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Belkin 利用 AWS IoT 和 FreeRTOS 重建 Wemo 營運系統

2020

科技擁有非凡的潛力,可以改變人們與家用裝置的互動方式和日常生活體驗,其不僅方便人們將日常工作自動化,並讓人們對家居設備的安全和效率具備了獨特的洞察力。發現到打造未來可自訂家居生活體驗的商機後,執電子產品業界牛耳的 Belkin International (以下稱 Belkin) 創立了 Wemo,自 2012 年推出整套家庭自動化產品,成為家居數位化業界的一流品牌以來,其製造的系列產品一直傲視群倫。其物聯網 (IoT) 架構使所有產品成為一個整體,讓消費者能從自己的智慧型手機控制連網裝置,透過家庭自動化簡化生活大小事。但隨著 Wemo 的裝置總數從數千部成長為數百萬部,並準備推出新一代的產品,公司希望能從土生土長的 IoT 架構發展為更精簡的架構,以期更符合成本效益,並能更加有效管理持續壯大的連網裝置類產品。

Belkin 找到的解決方案是 Amazon Web Services (AWS) 的 IoT 供應項目,其提供從邊緣到雲端的可擴展全受管服務,包含多層安全性且整合了智慧程度更高裝置的 AI。這個由 AWS 支援的新 IoT 系統,讓 Belkin 為新一代的 IoT 裝置和數百萬部已走入許多家庭的 Wemo 裝置,降低成本、提升效能,並且加強了使用者體驗。

Engineer Talking With Project Manager and Working on Desktop Computer Using CAD Software with Technical Drawings on the Screen. In the Background Engineering Facility Specialising on Industrial Design
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基本上,您可以假設 AWS 提供無限的資源。您不需要擔心可擴展性的問題。今天我有一百萬名使用者,明天可能有三百萬。AWS 都可以處理。」

Daniel Ku
Belkin 雲端工程總監

升級使用 AWS 雲端以發展產品

Belkin 是專精於連網裝置的全球電子產品品牌,在創新方面不斷推陳出新。其 Wemo 產品自 2012 年起即已在 AWS 雲端上運作,並於同年推出原創的智慧插座。Belkin 在接下來的數年中,透過成為首批提供 Amazon Alexa、Nest、Google 助理和 Apple HomeKit 軟體身份驗證的品牌之一,進而拓展其連網裝置功能。

2019 年時,走入家庭的 Wemo 裝置已逾四百萬部。為處理汹湧而入的資料及管理數百萬部的裝置,Belkin 的舊 IoT 系統變得愈來愈複雜,效率也愈來愈差。甚至一度必須使用 250 多部 Traversal Using Relay NAT (TURN) 伺服器,而且還需耗費龐大的資源來管理。Belkin 雲端工程總監 Daniel Ku 表示:「維持擁有 250 個執行個體的伺服器農場,不是件容易的事。而且,如果想要將全部 250 個執行個體一個一個帶入,那可需要好幾天。」

在準備推出四項新產品 (適用於美國地區的 Wemo 智慧插座、適用於其他國家/地區的智慧插座、Wemo 戶外智慧插座和新版 Wemo Smart Dimmer) 的期間,Belkin 深入調查研究了多種可能的新 IoT 架構選擇,並執行了密集的測試,比較 HiveMQ、SEGGER 的 emMQTT 以及結合了 AWS IoT Core 的 AWS 解決方案;AWS 解決方案是一項受管雲端服務,能讓連網裝置與雲端應用程式和其他裝置,以及與 FreeRTOS (開放原始碼的即時作業系統) 輕鬆安全互動。結果發現,AWS IoT Core 可擴展至數十億部裝置並處理數兆則訊息,強大的功能超乎 Belkin 對可擴展性的需求。但對 Ku 及其團隊而言,最大的賣點是使用 AWS IoT 能省下很多時間和資源:「我們之所以選擇 AWS IoT,就是看中了它的支援和容易使用的平台。」這表示 Belkin 可縮減開發資源的數量,用以維護及運行自己的 IoT 基礎設施。

深入探索新系統

Belkin 團隊從土生土長的 IoT 平台轉向 AWS IoT,並選取有利於設計程式、部署、保護安全、連線和管理 Wemo 裝置網路的 FreeRTOS 作為作業系統。FreeRTOS 擴充開放原始碼 FreeRTOS 核心的功能,讓裝置和 AWS IoT Core 等雲端服務間擁有安全穩定的連線。

Ku 及其團隊和 AWS 共事期間,深入了解 AWS IoT 的全部細節 、如何架構最佳的解決方案,以及如何使用 FreeRTOS 建置的最佳方式。「這些解決方案架構師幫了我們很大的忙。」Ku 表示,「我們只要出了設計方案,就一定要去問問他們哪個更好。」 為確保該團隊了解 FreeRTOS,AWS 還利用其覆蓋全球的觸角,為 Belkin 工程師及其裝置的台灣製造商開辦了培訓課程。

展現未開發的潛力

當 Belkin 為 2020 年推出新 Wemo 裝置做準備時,其使用由 AWS IoT 支援的新基礎設施已展現出數項優勢。Belkin 現可在內部將資源從維護自己的 IoT 基礎設施,重新導向到專注開發產品體驗和滿足客戶需求。最後,其開發週期得以縮短逾 40%,從 12 個月縮短至不到 7 個月。開發時間的縮短和開發團隊能專注於創新,推動 Belkin 推出了新的帳戶功能,讓使用者更容易管理自己的智慧型裝置,簡言之,AWS 基礎設施幫助 Belkin 用較少的時間為客戶帶來了更多價值。

在初始測試中,Belkin 也注意到產品延遲大幅降低,使用新裝置執行使用者命令時,時間上有極其明顯的差異。Ku 表示:「在 TURN 伺服器上,一般的單一命令遠端存取最多可能需要一秒,但在 AWS IoT Core 和 FreeRTOS 上,來回時間只要一半。」

當新裝置和新的 IoT 架構一起推出,且隨著 Belkin 降低對昂貴 TURN 伺服器的依賴,公司預期可節約 30–40% 的成本。此外,全受管 AWS IoT 服務讓 Belkin 雲端小組剩餘的管理工作變簡單,所以公司可全力運用資源,以警戒應對拒絕服務的攻擊和流量模式的突然變更。

為指數型成長做準備

Belkin 透過更新其在 AWS IoT Core 和 FreeRTOS 上的 IoT 基礎設施,已準備好用較少的成本處理爆量的創新新連網家庭裝置,同時降低產品延遲。「基本上,您可以假設 AWS 提供無限的資源。」Ku 表示,「您不需要擔心可擴展性的問題。今天我有一百萬名使用者,明天可能有三百萬。AWS 都可以處理。」

這不僅是新裝置的優勢:Belkin 將於 2020 年底,要把近六成的現有 Wemo 裝置遷移到 AWS IoT 平台,特別是將韌體遷移到 FreeRTOS。Belkin 期望使用 AWS IoT 服務後省下的時間和金錢,能讓公司將更多的時間花費在實施進階資料分析和機器學習,以解鎖創新功能,進一步改善 Wemo 裝置。展望 2024 年的連網家庭裝置市場價值將超過 1500 億美元,Belkin 也必將再攀高峰。

若要進一步了解相關資訊,請瀏覽 https://aws.amazon.com/iot


關於 Belkin

Belkin International 是消費性電子產品品牌,深耕於可從遠端安全控制的連網家庭產品。Belkin 透過旗下品牌 Linksys、Belkin、Wemo 和 Phyn 提供多種產品,從智慧插座到無線路由器,應有盡有。

AWS 的優勢

  • 可縮短 40% 的開發週期,從 12 個月到 6.5 個月
  • 可縮減 50% 單一命令的來回時間
  • 估計節約 30–40% 的運行成本
  • 準備好為數百萬項產品提供支援
  • 獲得 AWS 全年無休的客戶支援

使用 AWS 服務

AWS IoT Core

AWS IoT Core 是一項受管的雲端服務,可讓連線裝置輕鬆安全地與雲端應用程式及其他裝置互動。AWS IoT Core 能夠支援數十億個裝置和數兆則訊息,並能可靠且安全地處理和路由這些訊息至 AWS 端點。

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FreeRTOS

FreeRTOS 是一種適用於微型控制器的開放原始碼即時作業系統,可讓小型、低功率的邊緣裝置易於進行程式設計、部署、保護、連接及管理。FreeRTOS 在 MIT 開放原始碼授權下自由發佈,其包含一個核心系統和一套不斷擴充的軟體程式庫,適用於各種產業和應用程式。

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