实用物联网|物联网网络规划|康宁

物联网规划

为物联网的到来进行网络规划设计。

Art King -康宁公司
出现在“布线安装与维护2019年1月

在过去的几年里，关于物联网(IoT)已经有很多文章了，讨论了连接设备数量的爆炸性增长预测，以及它们将给全球业务带来的预期价值。仅增长预测就令人震惊。从本文的图表中，你可以看到，从2018年到2019年，全球物联网设备的数量增长为35.2亿台。

这将量化IT网络和系统集成商的要求，以帮助将这些设备连接到各种网络，它们的潜在影响，并制定规划指南。在本文中，我们将重点关注对网络专业人员来说重要的事情，因为我们的商业客户要求我们将物联网设备添加到基础设施中。

首先，让我们定义物联网。物联网不是我们每天使用的台式机、笔记本电脑和平板电脑。一般来说，物联网是人类不使用的网络设备/应用程序的集合，也称为机器对机器通信或M2M。它们可以是发送信息的传感器，可以采取行动的控件，或者两者兼而有之。这些设备可以在家庭、办公楼、仓库或从城市街道到农田的户外工作。

大多数物联网设备都是独立的，并针对其预期用途进行了优化。为了将物联网身份附加到一个人身上，因为我们的智能手机是主人的“数字镜子”，有一些应用程序在数字空间中代表我们，并与配套的物联网基础设施进行交互。例如，当消费者进入分行时，可以检测到银行应用程序，并为他们量身定制与工作人员的体验。最后，智能手机上安装了许多应用程序，这些应用程序本质上是为更大的物联网平台收集数据的流动传感器。在大多数企业的基础设施角色中，物联网项目最终将由有兴趣采用它们的业务部门带入网络团队。

对于任何物联网应用，都有一些常见的基础设施问题需要考虑:

网络要求是什么?
它对业务来说是“关键任务”吗?
谁来管理它?
什么是正确的安全姿势?


	Statista的这一市场预测表明，到20215年，全球连接设备的预期增长惊人。仅从2018年到2019年，就将增长35.2亿台设备。

网络需求

物联网供应商支持大量的网络技术。物联网供应商将为他们的系统提供最好的网络技术，从以太网电缆到无线低功耗广域(LPWA)服务。由于物联网设备最终连接到应用程序，来自物联网设备的数据流量将通过IP网络(私有或Internet)传输到企业数据中心的服务器或亚马逊AWS或微软Azure等云服务中。

对于每种网络类型，规划是必要的，以了解物联网连接需求得到充分满足。

在物联网的计划和预算中，引入服务的企业应该为准备这些服务的所有必要费用编制预算。对目标网络的网络评估用于制定额外的网络改进预算要求。

网络设计注意事项:

如果物联网设备不受管理或连接到外部云服务，有线以太网可能需要隔离以太网交换机。
WiFi可能需要不同于目前使用的SSID和身份验证方法。
可能需要对更多接入点进行WiFi工程评估，以增加网络覆盖范围。
在整个企业中对物联网设备的服务提供商/频段进行蜂窝覆盖评估可能是确保网络覆盖的必要条件。
蜂窝物联网检查覆盖范围，以及安装的支持室内信号的基站是否支持NB- IoT协议。
在安装前尝试LPWA网络试用连接以确保LPWA网络可用性。
物联网可以影响IT网络目标。

对于许多企业来说，将许多物理网络架构收敛到共享相同物理网络的单个逻辑网络切片上具有经济效益;但是，每个网络片都不连接到其他网络片，也不知道其他网络片。这种设计趋势正在推动大量光纤电缆被拉到网络的边缘，以实现这种“光纤深度”战略。物联网如何以及在哪里利用它会影响实施成本。请注意，我们在这里使用网络切片，因为它是5G中描述逻辑网络的新兴术语

表1。物联网用例和网络类型

应用程序	网络类型	交通量	评论
自动售货机	无线网络	低	不受管理，对企业不重要
安全摄像头	以太网电缆	高	安全管理
SCADA PLC)	光以太网	低	由企业管理，关键任务
资产标签	蜂窝或WiFi	低	非托管，在定位资产时很重要
工业机器人	细胞	媒介	由企业管理，关键任务
脚踝手镯	移动物联网	低	非托管
野外雨量收集器	LPWA	低	非托管

关键任务

工业物联网在制造和配送中心的应用被认为是关键任务。在这两个应用领域，人们对用无线服务取代机器人、可编程逻辑控制器(plc)和其他网络化制造设备的有线电缆非常感兴趣。

无线技术使配送中心的内部传送带能够灵活配置，如今这些传送带都有有线控制网络。高速库存切换对时间非常敏感，需要LTE/5G提供的高水平网络保障。蜂窝网络提供有时间限制的响应、公平的访问和服务质量控制。

无线实现了灵活的配置，生产线可以重新配置，而不需要重构有线控制网络。通过使用LTE/5G进行机器人指挥和控制，不断运动并磨损控制线路的工业机器人可以减少停机时间。

由于在这些环境中的停机成本很高，因此使用专用LTE或5G来替代电缆。私有LTE/5G网络的设计是可预测的，不使用公共蜂窝，因为企业需要全面的端到端管理。在为这些应用设计物联网网络时，专用LTE/5G网络具有关键领域的冗余、整个设施的精心设计的覆盖以及支持需求的必要容量。

管理

在刚刚提到的工业案例中，物联网是由企业管理的。在其他应用程序中，企业拥有分布在整个企业的物联网设备，这些设备连接到企业可以登录的云服务。在这些情况下，对服务没有管理责任，但需要确保有足够的网络覆盖来支持企业中运行的IoT设备。

例如，医院或医疗园区中的每个临床设备都可能具有用于定位和传输患者数据的内置无线模块。在许多情况下，WiFi网络可用于支持这些需求，但户外需求或伴随急救人员的临床设备将支持蜂窝服务。在所有这些情况下，物联网将在内部进行管理，以根据《健康保险可携带性和责任法案》(HIPAA)确保患者数据隐私法规。

安全状况

当企业使用企业网络连接到其支持的云服务时，不受管理的物联网可能对企业构成威胁。

供你参考的例子:

2014年，超过10万台冰箱被黑客入侵，形成了一支机器人军队(来源:The Hacker News)。
2016年，14万台安全摄像头和dvr被黑客入侵，形成了一支机器人军队(来源:security Ledger)。

所有这些设备都在DSL调制解调器后面，但它们仍然被黑了。假设它们安装在企业网络上，并连接到机器人军队指挥/控制服务器。在这些情况下，企业网络内部会发生什么?

对于不是由企业IT主动管理的任何设备，最佳实践是绝不允许它们进入企业网络。这可以通过以太网vlan和多个WiFi ssid技术来实现，以创建多个共享相同物理网络的日志网络切片。

在高安全性的企业中，网络策略可能会覆盖为物联网创建的网络片，并要求创建并行物理网络以确保完全隔离。

CBRS即将到来

在美国，FCC为企业开发了一种革命性的方法，称为公民宽带无线电服务(CBRS)。CBRS留出150兆赫的无线电频谱供任何人使用。支持cbrs的基础设施从云服务请求无线电频谱供企业使用。这种接入方法使企业能够在建筑物或地理区域内构建自己的专用LTE，而无需与服务提供商协商租用无线电频谱接入。私有LTE和最终私有5G提供了安全和关键任务通信的所有好处，同时允许企业在工业物联网用例中实现所需的全部控制。

CBRS即将在美国推出，在未来几年内，大多数智能手机和物联网设备预计都将采用支持CBRS的无线电。如今许多企业都在为CBRS做准备。有关CBRS的信息可以在cbrsalliance.org上找到。

物联网设备和服务的浪潮将推动现有网络的增量扩展和容量增加，在某些情况下，还将创建隔离的物联网覆盖网络。企业中的网络团队及其系统集成商将被要求为这些物联网设备和网络的到来进行设计和规划。各种物联网应用程序几乎可以使用任何类型的有线和无线连接。

关键任务物联网应用由于其重要性，将由业务线构建和运营，并将为企业IT人员提供新的职业机会。这是一个加入转型的“底层机会”。