。
輕量級M2M
一種設備管理協議，旨在遠端管理受限設備和相關服務支援。它支援韌體更新和遠端配置等設備管理操作。它採用基於 REST 的現代架構設計，定義可擴展的資源和資料模型，並建立在 CoAP 安全資料傳輸標準之上。
LPWAN 協定（LoRaWAN、Sigfox）
物聯網協定適用於智慧城市等廣域網路中的受限設備。由於其節能實現，它們非常適合電池容量資源有限的用例。
3.4.3.海量設備管理
大規模設備管理，也稱為批量設備管理，在尚未擴大規模的小型物聯網部署中經常被忽視。簡單的設備管理措施一開始可能就足夠了，但隨著各種設備的物聯網專案規模和多樣性的成長，這些措施將會受到限制。能夠輕鬆建立資產的動態層次結構和任意邏輯分組，以便大規模應用裝置管理措施，將有助於提高部署和維護效率。此類措施的範圍包括從韌體和軟體更新到執行考慮各個設備輸入的複雜腳本。此外，大量設備管理措施可以透過設定為一次性任務或循環和自動化規則的許多執行場景進行微調，立即無條件啟動或由預定義事件、時間表、限制和條件觸發。這樣的關鍵功能也將具有優勢tage 當開發團隊進行 A/B 測試時 camp目標管理。
3.4.4.軟體和韌體管理和更新
設備管理需要能夠集中更新全球分佈設備上的軟體和韌體。這包括將韌體推送到設備群，以及隨著複雜邊緣處理的出現，推送獨立於韌體套件的軟體包。此類軟體的推出需要tag即使在連線中斷時，也可以在一組裝置上進行編輯，以確保可靠性。面向未來的物聯網解決方案需要能夠無線更新，因為大多數資產都部署在分佈在全球各地的遠端環境中。為了有效地進行持續的軟體和韌體維護，能夠建立自訂邏輯分組並自動執行這些任務至關重要。
博世物聯網遠端管理器
你可知道？博世物聯網套件是戴姆勒韌體無線更新的核心推動者。大約四百萬車主已經收到了新版本的汽車軟體amp文件中，資訊娛樂系統透過蜂窩網路方便、安全地更新。這意味著他們不再需要單獨拜訪經銷商來獲取軟體更新。博世物聯網套件是無線更新接收端車輛的通訊中心。
3.4.5。遠端配置
能夠遠端修改配置對於營運團隊來說至關重要。一旦推出，現場設備需要經常更新，以便跟上生態系統的發展步伐。這可能包括改變雲端的任何內容 URL重新配置客戶端授權、增加或減少重新連接間隔等。於操作。
3.4.6. 診斷
物聯網部署是一個持續的過程，涉及持續監控和診斷，目的是最大限度地減少停機時間並簡化營運。當設備位於遠端位置時，存取管理審核日誌、設備診斷日誌、連線日誌等是故障排除最重要的功能之一。如果需要進一步分析，設備管理系統應該能夠遠端觸發詳細日誌記錄並下載日誌 file進行分析，節省寶貴的時間並提高營運效率。
3.4.7.一體化
除非採用即用型服務，否則企業物聯網解決方案通常需要透過一組豐富的 API 存取裝置管理功能，從而可以整合外部服務或自訂使用者介面和工作流程。在開源開發時代，提供REST和特定語言的API（例如Java API）是實現遠端連接和管理用例的標準。
3.5. 退役
退役可能會影響整個物聯網解決方案或僅影響專用元件；對於前任ample，更換或退役單一設備。然後應吊銷證書，並以安全的方式刪除其他機密或敏感資料。

結論

使物聯網成為現實是激發多種業務創新的變革之旅。
鑑於物聯網創新數量不斷增加，企業在這趟旅程的開始時選擇最佳的設備管理平台至關重要。該平台需要能夠應對不斷發展的企業物聯網環境的異質性和多樣性，並且必須能夠在其整個生命週期中管理數量不斷增加的連接設備。
博世物聯網套件是一個完整、靈活且基於開源的物聯網解決方案軟體平台。它提供可擴展且功能豐富的服務，以解決整個設備生命週期中的設備管理場景，包括資產和軟體管理。博世物聯網套件透過適用於本地和雲端部署的專用解決方案解決裝置管理問題。
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