Mi az Azure IoT (eszközök internetes hálózata)?

A Azure IoT (IoT) a Microsoft által felügyelt felhőszolgáltatások, peremhálózati összetevők és SDK-k gyűjteménye, amelyek lehetővé teszik az IoT-eszközök és -eszközök nagy léptékű csatlakoztatását, monitorozását és vezérlését. Egyszerűbben kifejezve az IoT-megoldás olyan IoT-eszközökből vagy eszközökből áll, amelyek kommunikálnak a felhőszolgáltatásokkal.

Az IoT-megoldások tervezésekor a legfontosabb döntés az, hogy felhőalapú vagy peremhálózati megoldást használ-e:

• Egy felhőalapú megoldásban az IoT-eszközök közvetlenül a felhőhöz csatlakoznak, ahol az üzeneteiket feldolgozzák és elemzik. Az eszközöket közvetlenül a felhőből figyelheti és vezérelheti.
• Egy peremhálózati megoldásban az IoT-eszközök olyan peremkörnyezethez csatlakoznak, amely feldolgozza az üzeneteiket, mielőtt továbbítanák őket a felhőbe tárolás és elemzés céljából. Az objektumokat általában a felhőből, a peremhálózati futtatókörnyezeten keresztül figyelheti és vezérelheti. Közvetlenül a peremhálózatról is figyelheti és vezérelheti az objektumokat.

Az alábbi két szakasz magas szintű áttekintést nyújt a tipikus felhőalapú és élalapú IoT-megoldások összetevőiről. Ez a cikk az összetevők fő csoportjaira összpontosít: eszközökre, eszközökre, IoT-felhőszolgáltatásokra, peremhálózati futtatókörnyezetre, egyéb felhőszolgáltatásokra és megoldásszintű problémákra. A jelen szakaszban található további cikkek részletesebben ismertetik ezeket az összetevőket.

A felhőalapú megoldások olyan integrált IoT-eszközök, -összetevők és -szolgáltatások, amelyek kielégítik az üzleti szükségletet, és közvetlenül a felhőhöz csatlakoztatják az eszközöket. Egy felhőalapú megoldás például egy szállító teherautókból álló flotta, amely telemetriai adatokat küld a felhőbe elemzés és vizualizáció céljából:

Felhőalapú megoldásokat hozhat létre olyan szolgáltatásokkal, mint az IoT Hub, a Device Provisioning Service és az Azure Digital Twins.

A peremhálózati megoldások olyan integrált IoT-eszközök, -összetevők és -szolgáltatások, amelyek megfelelnek az üzleti igénynek, és az eszközöket a közeli peremhálózati szolgáltatásokhoz csatlakoztatják. A peremhálózati megoldásokra példa az a gyár, ahol az ipari IoT-eszközök a helyszíni szolgáltatásokhoz csatlakoznak, mert a következők:

• Az eszközök helyi hálózati protokollok, például OPC UA használatával kommunikálnak.
• A biztonsági aggályok azt jelentik, hogy nem szabad közvetlenül a nyilvános internethez csatlakoztatnia az eszközöket.

A peremhálózati megoldások továbbra is továbbíthatnak adatokat az objektumokból a felhőbe további feldolgozás céljából, például elemzés és vizualizáció céljából:

Peremhálózati megoldásokat hozhat létre az Azure IoT Operations vagy az Azure IoT Edge használatával. Az Azure IoT Operations egy új ajánlat, amely a Microsoft adaptív felhőalapú megközelítését követi a felhő- és peremhálózati összetevők integrálásához.

Annak kiértékeléséhez, hogy peremhálózati vagy felhőalapú megoldást szeretne-e létrehozni, tekintse át az alábbi szakaszok két megközelítésének összehasonlítását. Minden szakasz a felhőalapú és peremhálózati megoldások aktuális ajánlatainak részleteit sorolja fel.

Eszközök, eszközök és kapcsolatok

A felhőalapú és az élalapú megoldások olyan eszközökkel vagy eszközökkel is rendelkeznek, amelyek olyan adatokat gyűjtenek, amelyekből üzleti megállapításokat szeretne kinyerni. Az alábbi szakaszok az IoT-megoldások eszközeit és eszközeit, valamint a felhőhöz való kapcsolódás módját ismertetik.

IoT-eszközök

Az IoT-eszközök általában egy adatgyűjtő érzékelőkkel rendelkező áramköri táblából készülnek. Az IoT-eszközök gyakran közvetlenül az internethez csatlakoznak, de bizonyos esetekben egy helyi átjáróra támaszkodnak a felhőhöz való kapcsolódáshoz. Az alábbi elemek példák az IoT-eszközökre:

• Egy nyomásérzékelő egy távoli olajszivattyún.
• Hőmérséklet- és páratartalom-érzékelők egy légkondicionáló egységben.
• Gyorsulásmérő egy liftben.
• Jelenlétérzékelők egy szobában.

A különböző gyártóktól származó eszközök széles választéka áll rendelkezésre a megoldás létrehozásához. Mikroprocesszoros eszköz prototípusához használhat olyan eszközt, mint a Raspberry Pi. A Raspberry Pi lehetővé teszi, hogy számos különböző típusú érzékelőt csatoljon. Mikrovezérlő-eszközök prototípusához használjon olyan eszközöket, mint az ESPRESSIF ESP32 vagy az STMicroelectronics B-L475E-IOT01A Discovery kit az IoT Hubhoz. Ezek a táblák általában beépített érzékelőkkel rendelkeznek, például hőmérséklet- és gyorsulásmérő érzékelőkkel.

A Microsoft nyílt forráskódú eszközoldali SDK-kat biztosít, amelyekkel létrehozhatja az eszközökön futó alkalmazásokat.

Az IoT-megoldás eszközeiről további információt az IoT-eszközfejlesztés című témakörben talál.

IoT-eszközök

Az IoT-eszközök szélesebb fogalomnak minősülnek, mint egy IoT-eszköz, és minden olyan értékelemre hivatkoznak, amelyből adatokat szeretne kezelni, figyelni és gyűjteni. Az objektum lehet gép, eszköz, szoftverösszetevő, teljes rendszer vagy fizikai objektum. Az eszközök általában egy ön által szabályozható helyen találhatók, például egy gyárban, és előfordulhat, hogy nem tudnak közvetlenül csatlakozni a nyilvános internethez. Az alábbi elemek példák az IoT-eszközökre:

• Robotkarok, futószalagok és liftek.
• Ipari CNC gépek, esztergák, fűrészek és fúrók.
• Orvosi diagnosztikai képalkotó gépek.
• Biztonsági videokamerák.
• Szoftver- vagy szoftverösszetevők
• Programozható logikai vezérlők.
• Épület.
• Mezőgazdasági növények.

Az Azure IoT Operationsben az eszköz kifejezés egy fizikai eszköz virtuális ábrázolására is utal. Egy Azure IoT Operations-üzembe helyezés során az Azure Device Registry használatával kezelheti eszközeit az Azure-ban és a Kubernetes-fürtön is az adaptív felhőalapú megközelítés részeként. Az Azure Device Registry szolgáltatás adatokat tárol az eszközeiről, például a metaadataikról és a kapcsolati adataikról, és lehetővé teszi az olyan eszközök használatát, mint az Azure Resource Manager.

Eszközkapcsolatok

Az IoT-eszközök általában telemetriát küldenek a csatlakoztatott érzékelőkről a felhőszolgáltatásoknak a megoldásban. Más típusú kommunikáció azonban lehetséges, például egy felhőszolgáltatás parancsokat küld az eszközökre. Az alábbiakban példákat láthat az eszközök közötti és a felhőből az eszköz közötti kommunikációra:

• A mobil hűtőkamion 5 percenként küld hőmérsékletet egy IoT Hubnak.

• A felhőszolgáltatás parancsot küld egy eszköznek, amely módosítja a telemetriai adatok küldéséhez tartozó gyakoriságot a probléma diagnosztizálásához.

Az IoT Device SDK-k és az IoT Hub olyan gyakori kommunikációs protokollokat támogatnak, mint a HTTP, az MQTT és az AMQP az eszközök közötti és a felhőből az eszköz közötti kommunikációhoz. Bizonyos esetekben szükség lehet egy átjáróra az IoT-eszközök felhőszolgáltatásokhoz való csatlakoztatásához.

Az IoT-eszközök eltérő jellemzőkkel rendelkeznek más ügyfelekhez, például böngészőkhöz és mobilalkalmazásokhoz képest. Pontosabban, az IoT-eszközök:

• Általában beágyazott, emberi beavatkozást nem igénylő rendszerek.
• Távoli helyeken is üzembe helyezhetők, ahol a fizikai hozzáférés drága lenne.
• Lehet, hogy csak a megoldás háttérrendszerén keresztül érhető el.
• Előfordulhat, hogy korlátozott az energia- és feldolgozási erőforrások.
• Előfordulhat, hogy időszakos, lassú vagy költséges hálózati kapcsolattal rendelkezik.
• Előfordulhat, hogy védett, egyéni vagy iparágspecifikus alkalmazásprotokollokat kell használnia.

Az eszközoldali SDK-k segítenek kezelni az eszközök biztonságos és megbízható csatlakoztatásával kapcsolatos kihívásokat a felhőszolgáltatásokhoz.

További információ az eszközkapcsolatokról és az átjárókról: Eszközinfrastruktúra és kapcsolat.

Kapcsolat peremhálózati megoldásban

Egy peremhálózati megoldásban az IoT-eszközök olyan peremkörnyezethez csatlakoznak, amely feldolgozza az üzeneteiket, mielőtt továbbítanák őket a felhőbe tárolás és elemzés céljából. Az eszközök hálózati kommunikációs protokollokat és szabványokat használhatnak, például:

• OPC UA ipari környezetben.
• ONVIF videoeszközök kezeléséhez és monitorozásához.
• Az MQTT az IoT-eszközök és -eszközök szabványos üzenetkezelési protokollja.

A korábban bemutatott peremhálózati megoldásdiagramon a déli összekötők azokat a protokollokat és szabványokat jelölik, amelyeket az objektumok a peremkörnyezethez való csatlakozáshoz használnak.

Eszköz- és eszköz-összehasonlítások

Az alábbi táblázat az eszközök, eszközök és kapcsolatok aktuális beállításait foglalja össze:

Szolgáltatások és alkalmazások

Egy felhőalapú megoldásban az IoT-specifikus felhőszolgáltatások biztosítják az eszközök csatlakoztatásához, monitorozásához és vezérléséhez szükséges infrastruktúrát. Egy peremhálózati megoldásban a peremhálózati futtatókörnyezet üzemelteti a szolgáltatásokat az eszközök csatlakoztatásához, monitorozásához és vezérléséhez. Más felhőszolgáltatások általános szolgáltatásokat, például tárolást, elemzést és vizualizációkat biztosítanak a megoldásnak.

IoT-felhőszolgáltatások

Egy felhőalapú IoT-megoldásban az IoT-felhőszolgáltatások jellemzően:

• A telemetriát nagy méretekben fogadhatja az eszközeiről, és meghatározhatja, hogyan dolgozhatja fel és tárolhatja az adatokat.
• Parancsok küldése a felhőből adott eszközökre.
• Eszközök kiépítése és annak szabályozása, hogy mely eszközök csatlakozhatnak az infrastruktúrához.
• Az eszközök állapotának szabályozása és tevékenységeik monitorozása.
• Az eszközökre telepített belső vezérlőprogram kezelése.

Egy olajszivattyú-állomás távoli monitorozási megoldásában például a szolgáltatások a szivattyúk telemetriai adataival azonosítják a rendellenes viselkedést. Amikor egy felhőszolgáltatás azonosítja az anomáliát, automatikusan elküldhet egy parancsot az eszköznek a korrekciós művelet végrehajtásához. Ez a folyamat egy automatikus visszajelzési ciklust implementál az eszköz és a felhő között, amely jelentősen növeli a megoldás hatékonyságát.

További információ:

• Eszközfelügyelet és -vezérlés
• Üzenetfeldolgozás IoT-megoldásban
• Az IoT-megoldás kiterjesztése
• IoT-adatok elemzése és vizualizációja

Edge-futtatókörnyezet

Egy peremhálózati IoT-megoldásban a peremhálózati futtatókörnyezetben üzemeltetett helyszíni szolgáltatások általában a következőket jelentik:

• Az eszközökhöz való kapcsolódás kezelése a déli összekötőkkel
• Nagy léptékű telemetriát kaphat az eszközeitől, és meghatározhatja, hogy hová irányíthatja a telemetriát további feldolgozás céljából.
• Parancsok továbbítása a felhőből adott eszközökre.
• Helyi üzenetfeldolgozás végrehajtása. Az Azure IoT Operationsben ez a feldolgozás az északi összekötőkben történik

Egyéb felhőszolgáltatások

A felhőalapú és az élalapú megoldások más felhőszolgáltatásokat is használhatnak a megoldás további funkcióinak biztosításához. Használhatja például a következőt:

• Telemetriai adatok tárolására szolgáló Azure Storage-szolgáltatások.
• Az Azure Stream Analytics a telemetriai adatok valós idejű feldolgozásához.
• A Microsoft Fabric a telemetriai adatok tárolására és elemzésére.
• A Microsoft Power BI a telemetriai adatok megjelenítéséhez.

IoT-szolgáltatások összehasonlítása

Az alábbi táblázat az aktuális szolgáltatás- és peremalkalmazás-beállításokat foglalja össze:

Üzembe helyezési összehasonlítások

Az alábbi táblázat az aktuális üzembehelyezési lehetőségeket foglalja össze:

Megoldásszintű problémák

Minden IoT-megoldásnak a következő megoldásszintű problémákkal kell foglalkoznia:

• Megoldáskezelés , beleértve az üzembe helyezést és a monitorozást.
• Biztonság , beleértve a fizikai biztonságot, a hitelesítést, az engedélyezést és a titkosítást.
• Magas rendelkezésre állás és vészhelyreállítás a megoldás összes összetevőjéhez.
• A megoldás összes szolgáltatásának méretezhetősége.

Megoldáskezelés

Az adaptív felhőalapú megközelítés egységesíti a silózott csapatokat, az elosztott helyeket és a különálló rendszereket egyetlen műveletre, biztonságra, alkalmazásra és adatmodellre. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy ugyanazokat a felhő- és AI-technológiákat használja a peremhálózati, felhőalapú és hibrid IoT-megoldások kezeléséhez és monitorozásához.

Az IoT Hubon, az IoT Centralon és az IoT Edge-en alapuló megoldások korlátozott támogatást nyújtanak az adaptív felhőalapú megközelítéshez. Bár az IoT Hub, az IoT Central és az IoT Edge-példányok maguk is Azure-erőforrások, nem teszik elérhetővé natív módon az olyan képességeket, mint például az eszközkezelés és az adatátalakítás, mint a standard Azure-erőforrásokként kezelhető erőforrások.

Ezzel szemben az Azure IoT Operationsen alapuló megoldások egységes felügyeleti élményt nyújtanak a megoldás összes összetevőjéhez. Az Azure IoT Operations az Azure Arc-kompatibilis szolgáltatásokat használja a peremhálózati megoldás felügyeletére és figyelésére, mintha felhőalapú megoldás lenne. A peremhálózaton futó objektumok és adatátalakítások például felhőerőforrásként jelennek meg az Azure-ban. Ez a megközelítés lehetővé teszi a standard Azure-technológiák használatát a teljes peremhálózati megoldás kezeléséhez és monitorozásához.

Biztonsági összehasonlítások

Az alábbi táblázat az aktuális biztonsági beállításokat foglalja össze:

Következő lépések

Az Azure IoT további megismerési lépései a következők:

• IoT-eszközfejlesztés
• Eszközinfrastruktúra és kapcsolat
• Azure IoT-szolgáltatások és -technológiák

Az Azure IoT-architektúrával kapcsolatos további információkért lásd:

• Jól felépítésű keretrendszer: az IoT-számítási feladatok áttekintése
• Az Azure IoT referenciaarchitektúrája
• Iparágspecifikus Azure IoT-referenciaarchitektúrák