1.2 物联网系统集成
1.2.1 系统集成的定义与特点
系统集成是将不同的系统，根据应用需要，有机地组合成一个一体化的、功能更加强大的新型系统的过程和方法。
系统集成是在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠、经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优。
系统集成有以下几个显著特点：
· 系统集成要以满足用户的需求为根本出发点；
· 系统集成不是选择最好的产品的简单行为，而是要选择最适合用户的需求和投资规模的产品和技术；
· 系统集成不是简单的设备供货，它体现更多的是设计、调试与开发的技术和能力；
· 系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程，技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障；
· 性能性价比的高低是评价一个系统集成项目设计是否合理和实施是否成功的重要参考因素。
总而言之，系统集成既是一种商业行为，也是一种管理行为，其本质是一种技术行为。
1.2.2 系统集成的要求
物联网系统集成通过结构化的拓扑设计和各种网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联、统一协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成应采用功能集成、网络集成、软件界面集成等多种集成技术。
系统集成实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构。这需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。
系统集成本质就是最优化的综合统筹设计，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩充性和可维护的系统。为了达到此目标，需要高素质的系统集成技术人员，他们不仅要精通各个厂商的产品和技术，能够提出系统模式和技术解决方案，更要对用户的业务模式、组织结构等有较好的理解。同时还要能够用现代工程学和项目管理的方式，对信息系统各个流程进行统一的进程和质量控制，并提供完善的服务。
1.2.3 系统集成的步骤
网络系统集成的步骤通常有网络系统的需求分析、逻辑网络的设计、物理网络设计、选择系统集成商或设备供货商、系统安装和调试、系统验收与测试、用户培训和系统维护。
1．网络系统的需求分析
需求分析是从软件工程和管理信息系统引入的概念，是任何一个工程实施的第一个环节，也是关系一个物联网系统设计工程成功与否最重要的砝码。如果物联网系统设计工程应用需求分析做得透，物联网系统设计工程方案的设计就会赢得用户方青睐。同时网络系统体系结构架构得好，物联网系统设计工程实施及网络应用实施就相对容易得多。反之，如果设计方没有对用户方的需求进行充分的调研，不能与用户方达成共识，那么随意需求就会贯穿整个工程项目的始终，并破坏工程项目的计划和预算。从事信息技术行业的技术人员都清楚，网络产品与技术发展非常快，通常是同一档次网络产品的功能和性能在提升的同时，产品的价格却在下调。这也就是物联网系统设计工程设计方和用户方在论证工程方案时，一再强调的工程性价比。
因此，物联网系统设计工程项目是贬值频率较快的工程，贵在速战速决，使用户方投入的有限的工程资金尽可能快地产生应用效益。如果用户方遭受项目长期拖累，迟迟看不到系统应用的效果，集成公司的利润自然也就降到了一个较低的水平，甚至到了赔钱的地步。一旦集成公司不盈利，用户方的利益自然难以保证。因此，要把网络应用的需求分析作为网络系统集成中至关重要的步骤来完成。应当清楚，反复分析尽管不可能立即得出结果，但它却是物联网系统设计工程整体战略的一个组成部分。
需求分析阶段主要完成用户方网络系统调查，了解用户方建设网络的需求，或用户方对原有网络升级改造的要求。需求分析包括物联网系统设计工程建设中的拓扑结构、网络环境平台、网络资源平台、网络管理者和网络应用者等方面的综合分析，为下一步制定适合用户方需求的工程方案打好基础。
1）物联网系统工程需求调研
需求调研的目的是从用户方网络建设的需求出发，通过对用户方现场实地调研，了解用户方的要求、现场的地理环境、网络应用及工程预计投资等情况，使工程设计方获得对整个工程的总体认识，为系统总体规划设计打下基础。
这里首先要进行网络用户调查。网络用户方调查是与需要建网的企事业单位的信息化主管、网络信息化应用的主要部门的用户进行交流。一般情况下可以把用户方的需求归纳为以下几个方面：
· 网络延迟与可预测响应时间；
· 可靠性/可用性，即系统不停机运行；
· 伸缩性，网络系统能否适应用户不断增长的需求；
· 高安全性，保护用户信息和物理资源的完整性，包括数据备份、灾难恢复等。
概括起来，系统分析员对网络用户方调查可通过填写调查表来完成。
其次要进行网络应用调查，弄清用户方建设网络的真正目的。一般的网络应用，从文件信息资源共享到 Intranet/Internet 信息服务（WWW、E-mail、FTP 等），从数据流到多媒体的音频、视频多媒体流传输应用等。只有对用户方的实际需求进行细致的调查，并从中得出用户方的应用类型、数据量的大小、数据源的重要程度、网络应用的安全性及可靠性、实时性等要求，才能设计出适合用户实际需要的物联网系统工程方案。应用调查通常由网络系统工程师深入现场，以会议或走访的形式，邀请用户方的代表发表意见，并填写网络应用调查表。网络应用调查表设计要注意网络应用的细节问题，如果不涉及应用开发，则不要过细，只要能充分反映用户方比较明确的需求、没有遗漏即可。
2）网络安全、可靠性分析
一个完整的网络系统应该渗透到用户方业务的各个方面，其中包括比较重要的业务应用和关键的数据服务器。安全需求分析具体表现在以下几个方面：
· 分析存在弱点、漏洞与不当的系统配置；
· 分析网络系统阻止外部攻击行为和防止内部员工违规操作行为的策略；
· 划定网络安全边界，使内部网络系统和外界的网络系统能安全隔离；
· 确保租用通信线路和无线链路的通信安全；
· 分析如何监控内部网络的敏感信息，包括技术专利等信息；
· 分析工作桌面系统的安全。
为了全面满足以上安全系统的需求，必须制定统一的安全策略，使用可靠的安全机制与安全技术。安全不单纯是技术问题，而是策略、技术与管理的有机结合。
3）工程预算分析
首先要设法弄清建网单位的投资规模，即用户方能拿出多少钱来建设网络。一般情况下，用户方能拿出的建网经费与用户方的网络工程的规模及工程应达到的目标是一致的。用户方在认定合作者时，要对系统集成商的工程方案、工程质量、工程效率、工程服务、工程价格等，进行全面、综合的考虑。只有知道用户方对网络投入的底细，才能据此确定网络硬件设备和系统集成服务的“档次”，产生与此相配的网络设计方案。
2．逻辑网络的设计
逻辑网络是指将各种不同应用的信息通过高性能的网络设备相互连接起来，提供可靠、连续的通信能力，并使网络资源的使用达到最优化的程度。逻辑设计过程主要由以下三个步骤组成：确定逻辑设计目标、网络服务评价、技术选项评价。逻辑网络设计目标主要来自于需求分析说明书中的内容，网络需求部分。
第一，逻辑网络设计的目标包括以下一些内容：合适的应用运行环境、成熟而稳定的技术选型、合理的网络结构、合适的运营成本、逻辑网络的可扩充性能、逻辑网络的易用性、逻辑网络的可管理性、逻辑网络的安全性。需要关注的问题有以下几个方面。
（1）设计要素：包括用户需求、设计限制、现有网络、设计目标。
（2）设计面临的冲突：最低的安装成本、最低的运行成本、最高的运行性能、最大的适应性、最短的故障时间、最大的可靠性、最大的安全性。不可能存在一个网络设计方案，能够使得所有的子目标都达到最优。可采用优先级和建立权重的方法权衡各目标的关心度。
（3）成本与性能：设计方案时，所有不超过成本限制、满足用户要求的方案，都称为可行方案。
第二，网络服务评价涉及服务质量和安全。网络管理服务可为服务质量提供保障。常用网络管理服务包括：网络故障诊断、网络的配置及重配置、网络监视。在网络安全上，应明确需要安全保护的系统、确定潜在的网络弱点和漏洞、尽量简化安全制度。
第三，技术选项评价，包括通信带宽、技术成熟性、连接服务类型、可扩充性、高投资产出。
3．物理网络设计
依据逻辑网络设计的要求，确定设备的具体物理分布和运行环境；分析现有网络和新网络的各类资源分布，掌握网络所处的状态；根据需求规范和通信规范，实施资源分配和安全规划；理解网络应该具有的功能和性能，最终设计出符合用户需求的网络。在物理网络设计中，设备选型要考虑的产品技术指标有：成本因素、与原有设备的兼容性、产品的延续性、设备可管理性、厂商的技术支持、产品的备用备件库、综合满意度分析、对于网络安全设备是否通过了国家权威机构的评测。物理层技术选择原则包括：可扩展性与可伸缩性、可靠性、可用性和可恢复性、安全性、节约成本。
4．选择系统集成商或设备供货商
系统集成商（System Integrator）指能为客户提供系统集成产品与服务的专业机构，通常为法人企业或企业联合。系统集成商需要有一定的资质认证，需要掌握三种技术：网络、软件、业务。系统集成包括设备系统集成和应用系统集成。因此系统集成商也分为设备系统集成商和应用系统集成商。系统集成商需要具有国家建设部、工信部、公安部颁发的专业资质，对于不同的项目，应需要其中一项或多项专业资质。另外，系统集成商必须掌握集成领域的主要厂商的技术、产品与应用方案，因此也需获得厂商的技术工程师认证和集成商资格认证。系统集成商通常由厂商供货或厂商的分销商供货。
一般选用下列方式之一挑选供货商：
（1）招标选择供货商，这种方式适用于采购标的数额较大、市场竞争比较激烈的设备供应，易于使采购方获得较为有利的合同价格。
（2）询价-报价-签订合同：采购方向若干家供货商发出询价函，要求他们在规定时间内提出报价。采购方收到各供货商的报价后，通过对产品的质量、供货能力、报价等方面综合考虑，与最终选定的供货商签订合同。
（3）直接订购：采购方直接向供货商报价，供货商接受报价，双方签订合同。大型设备采购合同由于标的物的特殊性，要求供货方应具备一定的资质条件，因此均应采用公开招标或邀请招标的方式，由采购方以合同形式将生产任务委托给承揽加工制造的供货商来实施。
5．系统安装和调试
安装与调试流程可分为如下几个部分。
（1）设备要求：网络设备应安装整齐，固定牢靠，便于维护和管理，高端设备的信息模块和相关部件应正确安装，空余槽位应安装空板；设备上的标签应标明设备的名称和网络地址，跳线连接应稳固，走向清楚明确，线缆上应有标签。
（2）机柜安装：设备根据设计要求安装在标准机柜内或独立放置。除机械尺寸注意空间外，还须满足水平度和垂直度的要求，螺钉安装应紧固，最重要的是设备本身及机架外壳的接地线符合规范标准和设计要求。
（3）系统配置：检查系统配置要求。按各生产厂家提供的安装手册和要求，规范地编写或填写相关配置表格并应符合网络系统的设计要求。按照配置表，通过控制台或仿真终端对交换机进行配置，保存配置结果。
（4）连通性测试：连接相关的广域网接入线路观察接入设备运行状态及IP地址，确认正常连接及路由的配置正确。从接在网络集线器或交换机端口的站点上Ping接在另一端口站点的IP地址，检查网络集线器或交换机端口的连通性，确认所有的端口均应正常连通。连通性检测方法可采用相关测试命令进行测试；或根据设计要求使用网络测试仪测试网络的连通性。路由检测方法可采用相关测试命令进行测试；或根据设计要求使用网络测试仪测试网络路由设置的正确性。
（5）网管软件测试包括：
· 软件的版本及对应的操作系统平台与设计（或合同）相符；
· 配置一台网络管理软件所需的计算机，并安装好网络管理软件所需的操作系统；
· 按照网络管理软件的安装手册和随机文档，安装网络管理软件，并符合设计要求。
（6）网络管理软件应具备如下管理功能：
· 网管系统应能够搜索到整个网络系统的拓扑结构图和网络设备连接图；
· 网络系统应具备自诊断功能，当某台网络设备或线路发生故障后，网管系统应能够及时报警和定位故障点；
· 应能够对网络设备进行远程配置，检测网络的性能，提供网络节点的流量、广播率和错误率等参数；
· 网络管理软件功能测试，应符合设计和合同要求。
确认网络管理软件能够监测所需管理的设备的状态和动态地显示网络流量，并据此设置这些设备的属性，使网络系统得到优化。
（7）设备容错测试：容错功能的检测方法应采用人为设置网络故障，检测系统正确判断故障及自动恢复的功能，切换时间应符合设计要求。检测内容应包括以下两个方面：
· 对具备容错能力的网络系统，应具有错误恢复和隔离功能，主要部件有备份，并在出现故障时可自动切换；
· 对有链路冗余配置的网络系统，当其中的某条链路断开或有故障发生时，整个系统仍应保持正常工作，并在故障恢复后应能自动切换回主系统运行。
6．系统验收与测试
验收可能由软/硬件设备采购、应用系统开发、整体安装部署等多个方面组成，验收工作根据子系统不同参考产品采购项目、应用系统开发项目等进行。
（1）软硬件设备到货验收：参考产品采购项目到货验收。
（2）初步集成验收：初步集成验收应包括分系统检查、集成测试和文档检查。
· 分系统检查：检查系统集成设备安装情况、设备供电系统的可靠性、设备联合调试的完成情况；子系统涉及应用系统开发的，验收工作参考应用系统项目验收。
· 集成测试：集成测试包括各子系统性能测试和功能测试以及联调联试。设备安装、调试完成后，进行功能测试，软件系统验收工作参考应用系统开发项目进行。
· 文档检查：检查系统设计方案、设备拓扑结构图、主要设备配置表等。
（3）最终验收：系统集成项目最终验收要进行分系统测试检查，并审核试运行期间集成系统设备运行记录和问题记录单。
· 文档检查，填写试运行报告以及试运行期间问题处理单；
· 培训检查，检查合同约定的相关培训的执行情况及培训效果；
· 服务检查，核实系统巡检情况，审核巡检记录等；
· 终验结果，组织项目的交接工作。
7．用户培训和系统维护
网络系统维护是为保证系统能够正常运行而进行的定期检测、修理和优化。应严格按照ISO 9001∶2000质量体系标准，运用完整的质量管理运作流程，总结出一套适宜的网络应用案例的作业保证体系，不但为客户提供各种最佳设计和实施方案，而且为保证方案的应用落实提供优质、可靠的服务保障体系。另外，为使系统操作用户尽快了解和掌握系统的使用方法，做好系统的维护和应用的培训也十分重要。
网络服务的维护方法与保障机制应包括：为所有网络设备进行全面维护、升级和标准化工作；为客户提供信息技术知识咨询、操作、维护等方面的技术培训工作；建立客户网络信息化档案。维护档案内容包括：申请人、时间、机器名、服务内容、故障现象、处理结果、维护人员、验收人员等信息情况；维护档案一式两份，双方各执一份，以便查询。
服务保障机制的建立包括：
（1）建立行业服务中心，专业人员与队伍来保证对客户的及时服务。
（2）保证各类问题及时响应服务。
（3）服务有电话支持、网络支持、现场服务：通过电话服务对客户的故障设备做出基本故障判定、故障排除、操作指导的服务。通过电子邮件等网络交流方式向客户提供技术支持。需现场服务的保证及时到位，排除故障。