物联网运营

基础知识:BLE、Zigbee 和 USB 基于物联网设备的物联网产品

Aruba Central 支持通过企业 WLAN 传输物联网数据。接入点(AP)从物联网设备接收数据,并将这些设备的元数据发送到 Aruba Central,将物联网数据通过物联网连接器(IoT Connectors)传输到外部服务器。物联网连接器对设备数据进行聚合、边缘计算,并在发送元数据和物联网数据之前对原始数据运行业务逻辑。所有物联网设备的元数据都显示在 Aruba Central 的物联网运营仪表板中。合作伙伴开发的应用程序在物联网连接器上运行,可用于将物联网数据发送到外部服务器。

在实现满足实际业务需求的新功能的同时,边缘大量物联网设备的普及也为 IT 部门带来一系列新挑战。物联网设备使用多种不同的物理层连接类型和通信协议。通常需要供应商特定的物联网网关来管理这些设备并收集其数据。物联网网关会隐藏网络中的物联网设备,使得理解连接到网络的设备详情以及设备数据的去向变得困难——甚至不可能。安全始终是物联网的核心,因为许多物联网设备本质上不值得信赖,缺乏可见性会带来更大的风险。Aruba Central 中的物联网运营提供了解决这些问题的方案。

Aruba 的物联网生态系统主要依赖合作伙伴的集成。Aruba 提供了一种传输媒介,即其接入点(AP)和边缘的物联网连接器,用于安全高效地传输由不同供应商的物联网设备感测到的数据到其后端。

此外,Aruba 提供 BLE based tagsbeacons 用于 Meridian based location services。标签主要用于资产追踪,信标用于室内导航和设备位置识别。想了解更多关于 Meridian 的信息,请查看相关文档。

解决方案组件

物联网运营由以下三个解决方案组件组成:

物联网仪表板

物联网仪表板提供所有物联网连接器、向这些连接器发送物联网数据的接入点(AP)、当前安装的应用程序以及所有被接入点检测到的物联网设备/传感器的统一视图。

它详细展示了您的物联网网络的运行情况。物联网仪表板还提供了对非 Wi-Fi 物联网设备的视图,这些设备在供应商或设备特定硬件的限制下可能被隐藏。IT 可以从设备连接到环境中任何位置的 AP 的第一刻起监控这些设备,并准确知道每个设备连接到哪个 AP。一旦在物联网连接器上安装了合适的应用程序,之前未知类型的设备可以被自动且准确地分类,使网络管理员能够确信地知道这些物联网设备的类型和位置。想了解更多关于物联网运营监控的信息,请参考 Monitoring HPE Aruba Networking IoT Operations

物联网运营首页示意图

物联网应用商店

物联网应用商店简化了在组织内部署新物联网用例的复杂性。只需访问位于 Central 内的物联网应用商店,使用其直观界面浏览经过认证、可与我们的网络无缝集成的 ArubaEdge 物联网应用程序。不同于仅提供兼容应用指针的目录式市场,物联网应用商店提供经过认证的应用程序,用户只需几次点击即可立即下载和激活。要安装合作伙伴开发的应用程序,请参考 Installing a Partner-Developed App

使用物联网应用商店还能简化复杂且常令人困惑的物联网设备-应用配置任务。应用程序安装在物联网连接器后,接入点(AP)即可轻松配置,安全地将设备的遥测数据传输到合适的目的地,无论是本地服务器还是云端。从 BLE 位置标签、信标和传感器到 Zigbee 门锁,物联网部署变得简单——无需依赖第三方集成商进行定制开发。想了解当前支持的物联网应用程序,请参考 IoT Operations App Matrix

物联网运营应用商店

物联网连接器

需要边缘计算的智能边缘应用,历来是 IT 实施和管理中最具挑战性的部分之一。在处理物联网数据时,挑战尤为突出。在某些情况下,边缘的物联网连接器需要解析/解码由中央管理的接入点(AP)采集的遥测数据,并将数据提供给物联网应用,无论是在本地还是在云端(例如 Microsoft Azure IoT Hub)。在其他情况下,AP 本身也可以作为连接器,安全地传输数据。

物联网连接器对设备数据进行聚合、边缘计算,并在发送仪表板元数据和物联网数据之前运行业务逻辑。物联网连接器让智能边缘应用触手可及——允许 IT 以部署虚拟机或接入点(AP)一样的速度和便利,适应未来的技术变革。借助 Aruba 物联网连接器组件,可以轻松在环境中配置多个 ArubaEdge 物联网应用,只需几次点击。物联网连接器虚拟设备作为新的数据收集器添加到 Central 中,然后安装在虚拟机实例或接入点(AP)上。管理员可以通过物联网运营引导界面启用新的物联网连接器,并在 Central 内查看连接器的使用情况。

每个客户部署的物联网连接器可能会根据其规模不同而有所差异。物联网运营支持以下规格:

参数Mini VMSmall VMMedium VMDC-2000
APs5025010001000
BLE 设备200050002000020000
Zigbee 设备20050020002000

物联网连接器支持以下规格:

参数小型虚拟机小型虚拟机中型虚拟机DC-2000
CPU(核心数)482424
内存(GB)4166464
存储(GB)256256480512

部署模型

物联网连接器是物联网运营解决方案的一个组成部分,提供物联网用例的连接性和边缘处理。这些连接器用于解析或解码由 Central 管理的 AP 传输的物联网遥测数据,并将数据提供给托管在本地或云端的合作伙伴物联网应用。提供两种部署类型:基于虚拟机(VM)的使用 VMWare ESXi 或 Aruba AP 的。有关下载和部署物联网连接器,请参考 Downloading IoT connector

基于 VM 的物联网连接器

基于 VM 的物联网连接器利用 Aruba 的数据采集器架构,并在 Central 内进行配置。物联网连接器的配置通过物联网运营中的引导用户界面提供。

物联网运营架构图

作为物联网连接器的 AP

对于那些难以在其无线部署之外部署和管理单独设备的客户,Aruba 提供使用现有 AOS 10 AP 作为物联网连接器的选项。在这种类型中,与之前的模型相比,物联网连接器的功能被整合到 AP 中。

然而,如果在 AP 上运行,物联网连接器的规模和容量会较小。在此模型中,只能使用分类器应用程序,如 iBeacon、Eddystone、Blyott 等,因为不支持安装像 Dormakaba 这样重量级的容器化应用程序。未来版本的 Aruba Central 将支持在 AP 内的容器化应用程序。有关创建基于 AP 的物联网连接器,请参考 Creating AP-based IoT Connector

AP 作为物联网连接器的物联网运营架构图

物联网解决方案类型

基于 BLE

基于 BLE 或蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy, BLE)的物联网解决方案是所有物联网解决方案中最常见的类型。这主要是因为 BLE 作为一种技术非常普遍、易于获取、实现难度较低且连接相对容易。BLE,基本上是蓝牙4.0版本,已推出超过十年,已广泛应用于各种不同的应用和解决方案。如今,Aruba 支持的绝大多数基于 BLE 的物联网设备都基于 BLE 5.0。

与物联网运营的工作原理

大多数 BLE 设备的设计方式是定期广播其 BLE 信标,包含原始数据和有效载荷。一旦在 Aruba AP 上配置并启用无线电配置文件,它们将开始监听这些信标,并将其传输到物联网连接器。在物联网连接器中,安装应用程序以对这些设备进行分类,并可以应用各种过滤器,仅转发与合作伙伴后端相关的数据。对于像 Aruba 设备、iBeacon、Eddystone、Blyott 或 Minew 这样简单的分类器应用程序,无需在后端使用容器化工作流。这使得此类应用程序的构建和部署非常简便快捷。更复杂的解决方案,例如利用南向 API 选项的 BLE 门锁解决方案,则需要使用容器。

使用案例

高价值资产追踪、位置追踪、室内导航和路径指引是当前在 Aruba 10 物联网运营中此类 BLE 解决方案最常见的应用场景。

基于 Zigbee

AP 内置的支持 802.15.4 用例(如 Zigbee)的物联网无线电,用于提供网关服务,将 Zigbee 传感器数据中继到管理服务器。目前,Aruba 主要支持两个 Zigbee 智能门锁供应商。

这允许管理员避免部署 ZigBee 路由器和网关网络,以提供每个门锁的连接性。单一网络可以同时处理 Wi-Fi 和 Zigbee 设备。Aruba 的 AP 提供 Zigbee 网关功能,符合全球标准,连接多种 Zigbee 网络到互联网或服务提供商。

Zigbee 设备分为三类:

ZigBee 协调器(ZC) — ZC 是功能最强的设备。它形成网络树的根节点,并可能桥接到其他网络。每个 Zigbee 网络只有一个 ZC。

ZigBee 路由器(ZR) — ZR 运行应用功能,可能作为中间路由器转发其他设备的数据。

ZigBee 终端设备(ZED) — ZED 具备与父节点(ZC 或 ZR)通信的功能,但不能中继其他设备的数据。这种关系允许 ZED 长时间休眠,从而减少电池消耗。

AP 作为 ZC,形成 ZigBee 网络。它选择频道、PAN ID、安全策略和堆栈配置。ZC 是唯一可以启动 ZigBee 网络的设备类型,每个 ZigBee 网络只有一个 ZC。ZC 启动网络后,可以允许新设备加入,并进行数据包路由和与网络中其他设备通信。Aruba 解决方案不使用 ZR。

与物联网运营的工作原理

与 BLE 相比,Zigbee 解决方案的不同之处在于它们需要直接连接到协调器。由于部署此类解决方案时逐个配置 AP 以允许加入模式并连接特定门锁,配置通常更耗时且劳动强度更大。

几乎所有 Zigbee 用例都需要使用容器化的物联网应用程序,因为边缘处理是必需的,以转换有效载荷中的数据。目前支持的两个 Zigbee 门锁供应商在安装应用程序时需要配置详细的传输信息,而不是配置单独的传输流。

使用案例

主要的 Zigbee 智能门锁用例包括当前支持的应用场景,主要在酒店行业和使用智能建筑及设施的企业中。这些解决方案提供极大的使用便利性,支持简单的 NFC 密钥卡或手机进入,同时提供安全保障和详细的分析功能。基本的智能功能包括远程开锁/关锁、钥匙阻断、门锁/解锁次数、是否启用门闩等。

基于 USB

所有 Aruba AP 都配备专用的 USB-A 端口,可插入外部支持设备并供电。这一功能的主要优势在于拓展了 AP 内置物联网芯片组原生不支持的用例范围。基本上,AP 可以通过 USB 端口运行除 Wi-Fi、BLE 或 Zigbee 之外的任何专有协议。

使用时需要注意,USB 端口严格受访问控制列表(ACL)管理,除非插入支持厂商的加密狗,否则端口不会工作或允许连接。

与物联网运营的工作原理

目前支持的厂商可以分为两类:以太网通过 USB 和串行通过 USB。Hanshow 和 SoluM 属于第一类以太网通过 USB,EnOcean 属于串行通过 USB。

除了安装厂商应用程序外,还需要配置传输流或‘AOS8’应用程序,以指定其端点详细信息。

使用案例

Hanshow 和 SoluM 生产电子货架标签(ESL),广泛应用于零售行业和仓库。它们取代了传统的手动管理、笨重且耗时、成本高的价格标签。通过这些 ESL,可以在中央管理服务器上实现所有上述问题的数字化管理。

EnOcean 的 USB 加密狗与各种传感器配合使用。EnOcean 联盟是由近 400 个产品供应商组成的联盟,制造超过 5000 种不同的照明、温度、湿度、空气质量、安全、防护和电力监测传感器及执行器。

下表总结了可用的传输服务及其支持的服务器连接类型和设备类别过滤器:

物联网传输服务物联网无线电连接物联网服务器连接设备类别过滤器
BLE 遥测Aruba IoT 无线电遥测-WebSocket,遥测-HTTPS所有 BLE 设备类别
BLE 数据Aruba IoT 无线电Telemetry-WebSocket,Azure-IoT-Hub所有 BLE 设备类别
串行数据USB转串行遥测-WebSocket,Azure-IoT-Hubserial-data
Zigbee 数据Aruba IoT 无线电 Gen 2远程遥测-WebSocketzsd

SD-无线电

SDR(软件定义无线电)或 SDR 是一项新功能,允许我们的 IoT 伙伴将其专有固件加载到 AP 的内置 IoT 无线电上,然后与其后台服务器通信。此 SDR 可以在我们的内部和外部无线电上启用。在外部无线电上支持此功能,可以使用没有内置 IoT 无线电的旧型号 AP。

当无线电是软件定义的,它可以接受由 Aruba Central 支持的 IoT App 提供的固件新版本。一旦无线电切换到 SDR,应用程序就可以与无线电通信,运行其逻辑和协议,这些对 Aruba 来说是透明的。

固件映像存储在 Openchanel 的文件服务器中。Central 将 URL 和 APIKEY 推送到连接器,连接器再将其推送到 AP。AP 下载映像后开始升级。如果文件服务器在下载映像时需要 SSL 证书,AP 映像应提前嵌入该证书。如果当前的 AP 没有此类证书,Central 需要支持客户上传证书到 AP。

许可

IoT 运营功能适用于使用 AOS 10 的 AP 的 Aruba Central 客户,需拥有基础版和/或高级 AP 许可。无需为 IoT 运营单独购买许可。

IoT 运营利用 IoT 连接器接收来自 AP 的 IoT 数据,并将 IoT 设备元数据发送到 Aruba Central,以及将 IoT 数据发送到合作伙伴应用。分配给 IoT 连接器的 AP 利用其 IoT 无线电作为 IoT 网关,连接环境中的众多 IoT 设备。

Aruba 使用分配给您的 IoT 连接器的 AP 的许可级别来决定用户体验。目前,这种用户体验在 IoT 运营应用商店中有所差异。您要么可以访问 IoT 运营应用商店中的所有应用,要么只能访问部分应用。无论许可级别如何,IoT 运营的支持规模和基础功能都是相同的。未来,Aruba 可能会为 IoT 运营添加新功能,这些功能可能跨应用扩展,甚至可能独立于应用提供。当前,IoT 运营中的用户体验由以下方式决定:

  • 当所有分配给 IoT 连接器的 AP 都拥有高级 AP 许可时,您可以访问 IoT 运营应用商店中的所有应用。
  • 当分配给 IoT 连接器的至少一个 AP 拥有基础 AP 许可证时,您可以访问 IoT 运营应用商店中的部分应用程序。可用的应用程序以全彩显示,而不可用的应用程序则显示为灰色。

可以在 IoT 运营应用商店的用户界面中使用筛选器,进一步细化您的应用搜索。有关 HPE Aruba Networking 中央许可证的更多信息,请参阅 About HPE Aruba Networking Central Licensing

关键注意事项与设置

本节介绍一些关键注意事项和成功实施 IoT 运营的简要步骤

  • AP 需要运行 ArubaOS 10 版本的代码
  • 配置 IoT 射频配置文件和/或 Zigbee 服务配置文件 此配置用于启用接入点的 IoT 无线电以监听附近的 BLE 或 Zigbee 传感器。此配置在 IoT 运营主页之外的 AP 配置 > IoT 部分进行。
  • 部署 IoT 连接器 IoT 连接器可以在 组织 > 平台集成 > 数据采集器 下部署和管理。用户可以在此处下载 OVA 文件,部署采集器,并最终将其注册到您的 Central 账户。一切就绪后,您可以在 IoT 运营首页开始配置 IoT 连接器。
  • 将接入点分配给 IoT 连接器 AP 需要被分配到一个连接器,以便将由 AP 感测到的 IoT 数据传输到连接器。多个 AP 可以分配到同一个连接器。相反,一个 AP 只能分配到一个连接器。这可以在 应用 > 连接器 > 齿轮图标下实现。
  • 安装应用 一旦进入您的 IoT Connector 上下文,导航到 已安装的应用 > 管理。这会显示 IoT 运营应用商店中所有可用应用的列表。要安装任何应用,只需打开应用卡片并点击 安装。大多数应用是分类器应用,不需要任何额外配置。部分应用可能需要额外的传输相关配置。
  • 创建传输流 对于仅是分类器应用且不需要任何额外配置的应用,我们需要配置一个单独的传输流,将 IoT 数据发送到端点。这可以通过使用 AOS8 应用或在 connector > Transports 下创建传输流来实现。

最后修改时间:2024年11月7日(98de8e4)


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