Hva er IoT-arkitektur og hvorfor det er viktig

Tekniske diskusjoner i dag har ofte to hovedaspekter: de finansielle mulighetene de tilbyr og optimaliseringen de kan gi. I begge henseender er Tingenes Internett (IoT) et massivt tema, noe som bekreftes av McKinseys anslag om at verdien vil ligge mellom 5 og 12 billioner dollar innen 2030. Den samme rapporten peker på det store potensialet til IoT-arkitektur innen produksjon og helsevesen.

Med disse punktene i tankene ønsker vi å gi deg et grundig innblikk i viktigheten av IoT-arkitektur, bryte ned lagene og hjelpe deg med å velge riktig plattform. Artikkelen vår vil også gi innsikt i hvordan IoT kan komme urbanisme, helsevesen og landbruk til gode. Kort sagt vil dette være en fullstendig gjennomgang av IoT som et verktøy og en innføring i hvordan du kan dra nytte av det.

Den samme rapporten vi nevnte ovenfor, peker også på at noen selskaper har slitt med å utnytte IoT i sin virksomhet. Dette kan skyldes manglende fokus på denne transformative teknologien, som kan være utfordrende å forstå fullt ut. La oss starte enkelt og definere hva Tingenes Internett-arkitektur er, og hva den består av.

Så, IoT-arkitektur for nybegynnere: det er strukturen og typene av forbindelser mellom dine forskjellige IoT-enheter. Dette betyr selve enhetene, protokollene som flytter og behandler data, transportverktøyene og applikasjonene som kontrollerer enhetene. Det diskuteres typisk i form av lag, som vi skal snakke om nedenfor, og måten de samhandler på.

Ifølge statistikken er det hele 18,8 milliarder IoT-enheter over hele verden, noe som betyr at det er minst millioner av bedrifter der ute som bruker IoT-arkitekturen. Uansett hvor mange hver bedrift bruker, må de fortsatt strukturere sitt økosystem for å optimalisere dem.

Populariteten til IoT er neppe overraskende, gitt at det har eksistert siden forrige århundre og har hatt god tid til å vokse og utvikle seg. I dag dekker det essensielle bruksområder som kontroll av avlingsvekst og forbedring av kundeopplevelsen i smarte servicesystemer, blant annet. Denne allsidigheten holder IoT relevant, og fleksibel IoT-arkitektur tillater mer eksperimentering når det er nødvendig.

Som et stort eksempel, se bare på Amazon som automatiserer og effektiviserer sine distribusjonssentre, noen av de travleste lagrene på planeten, ved hjelp av AI og IoT-nettverksarkitektur. Denne kombinasjonen gjør at de effektivt kan overvåke ytelse, fjernstyre operasjoner og minimere all nedetid i sentrene. Høres ganske bra ut, ikke sant? La oss se nærmere på IoT-arkitekturlagene for å se hvordan du kan gjøre det samme.

Mens selskaper kan endre IoT-arkitekturen for å matche deres behov, vil det typiske oppsettet involvere noen av disse standardlagene:

Avhengig av hvordan du strukturerer ditt eget system, kan du ende opp med å bruke alle disse eller så få som tre, men det er noe vi kommer tilbake til senere. Først, la oss snakke om hvert lag separat slik at du kan forstå deres rolle i IoT-plattformarkitekturen.

Perception-laget (Sanselaget)

Et annet veldig beskrivende navn for dette laget er enhetslaget. Det beskriver det ganske godt – det er utvalget av IoT-aktiverte dingser og mekanismer du har og trenger å koble til.

Dette betyr at perception-laget i din IoT-arkitektur kan inkludere ting som kameraer, sensorer, smarte dingser, helsemaskiner, osv. Dette er et essensielt lag, noe som betyr at det ikke finnes et arkitekturoppsett uten det. Tross alt er dette IoT-elementene, du kan ikke bygge noe for dem hvis de ikke er inkludert.

Tilkoblingslaget (Nettverks-/Transportlaget)

Tilkobling er det andre essensielle laget, som gir verktøyene for dataoverføring og deling mellom dine IoT-enheter og andre elementer i økosystemet ditt. Det bruker transport- og krypteringsprotokoller for å sikre stabile, pålitelige overføringer. Transporten kan skje via ditt lokale WiFi eller mobilens 5G-nettverk, eller til og med Bluetooth, hvis enhetene er gruppert sammen.

Det er viktig å merke seg at din IoT-systemarkitektur for tilkobling kan og bør involvere en rekke transportmetoder. På denne måten kan du ikke bare sette opp et fleksibelt system som ikke har et enkelt feilpunkt, men også sikre at alle typer enheter enkelt kan passe inn i økosystemet.

Databehandlingslaget

Navnet er selvforklarende her, da dette er laget av verktøy som samler inn og behandler data generert av ditt IoT-nettverk. Det gjør det mulig for selskaper å analysere ytelsen til økosystemet sitt, enkelt implementere endringer og deretter generere innsikt for å sikre videre vekst.

Dette laget involverer også datalagring, for eksempel skymiljøer, datalager (data lakes) og lokale servere. Det er avgjørende å sikre dette nivået av din IoT-plattformarkitektur, da det er her all sensitiv informasjon vil befinne seg. Sikkerhet er åpenbart viktig for hele systemet, men det "starter" her og sprer seg utover.

Applikasjonslaget

Dette er den brukerrettede delen av Tingenes Internett-arkitektur, relatert til grensesnitt som folk bruker for å kontrollere enheter og enkelt spore deres handlinger. Disse kan utvikles spesifikt for din bedrift for å sikre intern tilgang til det billedlige kontrollpanelet. Alternativt, hvis du driver med salg av IoT-enheter, kan du ha to separate applikasjoner, en for klienter og en for administratorer.

Admin-appen kan være kompleks, da den fungerer som sentrum av IoT-arkitekturen, slik at du kan sette spesifikke rutiner for enheter å følge og justere automatiseringsregler. Det er det eneste du trenger for å justere hele nettverket ditt raskt. Derfor er det det siste av de tre essensielle lagene for IoT-arkitekturen.

Forretningslaget

Som et komplement til databehandlingslaget er dette laget av IoT-arkitekturen fullt og helt dedikert til å konvertere den innsamlede informasjonen til forretningsinnsikt (business intelligence). Det inkluderer vanligvis dashbord som viser visualiserte analyser og rapporter samlet fra dine operasjoner. Dette er bare mulig takket være behandlingen som er utført på nivået over, som bygger videre på det.

Sammenflettingen av ulike lag i din IoT-arkitektur gjør ting mer strømlinjeformet og muliggjør enkel kontroll av dataene. Hvis du velger å ha forretningslaget, noe de fleste selskaper sannsynligvis vil, sørg for at det er koblet til de nødvendige API-ene.

Edge- og Fog-computing-laget

Dette laget av IoT-arkitektur er nødvendig når virksomheten din skalerer opp, noe som resulterer i høy latens, som igjen reduserer hastigheten på databehandling og respons. Enheter med edge-funksjonalitet sender datapakker for rask og effektiv behandling. Disse leveres til noder som er nære i systemet, noe som reduserer latensen betydelig.

Edge-aktiverte enheter i en IoT-arkitektur kan også automatisk sende rapporter hvis en anomali oppstår, samt stoppe prosesser som ser ut til å spore av systemet. I tillegg er IoT-enheter med edge-funksjonalitet svært kompatible, noe som gjør det enklere å utvide bedriftens økosystem.

Sikkerhetslaget

Dette aspektet av IoT-arkitekturen handler om å holde bedriften og dataene dine trygge, noe som betyr å bruke flere verktøy for å styrke sikkerheten. Du kan for eksempel bruke både asymmetrisk og symmetrisk kryptering, hvor førstnevnte er reservert for de mest sensitive dataene.

Sikkerhetsplanen din bør også involvere ulike tilnærminger for alt fra selve enhetene til skymiljøet og forbindelsen mellom dem. Ting som implementering av TLS-protokollen er nå standard, for eksempel.

Det er to typiske IoT-arkitekturtilnærminger som er mest vanlig i bedrifter. Vi skal se på begge og gi litt perspektiv på hver, slik at du kan velge den som passer best for din virksomhet.

Forstå tre-lags IoT-arkitektur: Struktur og sikkerhetsutfordringer

Dette er kanskje den mest enkle tilnærmingen til IoT-arkitektur som fortsatt fungerer. Den består av tre kjernelag, som er:

Det betyr at du kun bruker dine IoT-enheter, protokollene som kobler dem sammen, og applikasjonene som kontrollerer enhetene. Det er et enkelt system, noe som er dets hovedstyrke – du kan sette det opp og vedlikeholde det med relativ letthet, og bruke mindre tid og penger på arkitektur.

Enkelhet betyr imidlertid også at det mangler verdifull analytisk kraft og egner seg ikke spesielt godt for skalering. Dette gjør denne modellen til et godt førstevalg. Likevel må den utvides etter hvert som virksomheten din vokser og når nye høyder. Den mangler også de ekstra lagene for sikkerhet og edge computing, noe som gjør den mindre sikker å bruke og kan føre til langsommere operasjoner.

Utforsking av fem-lags IoT-arkitektur og dens fordeler

Den fem-lags IoT-arkitekturen tilbyr litt mer fleksibilitet, og du kan selv bestemme hvilke to lag som skal utvide den mer sparsomme, tre-lags varianten. Vi foreslår vanligvis å legge til sikkerhet og databehandling, selv om noen selskaper velger et forretningslag i stedet.

Dette gjøres typisk når en bedrift ønsker å optimalisere sin virksomhet og håper at den ekstra innsikten fra behandlings- og forretningslagene vil gi akkurat det. En slik tilnærming er ikke dårlig, spesielt siden du kan bruke den til å sette kursen og deretter fokusere på sikkerhet.

Generelt, når man snakker om IoT-arkitektur og tilleggslag, må man foreta en vurdering av kostnad versus verdi for hvert nytt lag man ønsker. Som et resultat av dette vil du vanligvis finne at for mange lag skaper avtagende avkastning. Mens en fem-lags struktur gir tilstrekkelige fordeler uten å komplisere arkitekturen for mye, noe som gjør det til et ganske solid valg.

Det store mangfoldet av IoT-oppsett og det omfattende utvalget av enheter tilgjengelig på markedet gjør dem anvendelige i mange forskjellige tilfeller. Denne delen vil fokusere på hvordan IoT kan transformere ulike nisjer og gi verdi i retur for din innsats.

Smarte byer og IoT

Å bygge IoT-arkitektur i byomfang kan være en utfordring, men det er et svært givende prosjekt som kommer alle innbyggere til gode. For eksempel kan smarte trafikklys settes opp til å måle data fra trafikksensorer for å skifte lys mer effektivt, og dermed eliminere trafikkorker. Alternativt kan avfallsselskaper bruke sensorer for å bestemme når henting skal skje. Som et resultat fungerer byer som helhet mer optimalt og leverer bedre tjenester.

Helsevesen og IoT

Medisinsk IoT-arkitektur involverer typisk enheter som wearables for å samle inn pasientdata og velferdsteknologi-maskiner som automatisk justerer ytelsen til brukeren. De sentrale bruksområdene dreier seg om å gjøre fjernpleie mer tilgjengelig og presis, samt å tilpasse tjenestene til pasientene.

Landbruk og IoT

Innen landbruket kan bruken av IoT-arkitektur og AI bidra til å vurdere jordens tilstand, håndtere erosjon og overvåke avlinger. Som et resultat kan bønder sikre at innhøstingen ikke mislykkes, oppdage farlige mikrober og forbedre kvaliteten på avlingene totalt sett.

Industriell IoT og produksjon

Kanskje det mest typiske området for IoT-arkitektur er i produksjonsverdenen, da automatiserte samlebånd og bestillingssystemer er avhengige av sensorer og smarte enheter. Disse tingene, sammen med IoT-drevet analyse og fjernkontroller, gjør industrielt arbeid mer effektivt.

Smarte hjem og IoT

Dagens klimabevisste verden oppfordrer til bruk av IoT-arkitektur i smarte hjem for energieffektivitet, og minimerer husholdningens miljøpåvirkning. I tillegg kan IoT-enheter muliggjøre fjernkontroll for belysning, underholdningssystemer og hvitevarer. Dessuten har stemmeassistenter nå blitt ganske vanlige.

Å bygge den perfekte IoT-arkitekturen er enklere når du bruker en pålitelig, velprøvd plattform for å forsterke systemet ditt. Her er noen tips for å velge en plattform som passer dine behov.

Oversikt over populære IoT-plattformer

De mest brukte plattformene for IoT-arkitektur er også de de fleste bedrifter vil kjenne fra sitt arbeid med skymiljøer. Det betyr at de ledende aktørene er:

Disse teknologigigantene tilbyr sine tjenester som AWS IoT Analytics eller Azure IoT Edge, forsterket av de betydelige ressursene de besitter og banebrytende teknologier. Dette er imidlertid ikke de eneste alternativene du har, da det finnes mindre kjente plattformer, som Particle og ThingWorx IIoT.

De sistnevnte plattformene er bemerkelsesverdige for å imøtekomme mer spesifikke bruksområder, med Particle fokusert på edge computing, noe som er flott for raskt skalerende bedrifter. I mellomtiden tilbyr ThingWorx tjenester for industribedrifter som spesialiserer seg på produksjon av IoT-enheter.

Viktige faktorer å vurdere når du velger en plattform

Det viktigste som bør definere ditt valg, er formålet med din IoT-arkitektur. Vi har allerede påpekt at ThingWorx er skreddersydd for produksjonsselskaper, men det er ikke alt. Avhengig av omfanget av din virksomhet og bransjen, kan det være lurt å velge en plattform som tilbyr betydelige skaleringsmuligheter eller verktøy designet for, for eksempel, medisinsk maskinvare.

Det er også avgjørende å tenke på sikkerhet, der større plattformer sannsynligvis vil ha en fordel fremfor mindre. På samme måte vil de fleste selskaper ønske en viss fleksibilitet fra sin valgte plattform. Ting som tilpassede widgets kan bidra til å sette opp effektive arbeidsflyter og tilpasse tjenesten til uvanlige enheter, inkludert eldre enheter.

Nåværende spådommer for nye trender innen IoT-arkitektur inkluderer, naturligvis, den uunngåelige fremveksten av 6G. Noe forskning antyder at IoT-nettverk vil kunne nå ethvert sted innen 2030, selv om dette kan være en noe optimistisk visjon. Likevel vil den sømløse, lav-latens-forbindelsen som 6G kan tilby, utvilsomt være en game changer.

En annen spennende utvikling som bør endre fremtiden for IoT er rekonfigurerbare intelligente overflater (RIS). Disse fungerer som høykvalitets sendende antenner, og sikrer en stabil forbindelse mellom enheter selv når de beveger seg i høye hastigheter eller kommer inn i områder med lav dekning.

Til slutt betyr spredningen av tilgjengeligheten av satellitt- og luftintegrert nettverk (SAIN) at arkitekturen snart kan gjennomgå betydelige endringer. Bruken av satellitter for å opprettholde signalet eliminerer behovet for mange av de mer komplekse transportlagsoppsettene, noe som reduserer kostnadene for arkitekturen.

De siste årene har WiFi vært avgjørende for alle som søkte pålitelig og sikker IoT-arkitektur, da bruk av offentlig 5G i utgangspunktet betydde å bytte datasikkerhet mot hastighet. Imidlertid har nylige forbedringer av URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) endret ting drastisk.

Muligheten til å sette opp et privat 5G-nettverk uten betydelige kostnader eller altfor kompleks implementering gjør det til et levedyktig valg for IoT-kommunikasjon. Dette øker internettdekningen din betraktelig og gjør den raskere samtidig som latensen holdes lav. Foreløpig er det kanskje ikke fullt ut allestedsnærværende, men slike fordeler vil helt sikkert gjøre privat 5G til standard.

Dette avslutter vår veiledning til IoT-struktur og hvordan du implementerer den effektivt, samt noen av våre observasjoner om dens anvendelighet på tvers av ulike bransjer. Med denne kunnskapen bør du kunne finne den rette tilnærmingen for å integrere denne teknologien i din virksomhet. Vi er imidlertid alltid åpne for å gi litt mer hjelp til de som ønsker det.

JetBase har nå brukt over et tiår på å levere tilpasset utvikling og konsulenttjenester til selskaper som søker nye høyder. Vårt ekspertteam kan designe og etablere din IoT-systemarkitektur, bygge komplekse, sammenvevde forbindelser og forene databehandlingen. Ved å bruke ditt eget økosystem vil vi veilede deg om den optimale måten å bruke IoT på i din daglige virksomhet.

Hvis du søker kvalitet og ønsker at din IoT-arkitektur skal gjøres riktig, send oss en melding og la oss avtale en rask konsultasjon.