智慧城市顶层设计范例：以数字家庭区块为例-P03

智慧城市顶层设计范例：以数字家庭区块为例-P03

 

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4.8   规划CN的角色和内涵

       通信架构的必备职责之一是：支撑系统架构的任务。SYN之间的数据交换，大多需要经由通信单元的连结和传递。通讯单元(CN: Communication Node)之间的连结(Link)及数据传递(Data Transmit)格式及效能。如下图所示：



图-36 基于 {EA模式+SoS视角} 规划出通信观点
       由于通信封包的层级很多，通信结点(CN)的颗粒度的选择，常常因架构设计团队而不同。例如，数字家庭业务区块的顶层设计团队选择的CN颗粒度，可能与公交车业务区块的顶层设计团队所选择的CN颗粒度，并不相同。这项问题有各种化解途径。例如，事先订定一个样板，让各团队参考之；或事先约定；或者等到呈送到市政府审核时，再来协商调整等等，各有利弊，于此就不细加说明了。于此，我们采取比较粗的CN颗粒度，只说明应用层的通信协议而已。有需要时，随时可以继续细腻化。
       通信结点(CN)位于两个SYN之间；通常以网络(Network)形式存在、相互连结的；而且分为许多层级(Layered)。一般而言，顶层设计偏重于通信协议性的规范，会避免做太多实体层的规范，以便包容通信层技术的快速演变。这种颗粒大小是依据层级(Layer)来区分的。例如，Internet 或WiFi等就是比较粗颗粒的(协议层级较高)；而TCP/IP就稍微地细小一点(协议层级较高)。之后，进行中层设计或实践层设计时，才会进行实体结点(Node)的分解(Decomposition)。例如，细分为交换机、路由器、有线下车点等。
       前面说过了，SYN之间的合作及数据交换，是来实践OPN层的信息交换。以此类推，可以知道CN之间的合作和信息传输，是来实践SYN层的数据交换。前面，我们规划了数个SYN层的合作当做范例。这些合作是：
Sx-1.1：医院对外(家庭)的合作及数据交换。

Sx-1.2：医院内部SYN之间的合作及数据交换。

Sx-2.0：规划家庭对外的合作及数据交换

Sx-3.0：医院对外(个人)的合作及数据交换。
       接下来，就来说明如何规划CN的角色和内涵，来支撑这5个SYN层的合作。

4.8.1    针对(SYN层)的合作Sx-1.1

       在本文的范例里，就只叙述最高层级(即粗颗粒度)的协议规范。如下图： +



图-37  SYN层合作Sx-1.1里的通信节点(CN)
       这针对SYN合作任务里的数据交换路径，叙述其所采用的通信协议。如下图：



图-38  上图-37里Cx1.1A通信结点(CN)的规划图
       这图表达了，<超音波仪SYN>可以使用两种通信途径(协议)来将检测数据传输给<智能TV/STB SYN>。而<血糖仪SYN>则是透过Internet途径将数据传输给<智能TV/STB SYN>。在下图-39里则说明了<智能TV/STB SYN>透过Internet访问医院的<云服务 SYN>。



图-39 上图-37里Cx1.1B通信结点(CN)的规划图
       除了这图表达出来的数据交换路径和其采用的通信协议之外；在顶层设计文件里，还必须添加更多规范性的数据。例如，传输的数据XML表格、传输封包的大小(Size)、传输频率、速度要求、以及安全性加解密的策略方案等。

4.8.2    针对(SYN层)的合作Sx-1.2

       依循刚才所介绍的模式，来看看SYN层的Sx-1.2合作的数据交换图。如下：



图-40  SYN层合作Sx-1.2里的通信节点(CN)
       针对其数据交换路径，来规范其通信协议。如下图-40所示，说明了医院里的两个SYN都在同一个局域网络上。



图-41 上图-40里Cx1.2通信结点(CN)的规划图

4.8.3    针对(SYN层)的合作Sx-2.0

       依循刚才所介绍的模式，来看看SYN层的Sx-2.0合作的数据交换图。如下：



图-42  SYN层合作Sx-2.0里的通信节点(CN)
       针对其数据交换路径，来规范其通信协议。如下图-43所示，说明了<手机SYN>与<智能TV/STB SYN>之间是透过Internet来通信的。此外，<智能TV/STB SYN>与医院的<云服务SYN>之间也是透过Internet来通信的。



图-43  上图-42里Cx2.0通信结点(CN)的规划图

4.8.4   针对(SYN层)的合作Sx-3.0

       依循刚才所介绍的模式，来看看SYN层的Sx-3.0合作的数据交换图。如下：



图-44  SYN层合作Sx-3.0里的通信节点(CN)
       针对其数据交换路径，来规范其通信协议。如下图-45所示，说明了<手机SYN>与医院的<云服务SYN>之间都是透过Internet来通信的。



图-45  上图-42里Cx3.0通信结点(CN)的规划图
       层的信息交换规范是要来满足<数字家庭业务区块>的服务功能和需求。而SYN层的数据交换规范是要在符合OPN信息交换规范下，进行更细腻的系统层级技术规范。同样地，CN层的数据传输规范是要在符合SYN数据交换规范下，进行更细腻的通信层级的协议等规范。
       这三个层级的规范是来自人们对一个整体SoS系统的3个观点；表达出一个有机( Organic)体系的三个不同面貌而已。所以，这三个层级的架构规范必须相辅相成，相互支撑，才能构成有效的顶层设计，才能擘划美好未来。

5. 结语：从顶层设计衔接中层设计

       以上各节举例介绍了基于EA模式的顶层设计方法。 笔者建议采用这个模式，其背后有两项假设(Assumption)：
包容多样性。顶层设计将包容不同地理区域，或不同业务区块的独特性需求；因此采取<由中间而上>(Middle-up)的迭代式规划途径。
深度信息化。依循EA模式，优先规划信息共享、互联互通的信息交换架构，非常有利于深度信息化的智慧城市的顶层设计。
       基于包容多样性的需求，我们需要有简单造形的容器(Container)来容纳多变的内涵，并能组合出各种面貌的产品(或系统)。基于深度信息化的特性，这种容器应该是信息化架构里的软件造形，以便包容硬件、通信和内容；并且位于中层设计范围，一方面往上支撑顶层的多样化，另一方面包容底层实践技术的多变性。相对地，顶层设计是偏于战略层级的规范制定；而中层设计则偏于战术层级的规划与设计。如下图：



图-46 业务单元(OPN)的分类
       中层设计强调战术的弹性(Flexibility)、复用性(Reusability)和相似性(Similarity)；战术层面的弹性，非常有助于维持愿景和战略的有效性和稳定性。因为它有效吸收了来自基层的强大发展冲击，让整体性(“顶层设计”)自上而下力量，与区域性自下而上的力道，两者产生融合，促进和谐发展。此外，顶层设计的规模愈大(例如数据量，网络带宽等)，其中层设计愈重要。就如同树木一般，长得愈高大的树，其树干就愈重要性。因此，笔者也建议采用以<软件EIT造形>为容器的中层设计。此EIT造形如下图：



图-47 业务单元(OPN)的分类
       基于EIT造形的简单性和组合性，顶层设计人员很容易理解中层设计的战术如何来支撑上层的战略；因而促成战略和战术的相辅相成效益。例如，家庭OPN可透过电视SYN来与家人的手机SYN通信。此时，我们可以在TV/STB瑞安装一个<EIT造形>来负责与家人手机的通信。于是，基于EIT造形的中层设计，以图形表达如下：



图-48 业务单元(OPN)的分类
       这图里的OPN和SYN是来自于顶层设计；而EIT造形则来自中层设计，两者紧密结合在一起。于是，顶层设计就能顺畅地衔接到中层设计了。◆
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