Hvad er IoT-arkitektur, og hvorfor er det vigtigt?

Tekniske diskussioner i dag har ofte to hovedaspekter: de økonomiske muligheder, de tilbyder, og den optimering, de kan give. I begge henseender er Internet of Things (IoT) et kæmpe emne, hvilket bekræftes af McKinseys skøn over dens værdi til at ligge mellem $5 og $12 trillioner inden 2030. Den samme rapport bemærker det store potentiale i IoT-arkitektur inden for fremstilling og sundhedspleje.

Med disse punkter i tankerne ønsker vi at tilbyde dig et dybdegående kig på vigtigheden af IoT-arkitektur, nedbryde dens lag og hjælpe dig med at vælge den rigtige platform. Vores artikel vil også give nogle indsigter i, hvordan IoT kan gavne urbanisme, sundhedspleje og landbrug. Kort sagt vil dette være en fuld dissektion af IoT som et værktøj og en introduktion til, hvordan du kan drage fordel af det.

Den samme rapport, vi nævnte ovenfor, påpeger også, at nogle virksomheder har haft svært ved at udnytte IoT i deres drift. Dette kan skyldes mangel på fokus på denne transformative teknologi, som kan være udfordrende at forstå fuldt ud. Lad os starte simpelt og definere, hvad Internet of Things-arkitektur er, og hvad den består af.

Så IoT-arkitektur for begyndere: det er strukturen og typerne af forbindelser mellem dine forskellige IoT-enheder. Det betyder selve enhederne, protokollerne, der bevæger og behandler data, transportværktøjerne og de applikationer, der styrer enhederne. Det diskuteres typisk i form af lag, som vi vil tale om nedenfor, og den måde, de interagerer på.

Ifølge statistikkerne er der hele 18,8 milliarder IoT-enheder på verdensplan, hvilket betyder, at der er mindst millioner af virksomheder derude, der bruger IoT-arkitekturen. Uanset hvor mange hver virksomhed bruger, har de stadig brug for at strukturere deres økosystem for at optimere dem.

Populariteten af IoT er næppe overraskende, givet at det har eksisteret siden det forrige århundrede og har haft masser af tid til at vokse og udvikle sig. I dag dækker det essentielle anvendelsessager som kontrol af afgrødevækst og forbedring af kundeoplevelse i smarte servicesystemer, blandt andre. Denne alsidighed holder IoT relevant, og fleksibel IoT-arkitektur muliggør mere eksperimentering, når det er nødvendigt.

For a major example, just take a look at Amazon automatisering og strømlining af deres opfyldningscentre, nogle af de travleste lagre på planeten, ved hjælp af AI og IoT-netværksarkitektur. Denne kombination gør det muligt for dem at overvåge ydeevnen effektivt, styre driften eksternt og minimere al nedetid i centrene. Lyder ret godt, ikke? Lad os se nærmere på IoT-arkitekturens lag for at se, hvordan du kan gøre det samme.

Mens virksomheder kan ændre IoT-arkitekturen for at matche deres behov, vil den typiske opsætning involvere et par af disse standardlag:

Afhængigt af hvordan du strukturerer dit eget system, kan du ende med at bruge alle disse eller så få som tre, men det er noget, vi vil dække senere. Først lad os tale om hvert lag separat, så du kan forstå deres rolle i IoT-platformarkitekturen.

Perception (Sensing) lag

Et andet meget beskrivende navn for dette lag er enhedslaget. Det beskriver det stort set helt - det er samlingen af IoT-aktiverede gadgets og mekanismer, du har og har brug for at forbinde.

Dette betyder, at perceptionlaget i din IoT-arkitektur kan inkludere ting som kameraer, sensorer, smarte gadgets, sundhedsmaskiner osv. Dette er et essentielt lag, hvilket betyder, at der ikke findes en arkitektonisk opsætning uden det. Når alt kommer til alt, er disse IoT-elementerne, du kan ikke bygge noget for dem, hvis de ikke er inkluderet.

Connectivity (Netværk/Transport) lag

Connectivity er det andet essentielle lag, der giver værktøj til datatransmission og deling mellem dine IoT-enheder og andre elementer i dit økosystem. Det bruger transport- og krypteringsprotokoller for at sikre stabile, pålidelige overførsler. Transporten kan finde sted gennem dit lokale WiFi eller mobil 5G-netværk eller endda Bluetooth, hvis enhederne er grupperet sammen.

Det er vigtigt at bemærke, at din IoT-systemarkitektur for connectivity kan og bør involvere forskellige transportmetoder. På denne måde kan du ikke kun oprette et fleksibelt system, der ikke har et enkelt fejlpunkt, men også sikre, at alle former for enheder nemt kan passe ind i økosystemet.

Data Processing lag

Navnet taler for sig selv her, da dette er laget af værktøjer, der indsamler og behandler data genereret af dit IoT-netværk. Det gør det muligt for virksomheder at analysere ydeevnen af deres økosystem, nemt implementere ændringer og efterfølgende generere indsigter for at sikre yderligere vækst.

Dette lag involverer også datalagring, såsom cloud-miljøer, datalakes og lokale servere.Det er afgørende at sikre dette niveau af din IoT-platformarkitektur, da det er her, al den følsomme information vil befinde sig. Sikkerhed er åbenlyst vigtig for hele systemet, men det "begynder" her og udvides udad.

Applikationslag

Dette er den brugerorienterede del af Internet of Things-arkitekturen, relateret til grænseflader, som folk bruger til at styre enheder og nemt spore deres handlinger. Disse kan udvikles specifikt til din virksomhed for at sikre intern adgang til den berømte kontroltavle. Alternativt, hvis du er i forretningen med at sælge IoT-enheder, kan du have to separate applikationer, en til klienter, en til admin.

Admin-app'en kan være kompleks, da den fungerer som centrum for IoT-arkitekturen og giver dig mulighed for at angive specifikke rutiner for enheder til at følge og justere automatiseringsregler. Det er det ene, du skal justere dit samlede netværk på farten. Derfor er det det sidste af de tre essentielle lag for arkitekturen af IoT.

Forretningslag

Supplerende til databehandlingslaget er dette lag af IoT-arkitekturen helt dedikeret til at omdanne den indsamlede information til forretningsindsigt. Det inkluderer normalt dashboards, der viser visualiseret analyse og rapporter udarbejdet fra dine operationer. Dette er kun muligt takket være behandlingen udført på niveauet ovenfor, som bygger videre på det.

Samarbejdet mellem forskellige lag i din IoT-arkitektur gør tingene mere strømlinede og muliggør nem kontrol af dataene. Hvis du vælger at have forretningslaget, hvilket de fleste virksomheder sandsynligvis vil, sørg for, at det er forbundet til de nødvendige API'er.

Edge- og Fog Computing-lag

Dette lag af IoT-arkitekturen er nødvendigt, når din virksomhed skalerer op, hvilket resulterer i høj latens, der bremser databehandling og -svarkapacitet. Enheder med edge-capabilitet sender data-pakker til hurtig og effektiv behandling. Disse leveres til noder, der er tættere i systemet, hvilket reducerer latenstiden væsentligt.

Edge-aktiverede enheder i en IoT-arkitektur kan også automatisk sende rapporter, hvis en anomali opstår, samt standse processer, der ser ud til at afspore systemet. Desuden er IoT-enheder med edge-capabilitet meget kompatible, hvilket gør det lettere at udvikle dit virksomhedsekosystem.

Sikkerhedslag

Denne aspekt af IoT-arkitekturen handler om at holde din virksomhed og data sikre, hvilket betyder at udnytte flere værktøjer til at styrke sikkerheden. For eksempel kan du bruge både asymmetrisk og symmetrisk kryptering, hvoraf den første er forbeholdt de mest følsomme data.

Din sikkerhedsplan bør også involvere forskellige tilgange til alt fra enhederne selv til cloud-miljøet og forbindelsen mellem dem. Ting som implementering af TLS-protokol er nu standard, for eksempel.

Der er to typiske IoT-arkitekturtilgange, der oftest ses i virksomheder.Vi vil se på dem begge og tilby nogle perspektiver på hver, så du kan vælge den, der passer bedst til dine operationer.

Forståelse af den tre-lags IoT-arkitektur: Struktur og sikkerhedsudfordringer

Denne tilgang til IoT-arkitektur er måske den mest ligefremme, der stadig fungerer. Den er opbygget af tre kerne-lag, som er:

Det betyder, at du kun bruger dine IoT-enheder, de protokoller, der forbinder dem, og de applikationer, der styrer enhederne. Det er et enkelt system, hvilket er dets største styrke - du kan opsætte og vedligeholde det relativt let, hvilket sparer tid og penge på arkitektur.

Imidlertid betyder enkelhed også, at det mangler værdifuld analytisk kapacitet og ikke rigtig egner sig til skalering. Dette gør, at denne model er et godt indledende valg. Alligevel skal den udvides, efterhånden som din virksomhed vokser og når nye højder. Den mangler også de ekstra lag af sikkerhed og edge computing, hvilket gør den mindre sikker at bruge og tilbøjelig til at bremse operationer.

Udforskning af den fem-lags IoT-arkitektur og dens fordele

Den fem-lags IoT-arkitektur tilbyder lidt mere fleksibilitet, og du kan selv beslutte, hvilke to lag der skal udvide den mere sparse tre-lags arkitektur. Vi foreslår typisk at tilføje sikkerhed og databehandling, selvom nogle virksomheder vælger et forretningslag i stedet.

Dette gøres typisk, når en virksomhed søger at optimere deres operationer og håber, at de ekstra indsigter fra behandlings- og forretningslagene vil give netop det. Den slags tilgang er ikke dårlig, især da du kan bruge den til at sætte din kurs og derefter fokusere på sikkerhed.

Generelt, når man taler om IoT-arkitektur og tilføjede lag, skal man lave en vurdering af omkostninger versus værdi for hvert nyt lag, du ønsker. Som et resultat heraf vil du typisk finde, at for mange lag skaber faldende afkast. Mens en fem-lags struktur tilbyder tilstrækkelige fordele uden at komplicere arkitekturen for meget, så efterlader det et ret solidt valg.

Det brede udvalg af IoT-opsætninger og det omfattende udvalg af enheder tilgængelige på markedet gør dem anvendelige i mange forskellige tilfælde. Dette afsnit vil fokusere på, hvordan IoT kan transformere forskellige nicher og tilføre værdi som belønning for dine bestræbelser.

Smarte byer og IoT

At bygge IoT-arkitektur i stadsomfang kan være en udfordring, men det er et meget givende projekt, der gavner alle beboere. For eksempel kan smarte trafiklys opsættes til at måle data fra trafiksensorer for at ændre deres lys mere effektivt og eliminere trafikpropper.Alternativt kan affaldshåndteringsfirmaer bruge sensorer til at bestemme, hvornår afhentninger skal finde sted. Som et resultat fungerer byer som helhed mere optimalt og leverer bedre tjenester.

Sundhedsvæsen og IoT

Medicinsk IoT-arkitektur involverer typisk enheder såsom wearables til at samle patientdata og assisteret liv maskiner, der automatisk justerer deres ydeevne til brugeren. De centrale anvendelsestilfælde handler om at gøre fjernpleje mere tilgængelig og præcis samt tilpasse tjenesterne til patienterne.

Landbrug og IoT

I landbrugssektoren kan brugen af IoT-arkitektur og AI hjælpe med at vurdere tilstanden af jorden, tage fat på erosion og overvåge afgrøder. Som resultat kan landmænd sikre, at deres høst ikke fejler, opdage farlige mikrobe og forbedre kvaliteten af deres afgrøder generelt.

Industriel IoT og fremstilling

Måske er det mest typiske område for IoT-arkitektur i fremstillingsverdenen, da automatiserede samlebånd og bestillingssystemer er afhængige af sensorer og smarte enheder. Disse ting, sammen med IoT-drevne analyser og fjernbetjeninger, gør industrielt arbejde mere effektivt.

Smarthjem og IoT

Dagens klima-bevidste verden opfordrer til, at IoT-arkitektur i smarthjem anvendes til energieffektivitet, hvilket minimerer husholdningens miljøpåvirkning. Derudover kan IoT-enheder muliggøre fjernkontroller til belysning, underholdningssystemer og husholdningsapparater. Desuden er stemmeassistenter nu blevet ret almindelige.

Hvis din virksomhed har brug for professionel vejledning til design af IoT-arkitektur, kan vores IoT-udviklingsteam hjælpe med arkitekturplanlægning, valg af platform og implementering.

At bygge den perfekte IoT-arkitektur er lettere, når du bruger en pålidelig, gennemtestet platform til at styrke dit system. Her er nogle tips til at vælge en platform, der passer til dine behov.

Oversigt over populære IoT-platforme

De mest almindeligt anvendte platforme til IoT-arkitektur er også de, de fleste virksomheder kender fra deres arbejde med cloud-miljøer. Det betyder, at de største aktører er:

Disse teknologigiganter tilbyder deres tjenester som AWS IoT Analytics eller Azure IoT Edge, drevet af de betydelige ressourcer, de har, og banebrydende teknologier. Men disse er ikke de eneste muligheder, du har, da mindre kendte platforme findes, såsom Particle og ThingWorx IIoT.

De sidstnævnte platforme er bemærkelsesværdige for at imødekomme mere specifikke anvendelsestilfælde, med Particle fokuseret på edge computing, hvilket er fantastisk for virksomheder, der skalerer hurtigt.

Imens leverer ThingWorx tjenester til industrielle virksomheder, der specialiserer sig i fremstilling af IoT-enheder.

Nøglefaktorer at overveje, når du vælger en platform

Det vigtigste, der bør definere dit valg, er formålet med din IoT-arkitektur. Vi har allerede påpeget, at ThingWorx er tilpasset fremstillingsvirksomheder, men det er ikke alt. Afhængigt af omfanget af dine operationer og branchen, kan du ønske at vælge en platform, der tilbyder betydelige skaleringsmuligheder eller værktøjer designet til for eksempel medicinsk hardware.

Det er også afgørende at tænke på sikkerhed, som de større platforme sandsynligvis vil have en fordel i over for de mindre. Tilsvarende vil de fleste virksomheder vil have en vis fleksibilitet fra deres valgte platform. Ting som tilpassede widgets kan hjælpe med at opsætte effektive pipelines og tilpasse tjenesten til usædvanlige enheder, herunder ældre enheder.

Nuværende forudsigelser for nye tendenser inden for IoT-arkitektur inkluderer selvfølgelig den uundgåelige ankomst af 6G. Nogle forskninger tyder på, at IoT-netværk vil være i stand til at nå enhver location inden 2030, selvom dette måske er en lidt optimistisk opfattelse. Alligevel vil den problemfri, lav-latens forbindelse, som 6G kan give, helt sikkert være en game changer.

En anden spændende udvikling, der bør ændre fremtiden for IoT, er reconfigurable intelligent surfaces (RIS). Disse fungerer som høj-kvalitets transmissionsantenner, der sikrer en stabil forbindelse mellem enheder, selv når de bevæger sig med høje hastigheder eller træder ind i områder med lav dækning.

Endelig betyder udbredelsen af satellit- og luftintegreret netværk (SAIN) tilgængelighed, at arkitekturen snart kan gennemgå betydelige ændringer. Brug af satellitter til at holde signalet kørende eliminerer behovet for mange af de mere komplekse transportlagopsætninger, hvilket sænker omkostningerne ved arkitekturen.

I de sidste par år har WiFi været essentielt for alle, der søgte en pålidelig og sikker IoT-arkitektur, da brug af offentlig 5G grundlæggende betød at bytte datasikkerhed for hastighed. Dog har nylige forbedringer af URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) ændret tingene drastisk.

Muligheden for at opsætte et privat 5G-netværk uden at pådrage sig betydelige omkostninger eller stå overfor alt for komplekse implementeringer gør det til et levedygtigt valg for IoT-kommunikation. Dette øger din internetdækning betydeligt og fremskynder det, samtidig med at latensen holdes lav. For nu, det er måske ikke helt allestedsnærværende endnu, men disse typer fordele vil helt sikkert gøre privat 5G til standard.

Dette afslutter vores guide til IoT-struktur og hvordan man implementerer det effektivt, samt nogle af vores observationer om dens anvendelighed på tværs af forskellige industrier. Med denne viden bør du være i stand til at finde den rette tilgang til at integrere denne teknologi i din virksomhed.

Men vi er altid åbne for at yde lidt mere hjælp til dem, der ønsker det.

JetBase har nu brugt over et årti på at levere skræddersyede udviklings- og rådgivningstjenester til virksomheder, der søger nye højder. Vores ekspertteam kan designe og etablere din IoT-systemarkitektur, skabe komplekse, sammenvævede forbindelser og forene databehandling. Ved at bruge dit eget økosystem vil vi rådgive dig om den optimale måde at bruge IoT i din daglige drift.

Klar til at implementere IoT-arkitektur til din virksomhed? Få vejledning fra vores IoT udviklingseksperter, som har implementeret løsninger inden for sundhedspleje, logistik, produktion og detailhandel.