物聯網模擬:通往成功的測試

August 28, 2019 Kenton Williston

IoT 平台, IoT 裝置, 物聯網, IoT

我們在生活中的各種面向都會使用模擬器,以針對真實環境的摹本進行測試。這在預測複雜系統的動作與回應時極為重要,例如從飛行模擬器和電影佈景,到氣候模型與經濟預報等。物聯網也不例外。

在一般網路中,部署的複雜性及物聯網裝置的數量不斷成長。這使得發生意外問題而導致災難的機率增加。讓大家對物聯網部署趨之若鶩的彈性與擴充性,同時也使大規模測試變得十分困難。這樣的複雜性可能會使新專案毀於一旦。

一份 Cisco 報告指出,有百分之 60 的物聯網專案在概念性驗證階段便遭到停擺。只有極小的一部分能完全成功。這樣的報告顯示了將書面系統化為現實,並發揮完整潛力的困難度。確保專案成功的最佳方法之一,就是在將整個系統上線前,先針對網路中的多種元素進行模擬。

當連網裝置或其分流功能的數量持續大規模成長,或是擴展為大量產品時,模擬的重要也隨之增加。相較於實際打造大規模的網路,進行模擬是更符合成本效益的做法。此外,使用案例還可包括測試偶發情況、容錯評估,或是測量端對端延遲等。

隨著感應器的數量增加,發生意外狀況的機率也隨之增長。透過預先模擬這些事件,營運人員便可確保能妥善處理這些狀況。

MQTT 通訊協定:適用於物聯網

模擬器有各種形式與規模,包括商用軟體與開放原始碼的替代方案等。它們之間具有許多不同的因素,例如擴充性與支援的通訊協定等。

其中,MQTT(訊息佇列遙測傳輸協定,Message Queuing Telemetry Transport)是一種熱門的通訊協定,這是一種發佈-訂閱的訊息系統。這在物聯網網路中十分熱門,因為其屬於輕量級的協定,程式碼的規模也較小。同時也適合頻寬有限的領域。

Gambit Communications 所推出的 MIMIC MQTT 模擬器等應用程式經過專門設計,可建立大規模的感應器、觸發條件,以及其他 MQTT 用戶端。

物聯網模擬器可著重於 MQTT 等特定的訊息通訊協定,或是支援多種通訊協定,包括 CoAP、REST 和 AMQP。為了選擇合適的應用程式,您必須先瞭解需要哪一種模擬器,以及要針對完整解決方案的哪一個面向進行測試。

模擬獨立端點的架構行為時,用戶端代理模型有所不同。MQTT 標準使用此模型,在網路中傳遞訊息。Gambit 將 MQTT 作為進行模擬的介面。這能使其有效率地重現使用此通訊協定的裝置,並擴充至所需程度的總數。

大規模模擬

在某些環境下,模擬器可協助您瞭解在多種代理廠商部署通訊協定支援的方法中,存在著哪些微小差異。

當 Gambit 運用多種服務測試 MQTT 5.0 支援時,他們發現了一些情況,可能會在生產環境中導致預期外的行為。在部署前使用模擬器測試這些應用程式,便可避免不想要的意外。

這些元件可經過程式編寫,由使用者控制,以不同的方式進行互動。操作人員可即時在測試中向上或向下調整模擬規模、設計特殊事件,並測量這些變更對平台的影響。

MIMIC 模擬器可根據 Intel® 物聯網閘道平台,將硬體定位為受測裝置 (Device Under Test, DUT),並建立數千種虛擬感應器。每一種感應器皆可定義為不同的類型,例如溫度、壓力,以及位置感應器等。亦可編寫為可預測的獨特流量生成,或是模擬多種錯誤模型。

MIMIC 支援動態規則,可在模擬中調整及採用新參數。當評估分析引擎在現實條件下遭遇意外情況時的行為時,這樣的能力極為重要。這些情況可能包括感應器故障、一系列的感應器突發故障,或是無線電干擾等。僅支援靜態規則的工具無法進行調整,不足以測試這樣的情況(圖 1)。

運作中的 MIMIC MQTT 模擬器
圖 1。運作中的 MIMIC MQTT 模擬器,具有 40 萬個連線,並每秒收到 16,600 條訊息。

效能測試與邊緣案例評估

Gambit 解決方案可用於測試在連線裝置的數量增加時,其他物聯網元件的表現。客戶的分析引擎是否可有效地擴展,以滿足現在或未來的需求?是否能以合適的方式處理意外極端案例?

透過模擬不同的發佈者與訂閱者配置,或是大幅增加連線總數,能有效地評估物聯網解決方案之彈性與效能的效能標竿。

以下的影片(影片 1)顯示當 10,000 個感應器上線時,端對端延遲的效果。

 

影片 1. MIMIC 模擬影片

 

隨著感應器數量增加,所模擬的總流量也會增加。整體延遲開始漸漸增長。有多種變數可能會影響到延遲。這包括感應器到代理設備間的距離、訊息酬載大小,以及 QoS 設定等。物聯網模擬器應可提供隨需求變更這些設定的能力。

作為一種產業,物聯網還在它的初期階段。模擬器原本的設計為雲端測試使用,因為這是進行大部分物聯網處理程序的位置。轉變至雲端運算的過程,使物聯網模擬器必須增加整合邊緣服務的功能。Gambit 著重於為 MQTT 模擬器增加這些功能,以確保能涵蓋這個逐漸擴展的測試區域。

作者簡介

Kenton Williston

Kenton Williston is the Editor-in-Chief of insight.tech and served as the editor of its predecessor publication, the Embedded Innovator magazine. Kenton received his B.S. in Electrical Engineering in 2000 and has been writing about embedded computing and IoT ever since.

在Twitter上關注 More Content by Kenton Williston
上個文章
運用工業物聯網保護電力網
運用工業物聯網保護電力網

配電廠商要如何掌握先機,克服惡劣氣候所帶來的挑戰?芬蘭的一家公用事業正在解決這樣的問題。閱讀以瞭解為何集中式的變電所防護與控制能力就是解決方法。

下個文章
互動影片顯示器為員工賦予敏捷的工作效率
互動影片顯示器為員工賦予敏捷的工作效率

若企業改變他們管理會議與專案的方法,會發生什麼事?他們可能可以改善協同合作的效率,以及企業的生產力。閱讀以瞭解互動數位顯示器如何實現這樣的願景。

×

名字
Company Name
Phone Number
Country/Region
提交本網站上的表單,即表示你確認你是一個年滿18週歲的成人,且你同意受Intel(英特爾)和 Intel® 物聯網解決方案聯盟成員透過與營銷相關的電子郵件或電話與您聯絡。你可以隨時取消訂閱。英特爾的網站和通信受制於我們的隱私政策和使用條款
我希望這篇公司聯絡我: -可選
!
Thank you!
Error - something went wrong!
×

獲得最即時的物聯網新訊,掌握最新動態。

Country/Region
insightTechOptIn
Intel GDPR Optin
提交本網站上的表單,即表示你確認你是一個年滿18週歲的成人,且你同意受Intel(英特爾)和 Intel® 物聯網解決方案聯盟成員透過與營銷相關的電子郵件或電話與您聯絡。你可以隨時取消訂閱。英特爾的網站和通信受制於我們的隱私政策和使用條款
認購。
Error - something went wrong!