物联网 (IoT) 的快速发展正在显露其初期的压力。互连设备以及设备产生数据的迅速增长给无线网络造成负担，耗费企业云处理和储存成本，并暴露出关键基础设施实时分析能力的不足。为克服这些挑战，物联网行业各大厂商开始支持分布式计算、存储和分析系统架构模型，通常称为“雾计算”。

本文中，我们主要介绍雾计算并讨论其优势。我们研究 最近一个系统架构规范为分布式分析提供的指导意见 （图 1）。我们介绍 Intel 如何为物联网提供技术和产品，作为可重复使用、可缩放的构件块。我们考察这些解决方案如何最大程度提高网络内的计算能力，并允许物联网实施更加轻松安全地缩放。我们探究一个涉及与 SAP 协作的使用案例。最后，我们讨论 Intel® 物联网解决方案联盟成员公司在为雾计算提供物联网软件、组件和系统中起到的 作用。

物联网发展过程中无法回避之痛

市场研究公司 IDC 预计，到 2020 年物联网将容纳超过 500 亿台 IP 联网设备和 2120 亿个传感器。随着 5G 实施为远程连接带来更大带宽和更低延迟，增长速度将进一步 加快。

每个设备连接带来更多数据。一份 Cisco 关于万联网 (Internet of Everything) 的演示文稿称，2014 年全球每天产生的数据总量超过 2 艾字节 (EB) – 足以装满 500,000 个 4 太字节 (TB) 的硬盘。援引的资料来源展示了数据累积速度：

• 每天美国 4600 万个智能仪表的 11 亿数据点
• 每天一台包装货物制造机器 130 亿个数据样本
• 一台商务班机飞行过程中，每 30 分钟产生 10 太字节 (TB) 数据

在如此多的数据量冲击下，IDC 预计三年内 50% 的 IT 网络将从容量过剩变为容量受限。近 10% 的站点将不堪负荷。

更快处理快速数据

推动雾计算兴趣的另一个重要要素在于需要处理“快速数据”（即需要实时分析的数据）。对于使用物联网控制器进行精密操作和控制响应的工厂，需要快速反应的物联网回路以避免出现高成本的错误和浪费。智能电网故障检测、隔离和恢复应用需要即时响应以避免电力中断。汽车适应性巡航控制系统需要在毫秒之间调整车距。

重要性较低的数据也需要快速结果。考虑具备人脸识别功能的大门。要令建筑租户满意，必须能够近实时操作。

雾计算如何起到帮助作用

雾计算使计算、通信、控制、存储和服务更靠近边缘设备和系统。在执行任务的边缘到云端空间中实施后，允许在本地实时或近实时作出操作决策（往往以自治方式）。

雾计算边缘分析和筛选支持有选择地传输数据，这对许多应用来说是一个智能策略。例如，温度传感器不再每秒向云端传输数据，雾计算支持仅转发与业务信息有关的汇总和异常数据。这样可以减少网络流量和云端成本。

2015 年 11 月，多家物联网领导者 – Intel、ARM、Cisco、 Dell、Microsoft 和 Princeton University Edge Laboratory – 成立 OpenFog Consortium（开放雾联盟）以加快雾技术的部署。Intel 为与 Intel® 系统架构规范 (SAS) 一致并完全兼容的分布式分析的实施提供了方向。

Intel® 系统架构规范

Intel SAS 提供将几乎任何类型设备连接云端的指导，无论是否具备本地 Internet 连接功能。开发人员可以利用该规范开发和部署物联网解决方案，通过分析基础设施、无缝数据分析与设备控制、自动设备发现与配置以及世界级安全性提供价值。

Intel SAS 包括两个 Intel® 物联网平台参考架构（图 2）：

• Intel® IoT Platform Reference Architecture for Connecting the Unconnected（用于连接未联网设备的 Intel® 物联网平台参考架构） – 此架构指导使用物联网网关连接缺乏集成智能、安全性和 Internet 连接功能的传统设备。
• Intel® IoT Platform Reference Architecture for Smart and Connected Things（用于智能互连设备的 Intel® 物联网平台参考架构） – 此架构关注连接智能设备，以及实时闭环控制设备与云端共享的数据。

两种参考架构都支持边缘分析、标准一致化和直接连接云端控制，为端点设备带来智能。使用这些参考架构的开发人员可以建立结构，分析最有助于提高效率、改善客户体验和决策的数据。

连接未联网设备

Intel IoT Platform Reference Architecture for Connecting the Unconnected 通过基于 Intel® 物联网网关技术的物联网网关解决方案解决分布式分析。该技术可连接最初未设计安全性、智能或 Internet 连接功能的端点设备。基于该技术的网关上运行的应用程序分析、标准化并确保数据安全。它们还确定发送至云端的数据量和数据类型，以及哪些数据需要立刻本地操作。

基于 Intel 物联网网关技术的解决方案支持雾吸收大量数据并将边缘数据转化为直接价值，从而强化整个物联网基础设施（图 3，第 6 页）。凭借丰富的可供选择的 Intel® 处理器，网关提供可缩放性能，支持所有分析、筛选和数据分析任务。

提供可管理性

Intel 物联网平台参考架构通过 Device Cloud 提供管理层。此设备管理平台允许自动发现和配置端点设备，降低建立和布置大规模设备部署的复杂性。每个托管设备具有一个管理代理，负责执行管理任务和与云平台通信。Device Cloud 甚至可以通过网关管理缺乏直接云连接的设备。

确保端到端安全性

如果没有足够的安全性，物联网增长将受到诉讼和社会阻力的阻挠。对于端到端保护，Intel 物联网平台参考架构提供遍及端点设备、网络和云端的世界级安全性。

Intel 安全软件伙伴 McAfee 提供综合安全软件组件，帮助开发人员为每个物联网层提供可互操作、可缩放安全解决方案。例如，McAfee Integrity Control* 在边缘设备执行监视、管理和严格安全策略实施。McAfee Embedded Control* 安全技术将 Intel® 处理器基于关键硬件的安全性与操作系统及应用程序软件安全性紧密集成，保护移动或静止数据。McAfee ePolicy Orchestrator* 帮助进行自动化安全策略控制，并简化合规性报告。

Intel® 处理器集成的基于硬件的安全功能提供另一层面的安全。这些经认可的解决方案包括 Intel® vPro™ 技术、Intel® Trusted Execution Technology (Intel® TXT)、Intel® Advanced Encryption Standard New Instructions (Intel® AES-NI)、Intel® OS Guard、Intel® Software Guard Extensions、Intel® Trusted Platform Module (TPM) 和 Intel® Platform Protection Technology 以及 Boot Guard 和 BIOS Guard。

现有雾计算

企业应用程序软件领导厂商 SAP 将 Intel 物联网平台参考架构作为实时分析解决方案的蓝图，用于生成业务工作流和监测远程石油天然气开采平台的员工安全（图 5）。解决方案的雾层使用 Intel® 处理器支持的智能设备，将数据传输至基于 Intel 物联网网关技术的网络和网关。这些网关运行 SAP 的实时分析和 Intel 数据管理解决方案。

SAP* Streaming Lite 技术将复杂事件处理功能放在边缘设备。网关上的应用程序服务器提供数据可视化和浏览器界面。SAP* Remote Data Sync 软件确保在慢速或间歇广域网 (WAN) 链接上与 SAP HANA* Cloud Platform 同步数据，实现基于云的报告和后端 SAP 集成。

SAP 解决方案支持快速响应机械故障或事故。例如，可穿戴传感器可以提醒员工存在危险气体。实时提醒还可出现在主管的计算设备上，仪表板应用程序为开采平台的其他员工提供气体水平和生物特征数据。其他可穿戴传感器可以告诉主管是否有员工受伤和静止不动。

救援受伤的员工后，事件相关数据可以通过 SAP HANA Cloud Platform 传输至云端进行趋势分析。通过与其他钻井平台上的类似事件进行比较，经理可以发现其中的规律，更好地了解事件原因，并制定解决方案。

该解决方案使用的相同组件 – 传感器、网关、本地和云端分析 – 可以采用许多其他方式使用。例如，温度和压力数据可以实时提醒维护人员指示即将发生故障的变化，帮助延长敏感机械的运行时间。事件数据可以稍后在云端分析，提示预防性维护策略。

雾打造者

Intel 打造雾计算的工作得到 500 多家联盟成员公司的支持。作为全球最受认可和信任的技术体系的一份子，这些公司提供对打造物联网基础设施至关重要的可缩放硬件和软件解决方案。通过开放标准和平台，Inter 和联盟为开发人员提供多种具有竞争力的解决方案，通过 Intel SAS 实现物联网远景。

在雾中看得更清楚

随着架构从传统封闭系统和纯云模型发展，雾计算正在解决物联网发展过程中遇到的许多障碍。雾计算可以显著节约网络和云成本，在更接近源设备的位置执行关键数据分析，从而加快响应时间。通过 Intel SAS 及其两个物联网参考架构，Intel 与联盟成员及其他公司合作，帮助整个行业支持雾计算并发挥其优势。

有关 Intel® 物联网解决方案联盟的更多信息， 请参见 intel.com/iotsolutionsalliance-sd

有关用安全可缩放物联网解决方案实现 物联网和分布式分析的更多信息， 请访问 intel.com/embedded-iot

从模块化组件到市场支持的系统，Intel 和 500+ Intel 物联网解决方案联盟全球伙伴公司提供可加速智能设备部署与端到端分析的可缩放互操作解决方案。联盟成员与 Intel 以及彼此之间密切的合作确保其采用最新物联网 (IoT) 技术进行创新，帮助开发人员提供最先入市的解决方案，为客户创造价值。