За кулисами магии IoT: объяснение архитектуры IoT

В современном мире вы получаете оперативную реакцию, произнеся слово на свой смартфон, и получаете исчерпывающие аналитические отчеты на основе удаленных датчиков. Однако за этими привычными для нас процессами стоит почти невидимая архитектура , состоящая из множества элементов и возможных взаимодействий. В этом посте мы прольем свет на различные уровни архитектуры Интернета вещей, чтобы познакомить вас с технологией и потенциальными областями ее применения.

Что такое IoT?

Но прежде чем заглянуть за кулисы и проанализировать магию IoT, давайте проясним саму концепцию. Описывая технологию IoT, пользователи думают об устройствах умного дома или беспроводных датчиках. Однако IoT предполагает больше возможностей для обработки больших наборов данных и передачи данных по различным сетям. Итак, под IoT мы в первую очередь подразумеваем взаимодействие различных устройств (от инновационного кухонного холодильника до оборудования на производственных предприятиях).

Архитектура IoT: строительный блок IoT

К проектам IoT невозможно применить универсальный подход. Тем не менее, мы можем выделить несколько важных строительных блоков архитектуры, независимо от сложности вашей системы IoT. Мы советуем вам создавать решения с учетом масштабируемости и гибкости. В PNN Soft мы предлагаем нашим клиентам гибкие схемы данных, необходимые для хранения постоянно растущих данных.

В большинстве приложений IoT вы можете встретить трехуровневую архитектуру, включающую восприятие (устройства), сеть и приложение.

• Восприятие. На этом уровне находятся датчики, с которых вы собираете важные данные. Внутри подключенных устройств можно найти любое количество датчиков. Актуаторы также относятся к слою восприятия, воздействуя на окружающую среду.
• Сеть. Следующий строительный блок IoT подключает различные устройства и отправляет данные с них в соответствующую серверную службу. Другими словами, это помогает описать, как большие объемы данных перемещаются внутри вашего решения.
• Приложение. Как следует из названия, этот компонент виден пользователю. Это может быть, например, приложение для управления экосистемой умного дома или панель мониторинга, отображающая состояние конкретного устройства.

Помимо упомянутых выше уровней архитектуры IoT, обычно встречаются дополнительные:

• Обработка (или уровень промежуточного программного обеспечения). Он работает над хранением, анализом и предварительной обработкой данных транспортного уровня. В PNN Soft мы размещаем блок обработки на границе облака, чтобы снизить задержку.
• Транспорт. Этот строительный блок предназначен для описания взаимодействия данных между датчиками на уровнях обработки и восприятия.
• Бизнес (БИ). Блок незаменим для принятия решений, поскольку он извлекает информацию из всех данных, найденных и использованных в компоненте приложения.

Первичные этапы IoT, или как альтернативно объяснить архитектуру IoT

Говоря о четырехэтапном подходе IoT, мы, прежде всего, акцентируем внимание на периферийных вычислениях:

• Устройства (другими словами, реальные устройства в системах IoT). Проще говоря, они генерируют данные (сенсоры) или воздействуют на окружающую среду (исполнительные механизмы). Затем данные переводятся в цифровую форму. Если нет необходимости в немедленном принятии решения, данные строки передаются на интернет-шлюз и последующие этапы.
• Интернет-шлюзы. Структура IoT также содержит интернет-шлюзы для получения необработанных данных и их предварительной обработки перед отправкой в облако. Шлюз может быть физически прикреплен к гаджету или действовать как автономное устройство, связываясь с многочисленными датчиками через сети с низким энергопотреблением.
• Периферийные вычисления. Основным преимуществом этой технологии является оперативная предварительная обработка данных, поэтому уровень обычно фокусируется на последних данных, важных для срочных операций.
• Облачный центр. Наконец, что очень важно, данные сохраняются для более детальной обработки. Последнее предполагает ресурсоемкие или более глубокие операции (например, обучение машинному обучению).

Самый актуальный вопрос о практическом использовании архитектуры IoT

Одним из примеров является использование возможностей IoT коммерческими авиакомпаниями. Уровень восприятия будет включать в себя все датчики самолета для мониторинга текущих полетных данных и состояния самолета. Одна группа датчиков предназначена для контроля воздушной скорости, вертикальной скорости и высоты, а вторая группа обеспечивает целостность самолета и отслеживает различные вибрации, возникающие в двигателях.

На следующем этапе системы IoT данные отправляются в блок центральной плоскости и подвергаются предварительной обработке. В случае отказа двигателя исполнительные механизмы срабатывают незамедлительно. При достижении зоны покрытия Интернета система отправляет данные в облако, передавая их на прикладной уровень. На этом этапе информационные панели необходимы для проверки аномалий, получения бизнес-информации и определения проблем для дальнейшего обслуживания. Следовательно, структура IoT позволяет автоматизировать задачи и более последовательно принимать решения.

Поскольку IoT часто подразумевает облачные вычисления, вопрос безопасности является главным приоритетом команды PNN Soft. Это слишком обширно, чтобы объяснить его полностью в паре абзацев; однако здесь мы кратко рассмотрим основные особенности безопасной архитектуры.

• Безопасность устройства. Аппаратное обеспечение и встроенное ПО могут быть оснащены чипами доверенного платформенного модуля, содержащими криптографические ключи для защиты и аутентификации конечных устройств. Мы также уделяем особое внимание регулярному обновлению обновлений безопасности и использованию физической защиты (металлических щитов). Еще одним компонентом безопасности устройства является процесс загрузки, предотвращающий запуск несанкционированного кода с включенного гаджета.
• Безопасность подключения. По сути, данные должны быть зашифрованы, чтобы избежать доступа к ним третьих лиц при передаче. Разработчики PNN Soft используют протоколы обмена сообщениями AMQP, DDS и MQTT на основе криптографического протокола Transport Layer Security для сквозной защиты данных.
• Облачная безопасность. Наконец, третий компонент предполагает авторизацию, механизмы аутентификации и управление идентификацией устройств. Последнее позволяет разработчикам проанализировать надежность устройства перед сопряжением.

Что делает компанию PNN Soft надежным поставщиком IoT

Наши опытные разработчики предоставляют клиентам разработку IoT решений с нуля и масштабирование проекта. В связи с увеличением объема данных мы реализуем сегментирование и архивирование базы данных, чтобы улучшить локализацию и производительность ваших данных и серверов.

Компания PNN Soft также предлагает настройку кластера, благодаря чему ваша компания может размещать узлы в разных местах для достижения максимального времени безотказной работы. Мы стремимся создавать системы, которые растут параллельно с вашим бизнесом. Если вам нужно начать трансформационную цифровизацию вашего бизнеса или улучшить существующие строительные блоки IoT, обсудите с нами свои цели через форму ниже.