Hva er IoT-arkitektur og hvorfor det betyr noe

Tekniske diskusjoner i dag har ofte to hovedaspekter: de økonomiske mulighetene de tilbyr og optimaliseringen de kan gi. Når det gjelder begge, er tingenes internett (IoT) et stort tema, noe som fremgår av McKinseys estimat om at verdien vil ligge mellom $5 og $12 trillioner innen 2030. Den samme rapporten påpeker den enorme potensialen til IoT-arkitektur innen produksjon og helsevesen.

Med disse punktene i tankene ønsker vi å tilby deg en grundig titt på viktigheten av IoT-arkitektur, bryte ned lagene, og hjelpe deg med å velge den rette plattformen. Vår artikkel vil også gi innsikt i hvordan IoT kan være til nytte for urbanisme, helsevesen og landbruk. Kort sagt, dette vil være en fullstendig disseksjon av IoT som et verktøy og en innføring i hvordan du kan dra nytte av det.

Den samme rapporten vi nevnte ovenfor påpeker også at noen selskaper har slitt med å utnytte IoT i driften sin. Dette kan skyldes mangel på fokus på denne transformative teknologien, som kan være utfordrende å forstå fullt ut. La oss begynne enkelt og definere hva tingenes internett-arkitektur er og hva den består av.

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

I følge statistikken er det hele 18,8 milliarder IoT-enheter over hele verden, noe som betyr at det finnes millioner av virksomheter som bruker IoT-arkitekturen. Uavhengig av hvor mange hver bedrift bruker, må de fortsatt strukturere økosystemet for å optimalisere dem.

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

For a major example, just take a look at Amazon automatisering og strømlinjeforming av sine oppfyllingssentre, noen av de travleste lagerhusene på planeten, ved hjelp av AI og IoT-nettverksarkitektur. Denne kombinasjonen lar dem overvåke ytelsen effektivt, kontrollere driften på avstand og minimere nedetid i sentrene. Høres ganske bra ut, ikke sant? La oss se nærmere på IoT-arkitekturens lag for å se hvordan du kan gjøre det samme.

Mens selskaper kan endre IoT-arkitekturen for å tilpasse den til sine behov, vil den typiske oppsettet involvere noen av disse standardlagene:

Avhengig av hvordan du strukturerer ditt eget system, kan det hende at du bruker alle disse eller så få som tre, men det er noe vi vil dekke senere. Først, la oss snakke om hvert lag separat slik at du kan forstå deres rolle i IoT-plattformarkitektur.

Persepsjonslag (Sensing)

Et annet veldig beskrivende navn for dette laget er enhetslaget. Det beskriver det ganske så godt - det er sortimentet av IoT-aktiverte enheter og mekanismer som du har og trenger å koble sammen.

Dette betyr at persepsjonslaget i din IoT-arkitektur kan inkludere ting som kameraer, sensorer, smarte enheter, helsemaskiner, osv. Dette er et viktig lag, som betyr at det ikke finnes noe arkitektonisk oppsett uten det. Tross alt er dette IoT-elementene, du kan ikke bygge noe for dem hvis de ikke er inkludert.

Tilkoblingslag (Nettverk/Transport)

Tilkobling er det andre essensielle laget, og gir verktøyene for datatransmisjon og deling mellom IoT-enhetene dine og andre elementer i økosystemet ditt. Det bruker transport- og krypteringsprotokoller for å sikre jevne, pålitelige overføringer. Transporten kan foregå gjennom ditt lokale WiFi eller mobile 5G-nettverk eller til og med Bluetooth, hvis enhetene er gruppert sammen.

Det er viktig å merke seg at arkitekturen for tilkoblingssystemet ditt kan og bør omfatte 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.

Databehandlingslag

Navnet er selvforklarende her, da dette er laget av verktøy som samler inn og behandler data generert av IoT-nettverket ditt. 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, som skyomgivelser, datalaker og lokale servere.Det er avgjørende å sikre dette nivået av IoT-plattformarkitekturen, da det er her all den sensitive informasjonen vil befinne seg. Sikkerhet er åpenbart viktig for hele systemet, men det «starter» her og ekspanderer utover.

Applikasjonslag

Dette er den brukervendte delen av Internet of Things-arkitekturen, relatert til grensesnitt som folk bruker for å kontrollere enheter og enkelt spore handlingene deres. Disse kan utvikles spesifikt for din virksomhet for å sikre intern tilgang til det såkalte kontrollpanelet. Alternativt, hvis du driver med salg av IoT-enheter, kan du ha to separate applikasjoner, en for kunder og en for admin.

Admin-appen kan være kompleks, da den fungerer som sentrum for IoT-arkitekturen, og lar deg sette spesifikke rutiner for enhetene som skal følges og justere automatiseringsregler. Dette er den ene tingen du trenger for å justere hele nettverket ditt på farten. Derfor er det det siste av de tre essensielle lagene for arkitekturen av IoT.

Forretningslag

Komplementær til databehandlingslaget, er dette laget av IoT-arkitekturen helt viet til å omforme informasjonen som samles inn til forretningsintelligens. Det inkluderer vanligvis dashbord som viser visualiserte analyser og rapporter samlet fra driften din. Dette er bare mulig takket være prosesseringen som gjøres på nivået over, som bygger videre på det.

Den sammenvevde strukturen av forskjellige lag i din IoT-arkitektur gjør ting mer strømlinjeformet og tillater enkel kontroll av dataene. Hvis du velger å ha forretningslaget, noe de fleste selskaper sannsynligvis vil, må du sørge for at det er koblet til de nødvendige API-ene.

Edge- og Fog Computing-lag

Denne delen av IoT-arkitekturen er nødvendig når virksomheten din skaleres opp, noe som resulterer i høy latens, som setter ned databehandling og responser. Enheter med edge-kapabilitet sender over datapakker for rask og effektiv behandling. Disse leveres til noder som er nært 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 forstyrre systemet. I tillegg er IoT-enheter med edge-kapabilitet svært kompatible, noe som gjør det enklere å vokse økosystemet i selskapet ditt.

Sikkerhetslag

Denne aspekten av IoT-arkitekturen handler om å holde virksomheten og dataene dine trygge, noe som betyr å utnytte flere verktøy for å styrke sikkerheten. For eksempel kan du bruke både asymmetrisk og symmetrisk kryptering, der det første er reservert for den mest sensitive informasjonen.

Sikkerhetsplanen din bør også involvere forskjellige tilnærminger for alt fra enhetene selv til sky-omgivelsene og forbindelsen mellom dem. Ting som implementering av TLS-protokoller er nå standard, for eksempel.

Det finnes to typiske tilnærminger til IoT-arkitektur som oftest sees i virksomheter.Vi vil ta en nærmere titt på begge og gi noen perspektiver på hver, slik at du kan velge den som passer best for driften din.

Forstå den trelagede IoT-arkitekturen: Struktur og sikkerhetsutfordringer

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

Det betyr at du bare bruker IoT-enhetene dine, protokollene som kobler dem sammen, og applikasjonene som kontrollerer enhetene. Det er et enkelt system, som er hovedstyrken - du kan sette det opp og vedlikeholde det med relativ letthet, og bruke mindre tid og penger på arkitekturen.

Imidlertid betyr enkelhet også at det mangler verdifull analytisk kraft og ikke helt egner seg til skalering. Dette gjør at denne modellen er et godt initialvalg. Likevel må den utvides etter hvert som virksomheten din vokser og når nye høyder. Den mangler også de ekstra sikkerhetslagene og edge computing, noe som gjør den mindre sikker å bruke og mer utsatt for å bremse driften.

Utforske den femlagede IoT-arkitekturen og dens fordeler

Den femlagede IoT-arkitekturen tilbyr litt mer fleksibilitet, og du kan selv bestemme hvilke to lag som skal utvide det mer sparsomme trelagsystemet. Vi anbefaler vanligvis å legge til sikkerhet og databehandling, selv om noen selskaper velger et forretningslag i stedet.

Dette gjøres vanligvis når en bedrift ønsker å optimalisere driften sin og håper at de ekstra innsiktene fra prosesserings- og forretningslagene vil gi nettopp det. Den typen tilnærming er ikke dårlig, spesielt siden du kan bruke den til å sette kursen din og deretter fokusere på sikkerhet.

Generelt, når man snakker om IoT-arkitektur og ekstra lag, må du gjøre en vurdering av kostnad vs. verdi for hvert nytt lag du ønsker. Som et resultat av dette vil du vanligvis oppdage at for mange lag skaper synkende avkastning. Mens en femlagsstruktur tilbyr tilstrekkelige fordeler uten å komplisere arkitekturen for mye, og dermed gjør den til et ganske solid valg.

Det brede utvalget av IoT-oppsett og det omfattende utvalget av enheter tilgjengelig på markedet gjør dem anvendelige i mange forskjellige tilfeller. Denne seksjonen vil fokusere på hvordan IoT kan transformere ulike nisjer og gi verdi til gjengjeld for innsatsen din.

Smarte byer og IoT

Å bygge IoT-arkitektur i stor skala på bynivå kan være en utfordring, men det er et svært givende prosjekt som gagne alle innbyggere. For eksempel kan smarte trafikklys settes opp for å måle data fra trafikksensorer for å endre lyset mer effektivt, og eliminere trafikkorker.Alternativt kan avfallshåndteringsselskaper bruke sensorer for å avgjøre når henting skal skje. Som et resultat fungerer byer som helhet mer optimalt og leverer bedre tjenester.

Helsevesen og IoT

Medisinsk IoT-arkitektur involverer ofte enheter som bærbare enheter for å samle inn pasientdata og hjelpemidler for livskvalitet som automatisk justerer ytelsen til brukeren. Hovedbruksområdene dreier seg om å gjøre fjernpleie mer tilgjengelig og presis, samt tilpasse tjenestene til pasientene.

Landbruk og IoT

I landbrukssektoren kan bruken av IoT-arkitektur og AI hjelpe å vurdere tilstanden til jorden, håndtere erosjon og overvåke avlinger. Som et resultat kan bønder sikre at høsten ikke skal mislykkes, oppdage farlige mikrober og forbedre kvaliteten på avlingene sine generelt.

Industriell IoT og produksjon

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

Smarthus og IoT

Dagens klima-bevisste verden oppmuntrer til bruk av IoT-arkitektur i smarthus for energieffektivitet, som reduserer husholdningens miljøpåvirkning. I tillegg kan IoT-enheter muliggjøre fjernkontroller for belysning, underholdningssystemer og apparater. Pluss at stemmeassistenter nå har blitt ganske vanlige.

Hvis bedriften din trenger profesjonell veiledning om design av IoT-arkitektur, kan vårt IoT-utviklingsteam hjelpe med arkitekturplanlegging, plattformvalg og implementering.

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

Oversikt over populære IoT-plattformer

De mest brukte plattformene for IoT-arkitektur er også de som de fleste bedrifter kjenner fra sitt arbeid med skyomgivelser. Det betyr at de beste aktørene er:

Dessa teknologiske giganter tilbyr sine tjenester som AWS IoT Analytics eller Azure IoT Edge, støttet av de betydelige ressursene de har og banebrytende teknologier. Imidlertid er ikke disse de eneste alternativene du har, da mindre kjente plattformer finnes, som Particle og ThingWorx IIoT.

Dessa plattformer er bemerkelsesverdige for å imøtekomme mer spesifikke bruksområder, med Particle fokusert på edge computing, noe som er flott for bedrifter som vokser raskt.

I mellomtiden tilbyr ThingWorx tjenester for industrielt selskap som spesialiserer seg på produksjon av IoT-enheter.

Nøkkelfaktorer å vurdere når man velger en plattform

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

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

Nåværende spådommer for nye trender innen IoT-arkitektur inkluderer selvfølgelig den uunngåelige ankomsten av 6G. Noen undersøkelser tyder på at IoT-nettverk vil kunne nå enhver lokasjon innen 2030, selv om dette kan være et noe optimistisk syn. Likevel vil den sømløse, lav-latens forbindelsen som 6G kan gi, utvilsomt være en game changer.

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

Til slutt betyr spredningen av satellitt- og luftintegrert nettverks (SAIN) tilgjengelighet at arkitekturen snart kan gjennomgå betydelige endringer. Bruk av satellitter for å opprettholde signalet eliminerer behovet for mange av de mer komplekse transportlagoppsettene, noe som senker kostnaden for arkitekturen.

I de siste årene har WiFi vært avgjørende for alle som har søkt pålitelig og sikker IoT-arkitektur, da bruken av offentlig 5G praktisk talt betydde å bytte databeskyttelse for hastighet. Imidlertid har nylige forbedringer i URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) endret situasjonen drastisk.

Muligheten til å sette opp et privat 5G-nettverk uten å pådra seg betydelige kostnader eller møte altfor komplekse implementeringer gjør det til et levedyktig alternativ for IoT-kommunikasjon. Dette øker dekningen på internett betydelig og gjør det raskere samtidig som latens holdes lav. For nå er det kanskje ikke ennå helt utbredt, men slike fordeler vil sikkert gjøre privat 5G til standard.

Dette avslutter vår guide til IoT-struktur og hvordan man implementerer det effektivt, samt noen av våre observasjoner om anvendeligheten den har på tvers av ulike bransjer. Med denne kunnskapen skal du kunne finne riktig tilnærming til å integrere denne teknologien i virksomheten din.

Imidlertid er vi alltid åpne for å gi litt mer hjelp til de som ønsker det.

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

Klar til å implementere IoT-arkitektur for din virksomhet? Få veiledning fra våre IoT-utviklingseksperter som har implementert løsninger innen helsevesen, logistikk, produksjon og detaljhandel.