Hvad er IoT-arkitektur, og hvorfor det er vigtigt

Tekniske diskussioner i dag har ofte to hovedaspekter: de finansielle muligheder de tilbyder og den optimering de kan give. I begge henseender er Internet of Things (IoT) et massivt emne, som det fremgår af McKinseys skøn over dets værdi til at være mellem $5 og $12 billioner inden 2030. Den samme rapport bemærker det enorme potentiale i IoT-arkitektur inden for fremstilling og sundhedspleje.

Med disse punkter i tankerne vil vi gerne tilbyde dig et dybdegående kig på betydningen af IoT-arkitektur, opdele dens lag og hjælpe dig med at vælge den rette platform. Vores artikel vil også give indsigt i, hvordan IoT kan gavne byplanlægning, sundhedspleje og landbrug. Kort sagt vil dette være en fuldstændig 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 manglende fokus på denne transformerende 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. Dette betyder selve enhederne, de protokoller, der flytter og behandler data, transportværktøjerne og de applikationer, der styrer enhederne. Det diskuteres typisk i form af lag, som vi vil tale om nedenfor, og måden de interagerer på.

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

Populariteten af IoT er næppe overraskende, da det har eksisteret siden forrige århundrede og har haft masser af tid til at vokse og udvikle sig. I dag dækker det essentielle anvendelsestilfælde som styring af afgrødevækst og forbedring af kundeoplevelsen i smarte servicesystemer, blandt andet. Denne alsidighed holder IoT relevant, og fleksibel IoT-arkitektur giver mulighed for mere eksperimentering, når det er nødvendigt.

Som et stort eksempel kan du blot se på, hvordan Amazon automatiserer og strømliner sine distributionscentre, nogle af de travleste lagre på planeten, ved hjælp af AI og IoT-netværksarkitektur. Denne kombination gør dem i stand til at overvåge ydeevne effektivt, kontrollere driften eksternt og minimere al nedetid i centrene. Lyder ret godt, ikke sandt? Lad os dykke ned i IoT-arkitekturlagene for at se, hvordan du kan gøre det samme.

Selvom virksomheder kan ændre IoT-arkitektur for at matche deres behov, vil den typiske opsætning omfatte 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 dækker senere. Først vil vi tale om hvert lag separat, så du kan forstå deres rolle i IoT-platformarkitektur.

Perceptionslag (Sensorlag)

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

Dette betyder, at perceptionslaget i din IoT-arkitektur kan omfatte ting som kameraer, sensorer, smarte gadgets, sundhedsmaskiner osv. Dette er et essentielt lag, hvilket betyder, at der ikke findes en arkitektonisk opsætning uden det. Disse er trods alt IoT-elementerne; du kan ikke bygge noget til dem, hvis de ikke er inkluderet.

Konnektivitetslag (Netværks-/transportlag)

Konnektivitet er det andet essentielle lag, der leverer værktøjerne 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 ske via 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 konnektivitet kan og bør involvere en række transportmetoder. På denne måde kan du ikke kun opsætte et fleksibelt system, der ikke har et enkelt fejlpunkt, men også sikre, at alle slags enheder nemt kan passe ind i økosystemet.

Databehandlingslag

Navnet er selvforklarende her, da dette er laget af værktøjer, der indsamler og behandler data genereret af dit IoT-netværk. Det giver virksomheder mulighed for at analysere ydeevnen af deres økosystem, nemt implementere ændringer og efterfølgende generere indsigt for at sikre yderligere vækst.

Dette lag involverer også datalagring, såsom cloud-miljøer, data lakes og on-premise servere. Det er afgørende at sikre dette niveau af din IoT-platformarkitektur, da det er her alle de følsomme oplysninger vil befinde sig. Sikkerhed er åbenbart vigtig for hele systemet, men den "starter" her og udvider sig udad.

Applikationslag

Dette er den brugerrettede del af Internet of Things-arkitekturen, der vedrører 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 det proverbiale kontrolpanel. Alternativt, hvis du sælger IoT-enheder, kan du have to separate applikationer, én til kunder og én til administrator.

Admin-appen kan være kompleks, da den fungerer som centrum for IoT-arkitekturen og giver dig mulighed for at indstille specifikke rutiner for enheder at følge og justere automatiseringsregler. Det er den eneste ting, du skal bruge for at justere hele dit netværk on the fly. Derfor er det det sidste af de tre essentielle lag for IoT-arkitekturen.

Forretningslag

Dette lag af IoT-arkitektur er komplementært til databehandlingslaget og er udelukkende dedikeret til at omdanne den indsamlede information til business intelligence. Det inkluderer normalt dashboards, der viser visualiserede analyser og rapporter udarbejdet ud fra dine operationer. Dette er kun muligt takket være den behandling, der er udført på niveauet ovenfor, og som bygger videre på det.

Sammenfletningen af forskellige lag i din IoT-arkitektur strømliner processerne og muliggør nem kontrol af dataene. Hvis du vælger at have forretningslaget, hvilket de fleste virksomheder sandsynligvis vil, skal du sørge for, at det er forbundet til de nødvendige API'er.

Edge og fog computing-lag

Dette lag af IoT-arkitektur er nødvendigt, når din virksomhed skalerer op, hvilket resulterer i høj latens, der bremser databehandling og respons. Enheder med edge-kapacitet sender datapakker til hurtig og effektiv behandling. Disse leveres til noder, der er tæt i systemet, hvilket reducerer latens 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-kapacitet yderst kompatible, hvilket gør det lettere at vækste dit virksomhedsøkosystem.

Sikkerhedslag

Dette aspekt af IoT-arkitekturen handler om at holde din virksomhed og data sikre, hvilket betyder at anvende flere værktøjer til at styrke sikkerheden. Du kan for eksempel bruge både asymmetrisk og symmetrisk kryptering, hvor førstnævnte er reserveret til de mest følsomme data.

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

Der er to typiske IoT-arkitekturtilgange, der oftest ses i virksomheder. Vi vil se på dem begge og tilbyde et perspektiv på hver, så du kan vælge den, der bedst passer til din drift.

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

Dette er måske den mest ligetil tilgang til IoT-arkitektur, der stadig fungerer. Den består af tre kerneniveauer, 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 ligetil system, hvilket er dets største styrke – du kan opsætte og vedligeholde det relativt nemt og bruge mindre tid og penge på arkitektur.

Men enkelhed betyder også, at den mangler værdifuld analytisk kraft og ikke rigtig egner sig godt til skalering. Dette gør denne model til et godt initialt 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 sænke operationerne.

Udforskning af 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 sparsomme tre-lags arkitektur. Vi foreslår typisk at tilføje sikkerhed og databehandling, selvom nogle virksomheder i stedet vælger et forretningslag.

Dette gøres typisk, når en virksomhed søger at optimere deres drift og håber, at den øgede indsigt fra behandlings- og forretningslagene vil give netop det. En sådan 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, er det nødvendigt at foretage en estimering af omkostninger kontra værdi for hvert nyt lag, du ønsker. Som et resultat af dette vil du typisk finde, at for mange lag skaber aftagende afkast. Hvorimod en fem-lags struktur tilbyder tilstrækkelige fordele uden at komplicere arkitekturen for meget, hvilket gør den til et ret solidt valg.

Den brede vifte af IoT-opsætninger og det omfattende udvalg af enheder, der er tilgængelige på markedet, gør dem anvendelige i mange forskellige tilfælde. Dette afsnit vil fokusere på, hvordan IoT kan transformere forskellige nicher og give værdi til gengæld for din indsats.

Smarte byer og IoT

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

Sundhedspleje og IoT

Medicinsk IoT-arkitektur involverer typisk enheder som wearables til at indsamle patientdata og assisterede levemaskiner, der automatisk justerer deres ydeevne efter brugeren. De centrale anvendelsestilfælde drejer sig om at gøre fjernpleje mere tilgængelig og præcis, samt skræddersy tjenesterne til patienterne.

Landbrug og IoT

Inden for landbrugsområdet kan brugen af IoT-arkitektur og AI hjælpe med at vurdere jordens tilstand, adressere erosion og overvåge afgrøder. Som et resultat kan landmænd sikre, at deres høst ikke mislykkes, opdage farlige mikrober og forbedre kvaliteten af deres afgrøder generelt.

Industriel IoT og fremstilling

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

Smarte hjem og IoT

Dagens klimabevidste verden opfordrer til, at IoT-arkitektur i smarte hjem bruges til energieffektivitet, hvilket minimerer en husholdnings miljøpåvirkning. Udover det kan IoT-enheder muliggøre fjernbetjening af belysning, underholdningssystemer og apparater. Plus, stemmeassistenter er nu blevet ret almindelige.

At bygge den perfekte IoT-arkitektur er lettere, når du bruger en pålidelig, gennemprøvet platform til at forstærke 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 for IoT-arkitektur er også dem, de fleste virksomheder vil kende fra deres arbejde med cloud-miljøer. Det betyder, at topspillerne er:

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

De sidstnævnte platforme er bemærkelsesværdige for at imødekomme mere specifikke anvendelsestilfælde, hvor Particle fokuserer på edge computing, hvilket er fantastisk for virksomheder, der skalerer hurtigt. Imens leverer ThingWorx tjenester til industrivirksomheder, 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 skræddersyet til produktionsvirksomheder, men det er ikke alt. Afhængigt af omfanget af dine operationer og branchen, vil du måske vælge en platform, der tilbyder betydelige skaleringsmuligheder eller værktøjer designet til for eksempel medicinsk hardware.

Det er også afgørende at tænke på sikkerhed, hvor store platforme sandsynligvis vil have en fordel frem for mindre. På samme måde vil de fleste virksomheder ønske en vis fleksibilitet fra deres foretrukne platform. Ting som brugerdefinerede widgets kan hjælpe med at opsætte effektive pipelines og matche tjenesten til usædvanlige enheder, herunder ældre enheder.

Aktuelle forudsigelser for nye tendenser inden for IoT-arkitektur omfatter naturligvis den uundgåelige fremkomst af 6G. Nogle undersøgelser tyder på, at IoT-netværk vil kunne nå enhver placering inden 2030, selvom dette kan være et noget optimistisk synspunkt. Ikke desto mindre vil den sømløse forbindelse med lav latens, som 6G kan levere, helt sikkert være en game changer.

En anden spændende udvikling, der bør ændre fremtiden for IoT, er rekonfigurerbare intelligente overflader (RIS). Disse fungerer som højkvalitets transmissionsantenner, der sikrer en stabil forbindelse mellem enheder, selv når de bevæger sig ved høje hastigheder eller kommer ind i områder med lav dækning.

Endelig betyder udbredelsen af satellit- og luftbårne integrerede netværk (SAIN) tilgængelighed, at arkitekturen snart kan gennemgå betydelige ændringer. Brugen af satellitter til at opretholde signalet eliminerer behovet for mange af de mere komplekse transportlagsopsætninger, hvilket sænker omkostningerne ved arkitekturen.

De seneste par år har WiFi været essentielt for enhver, der søgte en pålidelig og sikker IoT-arkitektur, da brugen af offentligt 5G i bund og grund betød at bytte datasikkerhed for hastighed. Men de seneste forbedringer af URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) har ændret tingene drastisk.

Muligheden for at opsætte et privat 5G-netværk uden at pådrage sig betydelige omkostninger eller stå over for overdrevent kompleks implementering gør det til et levedygtigt valg for IoT-kommunikation. Dette øger din internetdækning og hastighed betydeligt, samtidig med at latensen holdes lav. For nu er det måske endnu ikke fuldt udbredt, men disse fordele vil helt sikkert gøre privat 5G til standard.

Dette afslutter vores guide til IoT-struktur og hvordan man implementerer den effektivt, samt nogle af vores observationer om dens anvendelighed på tværs af forskellige industrier. Med denne viden burde du være i stand til at finde den rette tilgang til at integrere denne teknologi i din virksomhed. Vi er dog 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 konsulenttjenester til virksomheder, der søger nye højder. Vores ekspertteam kan designe og etablere din IoT-systemarkitektur, bygge komplekse, sammenflettede forbindelser og forene databehandling. Ved at bruge dit eget økosystem vil vi rådgive dig om den optimale måde at bruge IoT på i din daglige drift.

Hvis du søger kvalitet og ønsker din IoT-arkitektur udført korrekt, send os en besked og lad os planlægge en hurtig konsultation.