基于云架构的物联融合网络设计与应用研究

杨一峰 赖献昆 姚金华 俞善文

（浙江嘉兴数字城市实验室有限公司，浙江嘉兴 314001）

0.引言

云架构是指建立在云计算之上各种技术整合的一种虚拟化延伸。随着我国信息化产业不断进步，科技的发展，云架构已经被用于多个环境和行业领域之中，其强大的计算能力能够为企业提供更多的便捷。2016—2020年物联网复合增长率为45.9%，预计至2025年可突破150亿，而云架构与物联网之间的结合为人工智能市场又开辟了全新的运作模式，能够在互联网的基础上实现共享与扩展。

1.运用云构架来实现物联融合网络优势

1.1 可扩展性

运用云架构实现物联网融合网络，存在弹性较大，可扩展性较强，灵活度较高的特点，其主要体现在：第一，云构架的计算功能较为强大，通过计算能够根据当前用户的实际需求以动态资源分布情况合理输出与满足用户的需求。第二，无论是企业还是服务平台，随着科技的不断发展会出现用户激增的情况，云架构可以很好地解决这一问题，通过与物联网融合网络能够进一步保持网络的通畅以及实现网络规模扩展与延伸[1]。

1.2 低碳节能

云架构顾名思义就要采用“云”这样虚拟化的管理以及计算方式进行，相比较传统的平台以及底层IT架构而言更具环保和低碳性。传统IT架构会使用到大量的硬件设施，在运维的成本上就有着极大的消耗性，而云架构通过云计算的方式能够将现有资源以及数据进行整合，这样一是能够提升资源的利用率，二是更加安全并且方便管理。这种改变了传统硬件基础设施层以及平台和软件服务层的方式能够更加环保、高效以及低碳。

1.3 起步快速

云架构与物联网进行融合，在应用范围上更加广阔，就运营方面而言，企业可以采用这种方式实现快速地完成商业目标。并且，基于云架构的低碳节能性在使用时无需购入大量的硬件设置作为运行基础，节省了投入成本，为项目的确立与创新方面提供了更多的便捷性，使其能够快速上手。

2.云架构物联融合网络设计与应用问题

2.1 技术设计问题

当前虽云架构与物联网已经得到了一定的发展，但在融合、功能扩展、应用集成以及业务弹性方面仍然存在着不足，在设计时所出现的问题主要表现在以下2个方面：第一，缺乏设备内网应用支持。造成这一点的主要原因是由于功能扩展方面设计不当，导致无法实现对无线终端设备以及物联网设备的支持，内网也难以形成衔接。第二，安全防护性能较差。在设计时忽略了对于用户安全审计的关公工作，使得认证方式方面存在欠缺，不符合非经营性互联网服务的要求。

2.2 缺乏行业标准

云架构物联融合网络设计与应用受到外界因素影响较深，随着信息化科技水平的高速发展，随之而来的规范性问题也逐渐加重，在技术水平以及建立标准上也缺乏一定的行业标准，使得目前的终端技术设备无法实现统一性[2]。市面上厂家制造的不同产品的质量也不同，在实施过程会出现无法兼容的现象产生，为设计工作就制造了一定的困难，限制了部分终端设备以及物联融合网络应用的范围，阻碍了云构架物联融合网络的发展，使得在商业价值上有所减弱，行业之间存在技术上的隔阂[3]。

2.3 运营成本较高

虽依靠云计算技术减少了对于基础设施成本组建的投入，但物联融合网络在具体实施过程中仍会需要用到大量的终端设备，目前国际虽对此项技术有一定的支持与认可，但能大规模投入使用的云架构物联融合网络项目却极少，像常见的电子标签以及读卡器等价格较高，为保证数据的安全性以及网络畅通的，在维护成本方面也是一笔不小的费用。

3.云架构物联融合网络设计与应用途径

3.1 云架构物联融合网络系统功能架构的设计

云构架物联网融合网络系统功能如图1所示。

图1 云构架物联网融合网络系统功能

3.1.1 设备接入层

为保证云架构与物联网充分的融合，并实现云化管理提升用户的决策以及审计能力，实施具有针对性和特色化的网络设计。在设计设备接入层时，要充分考虑到无线网与物联网络系统的衔接性，才能实现支持多种设备的介入与使用并保证后期网络的扩张以及延展性。在设计时应注意以下3点：第一，内网应用[4]。以企业经营管理为例，主要用于移动POS机终端、盘点枪以及广告发布和巡检终端，注重内网应用的集成性，并提高工作效率。第二，用户应用。为提高用户对于云架构物联融合网络的体验感，在设计时充分考虑到网页浏览、App使用等问题，以保证其通畅性。第三，实现RFID技术应用。主要用于资产标签、电子价签以及照明控制等方面，具体设备接入层架构如图2所示。

图2 设备接入层架构

3.1.2 云管理平台

网络整体架构环境进行分层，主要包括以下3个层次：第一，资源层。是指网络构架整体基础性设施，像云计算、网络、存储功能以及虚拟化和SDS等。第二，云架构层。主要负责的是管理、申请以及合理支配云资源。第三，CMP层。主要负责企业与用户之间基础设施管理平台的对接，用户可通过CMP层直接对云平台作出指令，云服务管理平台通过用户指令并将其下达给基础设施层并进行操作，具体云管理平台架构如图3所示。

图3 云管理平台架构

3.1.3 应用业务层

基于云架构物联融合网络技术要求，在业务应用方面要实现2种场景的应用：（1）营销场景；（2）物联场景。在营销场景方面建立智慧门店，根据不同客户需求对角色进行分类，将运维人员的知识变成客户可重复使用的自动化逻辑，使用户能够依据不同的情况充分利用云资源。像可以为到店用户提供资源数据以及产品信息推送、发行电子优惠券、进行扫描购物、闪付以及电子发票等。通过对用户数据的整理为营销决策提供可靠依据并制定有针对性的营销方案。在物联场景应用方面，其主要的实现方式可以通过协议与各个物联设备进行衔接，并实现业务供应链的管理以及智能交通和实现城市的建设、工业控制、智能家居服务以及AR鹰眼、水务、烟感等感知设备，形成较为系统化的管理应用业务服务[5]。

3.2 云架构物联融合网络关键技术与应用方式

3.2.1 云管理架构

云管理架构在应用时应具备比传统模式组网相比具备更高的管理能力，保证既能实现全平台部署又可以单独落地，并实现自治云管理。在管理层方面有以下5种服务：第一，账号管理服务。用户在应用时通过账号管理服务能够在安全的网络环境之中自由登录，并且管理员通过云管理架构能够实现对于用户账号的管理，提高了网络整体安全性能。第二，SLA监控。简单来说就是服务等级协议监控，此等级协议能够为用户提供更加具有品质的服务，并在执行和应用过程之中，在优先权以及责任义务方面达成协议形成服务过程中双方需要承担的责任商务条款内容，保障其运行。第三，计费管理。对用户的咨询耗量进行统计，并依据此数据索取费用。第四，安全管理。对云计算架构资源实施保护，避免遭受恶意攻击。第五，负载均衡，降低运维的成本。

3.2.2 云管理运维

在云管理运维方面，主要为站点运维以及设备运维优化提供相关的服务。第一，站点运维方面主要为大数据技术分析和提供基础信息，并且可以实现网络速率、接入用户时间、终端流量等业务统计信息的可视性。第二，设备运维可以实现设备版本、设备接入以及SSID信息和内存以及流量数据等，并且能够对不良运维状态的警报。第三，无线射频调优工具。结合现网经验数据定期进行优化与革新，提高智能性，并能对无线网络的运行状态实施监督与管理。

3.2.3 智慧安全审计

智慧安全审计主要用于非经营性互联网信息提供方面，由于无线网络的普及，现代用户在实行网络操作时经常会在公共场所进行，增加了网络整体的安全风险，因此要通过智慧安全审计的方式，防止用户信息被冒用以及违法行为的出现。其应用方式，主要通过云管理平台提供的第三方接口，将其接入到智慧安全审计系统之中，安全审计系统会对云架构背景之下物联网数据进行收集，并通过审计的方式，将整理完毕后的数据，上传至当地公安网络监管部门，对其操作实施监控，保证网络整体的安全性。

3.2.4 应用的场景

在应用场景之中要实现云计算至大数据到人工智能的转化，并将其数字化，对网络整体的运行情况进行优化改造，形成现代化运营模式。可通过以下2种方式实现：其一，物联应用场景。其二，大数据分析场景如图4所示。

图4 物联融合网络系统实际应用

4.结语

物联网应用范围较广，云架构作为现代信息关键技术能够实现强大的计算能力，为客户提供更好、更优质的服务。基于当前云架构和物联融合网络设计与应用所存在的问题，相关设计人员也应将技术标准与设计形成统一性，加强对于平台的管理，减少投入成本，并提高整体网络的安全性，为后期的运营提供良好的保障。