За завісами магії IoT: пояснення архітектури IoT

У сучасному світі ви отримуєте оперативну відповідь, коли вимовляєте слово на свій смартфон, і отримуєте вичерпні аналітичні звіти на основі дистанційних датчиків. Однак за цими процесами, до яких ми звикли, стоїть майже невидима архітектура, що включає численні елементи та можливі взаємодії. У цій публікації ми проллємо світло на різні рівні архітектури Інтернету речей, щоб ознайомити вас із технологією та потенційними сферами її застосування.

Що таке Інтернет речей?

Але перш ніж зазирнути за завісу, щоб проаналізувати випадкову магію IoT, давайте прояснимо саму концепцію. Описуючи технологію Інтернету речей, користувачі мають на увазі розумні домашні пристрої або бездротові датчики. Однак IoT передбачає більше можливостей для обробки великих масивів даних і передачі даних в різних мережах. Отже, під Інтернетом речей ми насамперед маємо на увазі взаємодію різних пристроїв (від інноваційного кухонного холодильника до обладнання на виробничих підприємствах).

Архітектура IoT: цеглинка Інтернету речей

До проектів IoT не можна застосувати універсальний підхід. Тим не менш, ми можемо виділити кілька основних будівельних блоків для архітектури, незалежно від складності вашої системи IoT. Ми радимо вам створювати рішення з урахуванням масштабованості та гнучкості. У PNN Soft ми пропонуємо нашим клієнтам гнучкі схеми даних, необхідні для зберігання постійно зростаючих даних.

У більшості додатків IoT ви можете знайти трирівневу архітектуру, яка включає сприйняття (пристрої), мережу та програму.

• Сприйняття. На цьому рівні є датчики, з яких ви збираєте важливі дані. У підключених пристроях можна знайти будь-яку кількість датчиків. Актуатори також належать до рівня сприйняття, діючи на навколишнє середовище.
• Мережа. Наступний будівельний блок IoT з’єднує різні пристрої та надсилає дані з них до відповідної внутрішньої служби. Іншими словами, це допомагає описати, як великі обсяги даних переміщуються у вашому рішенні.
• Застосування. Як випливає з назви, цей компонент є видимим для користувача. Це може бути, наприклад, програма для керування екосистемою розумного будинку або інформаційна панель, яка відображає статус певного пристрою.

Окрім згаданих вище рівнів архітектури IoT, ви зазвичай зустрічаєте додаткові:

• Обробка (або рівень проміжного програмного забезпечення). Цей працює над збереженням, аналізом і попередньою обробкою даних з транспортного рівня. У PNN Soft ми розміщуємо блок обробки на краю хмари, щоб отримати меншу затримку.
• Транспорт. Цей будівельний блок спрямований на опис взаємодії даних між датчиками на рівні обробки та рівні сприйняття.
• Бізнес (BI). Блок незамінний для прийняття рішень, отримання інформації з усіх даних, знайдених і використаних компонентом програми.

Основні етапи IoT, або як пояснити архітектуру IoT альтернативно

Говорячи про чотириетапний підхід IoT, ми, перш за все, акцентуємо увагу на периферійних обчисленнях:

• Пристрої (іншими словами, фактичні пристрої в системах IoT). Простіше кажучи, вони генерують дані (сенсори) або впливають на навколишнє середовище (приводи). Потім дані передаються в цифрову форму. Якщо немає необхідності в негайному прийнятті рішення, дані рядка передаються на інтернет-шлюз і наступні етапи.
• Інтернет-шлюзи. Структура IoT також містить інтернет-шлюзи для отримання необроблених даних і їх попередньої обробки перед надсиланням у хмару. Шлюз може бути фізично приєднаний до гаджета або діяти як окремий пристрій, зв’язуючись із численними датчиками через мережі з меншою потужністю.
• Граничні обчислення. Головною перевагою цієї технології є оперативна попередня обробка даних, тому рівень зазвичай зосереджений на останніх даних, які мають відношення до критичних за часом операцій.
• Хмарний центр. Нарешті, життєво важливо, дані зберігаються для більш детальної обробки. Останнє передбачає ресурсомісткі або більш глибокі операції (наприклад, навчання Machine Learning).

Найактуальніше питання щодо практичного використання архітектури IoT

Одним із прикладів є використання можливостей IoT комерційними авіакомпаніями. Рівень сприйняття включатиме всі датчики літака для моніторингу поточних даних польоту та стану літака. Одна група датчиків призначена для контролю швидкості польоту, вертикальної швидкості та висоти, а друга група забезпечує цілісність літака та контролює різні вібрації, що виникають у двигунах.

На наступному етапі системи IoT дані надсилаються на центральний блок і попередньо обробляються. У разі поломки двигуна приводи спрацьовують негайно. При досягненні зони покриття Інтернету система відправляє дані в хмару, передаючи їх на прикладний рівень. На цьому кроці інформаційні панелі необхідні для перевірки аномалій, отримання інформації про бізнес і визначення проблем для подальшого обслуговування. Отже, структура IoT дозволяє автоматизувати завдання та приймати більш узгоджені рішення.

Оскільки IoT часто передбачає хмарні обчислення, питання безпеки є головним пріоритетом команди PNN Soft. Це надто широко, щоб повністю пояснити в кількох абзацах; однак тут ми коротко розглянемо основні особливості безпечної архітектури.

• Безпека пристрою. Апаратне та мікропрограмне забезпечення можуть бути оснащені мікросхемами Trusted Platform Module, що містять криптографічні ключі для захисту та автентифікації кінцевих пристроїв. Ми також наголошуємо на регулярному оновленні патчів безпеки та використанні фізичного захисту (металевих щитів). Іншим компонентом безпеки пристрою є процес завантаження, що запобігає запуску неавторизованого коду з увімкненого гаджета.
• Безпека підключення. Дані, по суті, мають бути зашифровані, щоб уникнути доступу до них третьою стороною під час передачі. Розробники PNN Soft використовують протоколи обміну повідомленнями AMQP, DDS і MQTT на основі криптографічного протоколу Transport Layer Security для захисту наскрізних даних.
• Хмарна безпека. Нарешті, третій компонент передбачає авторизацію, механізми автентифікації та керування ідентифікацією пристрою. Останнє дозволяє розробникам аналізувати надійність пристрою перед сполученням.

Що робить компанію PNN Soft надійним постачальником IoT

Наші досвідчені розробники надають клієнтам розробку рішень IoT з нуля та масштабування проекту. У зв’язку зі збільшенням кількості даних ми впроваджуємо сегментування та архівування бази даних, щоб покращити локалізацію та продуктивність ваших даних і серверів.

Компанія PNN Soft також пропонує конфігурацію кластера, щоб ваша компанія могла розміщувати вузли в різних місцях, щоб отримати максимальний час безвідмовної роботи. Ми прагнемо створювати системи, які розвиваються паралельно з вашим бізнесом. Якщо вам потрібно розпочати трансформаційну цифровізацію для вашого бізнесу або вдосконалити поточні складові IoT, обговоріть з нами свої цілі за допомогою форми нижче.