Wat is IoT-architectuur en waarom is het belangrijk?

Technische discussies vandaag hebben vaak twee hoofdaspecten: de financiële kansen die ze bieden en de optimalisatie die ze kunnen leveren. In beide opzichten is het Internet of Things (IoT) een enorm onderwerp, zoals blijkt uit de schatting van McKinsey dat de waarde ervan tussen de $5 en $12 biljoen zal liggen in 2030. Hetzelfde rapport wijst op het enorme potentieel van IoT-architectuur in de productie en de gezondheidszorg.

Met deze punten in gedachten willen we u graag een diepgaande blik bieden op het belang van IoT-architectuur, de lagen ervan uiteenzetten en u helpen de juiste platform te kiezen. Ons artikel zal ook enkele inzichten bieden over hoe IoT kan profiteren in de stedelijke ontwikkeling, de gezondheidszorg en de landbouw. Kortom, dit zal een volledige dissectie zijn van IoT als hulpmiddel en een inleiding over hoe u er voordeel uit kunt halen.

Het zelfde rapport dat we hierboven hebben genoemd wijst ook op het feit dat sommige bedrijven moeite hebben gehad om IoT in hun operaties te benutten. Dit kan te wijten zijn aan een gebrek aan focus op deze transformerende technologie, die een uitdaging kan zijn om volledig te begrijpen. Laten we simpel beginnen en definiëren wat de architectuur van het Internet of Things is en waaruit deze bestaat.

Dus, IoT-architectuur voor beginners: het is de structuur en de soorten verbindingen tussen uw verschillende IoT-apparaten. Dit betekent de apparaten zelf, de protocollen die gegevens verplaatsen en verwerken, de transportmiddelen, en de applicaties die de apparaten besturen. Het wordt doorgaans besproken in termen van lagen, waarover we hieronder zullen praten, en de manier waarop ze met elkaar communiceren.

Volgens de statistieken zijn er maar liefst 18,8 miljard IoT-apparaten wereldwijd, wat betekent dat er ten minste miljoenen bedrijven zijn die de architectuur van IoT gebruiken. Ongeacht hoeveel elk bedrijf gebruikt, moeten ze toch hun ecosysteem structureren om ze te optimaliseren.

De populariteit van IoT is nauwelijks verrassend, gezien het er al is sinds de vorige eeuw en voldoende tijd heeft gehad om te groeien en zich te ontwikkelen. Tegenwoordig dekt het essentiële use cases zoals het beheersen van de gewasgroei en het verbeteren van de klantervaring in slimme servicesystemen, onder anderen. Deze veelzijdigheid houdt IoT relevant, en flexibele IoT-architectuur staat meer experimentatie toe wanneer dat nodig is.

Neem als groot voorbeeld gewoon eens een kijkje naar Amazon het automatiseren en stroomlijnen van zijn fulfilmentcentra, enkele van de drukste magazijnen ter wereld, met behulp van AI en IoT-netwerkarchitectuur. Deze combinatie stelt hen in staat om de prestaties efficiënt te bewaken, de operaties op afstand te controleren en alle stilstand in de centra tot een minimum te beperken. Klinkt goed, toch? Laten we eens kijken naar de lagen van IoT-architectuur om te zien hoe je hetzelfde kunt doen.

Hoewel bedrijven de IoT-architectuur kunnen aanpassen aan hun behoeften, omvat de typische opzet een aantal van deze standaardlagen:

Afhankelijk van hoe je je eigen systeem structureert, kun je al deze lagen gebruiken of zo weinig als drie, maar dat is iets wat we later zullen behandelen. Laten we eerst elke laag afzonderlijk bespreken, zodat je hun rol in de IoT-platformarchitectuur kunt begrijpen.

Waarneming (Sensing) Laag

Een andere zeer beschrijvende naam voor deze laag is de apparaatslaag. Dat beschrijft het eigenlijk volledig - het is de verzameling IoT-geschikte apparaten en mechanismen die je hebt en moet verbinden.

Dit betekent dat de waarnemingslaag van je IoT-architectuur dingen kan omvatten zoals camera's, sensoren, slimme gadgets, gezondheidsmachines, enz. Dit is een essentiële laag, wat betekent dat er geen sprake kan zijn van een architectonische opzet zonder deze. Alleen al omdat dit de IoT-elementen zijn, kun je niets voor hen bouwen als ze niet zijn inbegrepen.

Connectiviteit (Netwerk/Transport) Laag

Connectiviteit is de tweede essentiële laag, die de tools biedt voor gegevensoverdracht en -deling tussen je IoT-apparaten en andere elementen van je ecosysteem. Het gebruikt transport- en versleutelingsprotocollen om een constante, betrouwbare overdracht te waarborgen. Het transport kan plaatsvinden via je lokale WiFi of mobiele 5G-netwerken of zelfs Bluetooth, als de apparaten bij elkaar zijn gegroepeerd.

Het is belangrijk op te merken dat je connectiviteit IoT-systeemarchitectuur een verscheidenheid aan transportmethoden kan en moet omvatten. Op deze manier kun je niet alleen een flexibel systeem opzetten dat geen enkel punt van falen heeft, maar ook ervoor zorgen dat allerlei apparaten gemakkelijk in het ecosysteem passen.

Gegevensverwerkingslaag

De naam spreekt hier voor zich, want dit is de laag van tools die gegevens verzamelt en verwerkt die door je IoT-netwerk worden gegenereerd. Het stelt bedrijven in staat om de prestaties van hun ecosysteem te analyseren, gemakkelijk veranderingen door te voeren en vervolgens inzichten te genereren om verdere groei te waarborgen.

Deze laag omvat ook gegevensopslag, zoals cloudomgevingen, datalakes en lokale servers.

Het is van vitaal belang om dit niveau van je IoT-platformarchitectuur te beveiligen, omdat dit de plaats is waar alle gevoelige informatie zal worden opgeslagen. Beveiliging is uiteraard belangrijk voor het gehele systeem, maar het "begint" hier en breidt zich naar buiten uit.

Toepassingslaag

Dit is het deel van de Internet of Things-architectuur dat gericht is op gebruikers, met betrekking tot interfaces die mensen gebruiken om apparaten te bedienen en hun acties eenvoudig te volgen. Deze kunnen specifiek voor jouw onderneming worden ontwikkeld om interne toegang tot het spreekwoordelijke bedieningspaneel te garanderen. Alternatief, als je in de verkoop van IoT-apparaten zit, kun je twee afzonderlijke applicaties hebben, één voor klanten en één voor de admin.

De admin-app kan complex zijn, aangezien deze fungeert als het centrum van de IoT-architectuur, waardoor je specifieke routines kunt instellen voor apparaten om te volgen en automatiseringsregels kunt aanpassen. Het is het enige dat je nodig hebt om je volledige netwerk on-the-fly aan te passen. Daarom is het de laatste van de drie essentiële lagen voor de architectuur van IoT.

Bedrijfslaag

Aanvullend op de dataverwerkingslaag, is deze laag van de IoT-architectuur volledig gewijd aan het omzetten van de verzamelde informatie in bedrijfsintelligentie. Het omvat meestal dashboards die gevisualiseerde analyses en rapporten tonen die zijn samengesteld uit jouw operaties. Dit is alleen mogelijk dankzij de verwerking die op het niveau daarboven plaatsvindt, die hierop voortbouwt.

De verwevenheid van verschillende lagen in jouw IoT-architectuur maakt dingen gestroomlijnder en stelt je in staat om de gegevens eenvoudig te beheersen. Als je ervoor kiest om de bedrijfslaag te hebben, wat de meeste bedrijven waarschijnlijk zullen doen, zorg dan dat deze is verbonden met de nodige API's.

Edge- en Fog Computing-laag

Deze laag van de IoT-architectuur is nodig wanneer jouw bedrijf opschaalt, wat resulteert in hoge latency, die de dataverwerking en reacties vertraagt. Apparaten met edge-capaciteit sturen datapakketten voor snelle en efficiënte verwerking. Deze worden geleverd aan knooppunten die dicht in het systeem liggen, waardoor de latency aanzienlijk wordt verminderd.

Edge-ingeschakelde apparaten in een IoT-architectuur kunnen ook automatisch rapporten verzenden als er zich een anomalie voordoet, evenals processen stoppen die blijkbaar het systeem in de war brengen. Bovendien zijn IoT-apparaten met edge-capaciteit zeer compatibel, wat het gemakkelijker maakt om je bedrijfs ecosysteem uit te breiden.

Beveiligingslaag

Dit aspect van de architectuur van IoT gaat over het veilig houden van jouw onderneming en gegevens, wat betekent dat je meerdere tools moet gebruiken om de beveiliging te versterken. Je kunt bijvoorbeeld zowel asymmetrische als symmetrische encryptie gebruiken, waarbij de eerste is gereserveerd voor de meest gevoelige gegevens.

Je beveiligingsplan moet ook diverse benaderingen omvatten voor alles, van de apparaten zelf tot de cloudomgeving en de verbinding daartussen. Dingen zoals de implementatie van TLS-protocol zijn tegenwoordig bijvoorbeeld standaard.

Er zijn twee typische IoT-architectuurbenaderingen die het meest voorkomen in bedrijven.

We zullen ze beide bekijken en een perspectief bieden op elk, zodat je de keuze kunt maken die het beste bij jouw operaties past.

Begrijpen van de Drie-Laag IoT Architectuur: Structuur en Beveiligingsuitdagingen

Dit is wellicht de meest rechtlijnige benadering van IoT-architectuur die nog steeds werkt. Het bestaat uit drie kernlagen, namelijk:

Dat betekent dat je alleen je IoT-apparaten gebruikt, de protocollen die ze verbinden en de applicaties die de apparaten aansturen. Het is een eenvoudig systeem, wat de belangrijkste kracht ervan is - je kunt het relatief eenvoudig opzetten en onderhouden, waardoor je minder tijd en geld aan de architectuur besteedt.

Hoewel eenvoud ook betekent dat het waardevolle analytische kracht mist en niet erg goed schaalbaar is. Dit maakt dit model een goede aanvankelijke keuze. Toch moet het worden uitgebreid naarmate jouw bedrijf groeit en nieuwe hoogten bereikt. Het mist ook de extra lagen van beveiliging en edge computing, waardoor het minder veilig is in gebruik en de operaties kan vertragen.

Verkennen van de Vijf-Laag IoT Architectuur en de Voordelen ervan

De vijf-laag IoT-architectuur biedt iets meer flexibiliteit, en je kunt zelf beslissen welke twee lagen de spaarzame, drie-laagstructuur zullen uitbreiden. We adviseren doorgaans om beveiliging en gegevensverwerking toe te voegen, hoewel sommige bedrijven in plaats daarvan kiezen voor een bedrijfslaag.

Dit wordt doorgaans gedaan wanneer een onderneming zijn operaties wil optimaliseren en hoopt dat de toegevoegde inzichten van de verwerking en bedrijfslagen dat zullen bieden. Zo'n benadering is niet slecht, vooral omdat je het kunt gebruiken om jouw koers te bepalen en je vervolgens op beveiliging te concentreren.

In het algemeen, wanneer we het hebben over IoT-architectuur en toegevoegde lagen, moet je een schatting maken van de kosten versus de waarde voor elke nieuwe laag die je wilt. Als gevolg hiervan zul je doorgaans ontdekken dat te veel lagen afnemende opbrengsten creëren. Terwijl een vijf-laagstructuur voldoende voordelen biedt zonder de architectuur te veel te compliceren, waardoor het een vrij solide keuze blijft.

De ruime variëteit aan IoT-oplossingen en het uitgebreide scala aan apparaten die op de markt beschikbaar zijn, maken ze toepasbaar in veel verschillende gevallen. Dit gedeelte richt zich op hoe IoT verschillende niches kan transformeren en waarde kan bieden in ruil voor jouw inspanningen.

Slimme Steden en IoT

Het opbouwen van IoT-architectuur op stadsniveau kan een uitdaging zijn, maar het is een zeer lonend project dat alle inwoners ten goede komt. Bijvoorbeeld, slimme verkeerslichten kunnen worden ingesteld om gegevens van verkeersensoren te meten om hun licht efficiënter te veranderen, waardoor verkeersopstoppingen worden geëlimineerd.Alternatief kunnen afvalbeheerbedrijven sensoren gebruiken om te bepalen wanneer ophaalacties moeten plaatsvinden. Hierdoor functioneren steden als geheel optimaal en leveren ze betere diensten.

Medische IoT-architectuur omvat meestal apparaten zoals wearables om patiëntgegevens te verzamelen en ondersteunende woon-machines die hun prestaties automatisch aanpassen aan de gebruiker. De belangrijkste use cases zijn gericht op het toegankelijker en preciezer maken van zorg op afstand, evenals het op maat maken van de diensten voor de patiënten.

Landbouw en IoT

In de landbouwsector kan het gebruik van IoT-architectuur en AI helpen de toestand van de bodem te beoordelen, erosie aan te pakken en gewassen te controleren. Hierdoor kunnen boeren ervoor zorgen dat hun oogst niet mislukt, gevaarlijke microben detecteren en de kwaliteit van hun gewassen verbeteren.

Industriële IoT en Productie

Misschien is de meest typische ruimte voor IoT-architectuur de productiewereld, aangezien geautomatiseerde assemblagelijnen en bestelsystemen afhankelijk zijn van sensoren en slimme apparaten. Deze elementen, samen met IoT-gestuurde analyses en afstandsbedieningen, maken industrieel werk efficiënter.

Slimme Huizen en IoT

De klimaatbewuste wereld van vandaag moedigt het gebruik van IoT-architectuur in slimme huizen aan om energie-efficiëntie te bevorderen en de ecologische impact van een huishouden te minimaliseren. Daarnaast kunnen IoT-apparaten afstandsbedieningen voor verlichting, entertainmentsystemen en apparaten mogelijk maken. Bovendien zijn spraakassistenten tegenwoordig behoorlijk gebruikelijk geworden.

6

Het Ideale IoT-platform voor Jouw Behoeften Kiezen

Het bouwen van de perfecte IoT-architectuur is gemakkelijker wanneer je gebruikmaakt van een betrouwbaar, uit de tijd bewezen platform om je systeem te versterken. Hier zijn enkele tips voor het kiezen van een platform dat aan jouw behoeften voldoet.

Overzicht van Populaire IoT-platforms

De meest gebruikte platforms voor IoT-architectuur zijn ook de platforms die de meeste bedrijven kennen van hun werk met cloudomgevingen. Dat betekent dat de top spelers zijn:

• AWS
• Microsoft Azure
• Oracle

Deze techgiganten bieden hun diensten aan, zoals AWS IoT Analytics of Azure IoT Edge, ondersteund door de aanzienlijke middelen die ze hebben en geavanceerde technologieën. Dit zijn echter niet de enige opties die je hebt, aangezien er ook minder bekende platforms bestaan, zoals Particle en ThingWorx IIoT.

De laatste platforms zijn opmerkelijk omdat ze zich richten op meer specifieke use cases, met Particle dat zich richt op edge computing, wat geweldig is voor snelgroeiende bedrijven. Ondertussen biedt ThingWorx diensten aan voor industriële bedrijven die gespecialiseerd zijn in de productie van IoT-apparaten.

Belangrijke Factoren om te Overwegen bij het Kiezen van een Platform

De belangrijkste factor die je keuze moet bepalen, is het doel van je IoT-architectuur.We hebben al opgemerkt dat ThingWorx is afgestemd op productiebedrijven, maar dat is niet alles. Afhankelijk van de schaal van uw operaties en de sector, wilt u misschien kiezen voor een platform dat substantiële schaalmogelijkheden biedt of tools die zijn ontworpen voor bijvoorbeeld medische hardware.

Het is ook cruciaal om na te denken over beveiliging, waar grote platformen waarschijnlijk een voordeel zullen hebben ten opzichte van kleinere. Evenzo zullen de meeste bedrijven enige flexibiliteit van hun gekozen platform willen. Dingen zoals aangepaste widgets kunnen helpen bij het opzetten van efficiënte pijplijnen en het afstemmen van de service op ongebruikelijke apparaten, inclusief legacy-apparaten.

7

De Toekomst van IoT-Architectuur

Huidige voorspellingen voor nieuwe trends in IoT-architectuur omvatten, natuurlijk, de onvermijdelijke komst van 6G. Onderzoek suggereert dat IoT-netwerken in staat zullen zijn om elke locatie te bereiken tegen 2030, hoewel dit een ietwat optimistische kijk kan zijn. Toch zal de naadloze, low-latency verbinding die 6G kan bieden, zeker een game changer zijn.

Een andere spannende ontwikkeling die de toekomst van IoT zal veranderen, zijn reconfigureerbare intelligente oppervlakken (RIS). Deze functioneren als hoogwaardige transmissieantennes, waardoor een stabiele verbinding tussen apparaten wordt gegarandeerd, zelfs wanneer ze met hoge snelheden bewegen of gebieden met lage dekking binnenkomen.

Tenslotte betekent de verspreiding van satelliet- en luchtgeïntegreerd netwerk (SAIN) beschikbaarheid dat de architectuur binnenkort ingrijpende veranderingen kan ondergaan. Het gebruik van satellieten om het signaal gaande te houden, elimineert de noodzaak voor veel van de complexere transportlaagconfiguraties, waardoor de architectuurkosten dalen.

8

De Impact van Private 5G-netwerken op IoT-Implementatie

De afgelopen jaren was WiFi essentieel voor iedereen die betrouwbare en veilige IoT-architectuur zocht, aangezien het gebruik van publieke 5G in wezen betekende dat gegevensveiligheid werd geruild voor snelheid. Echter, recente verbeteringen aan URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) hebben de zaken drastisch veranderd.

De mogelijkheid om een privé 5G-netwerk op te zetten zonder aanzienlijke kosten of tegen complexe implementatie aan te lopen, maakt het een levensvatbare keuze voor IoT-communicatie. Dit vergroot uw internetdekking aanzienlijk en versnelt het terwijl de latency laag blijft. Voor nu is het misschien nog niet volledig alomtegenwoordig, maar dit soort voordelen zullen privé 5G zeker standaard maken.

9

Conclusie

Dit beëindigt onze gids over IoT-structuur en hoe het effectief te implementeren, evenals enkele van onze observaties over de toepasbaarheid ervan in verschillende sectoren. Met deze kennis moet u in staat zijn om de juiste benadering te vinden voor het integreren van deze technologie in uw bedrijf. We staan echter altijd open voor het bieden van wat extra hulp voor degenen die dat willen.

JetBase heeft nu meer dan een decennium besteed aan het bieden van op maat gemaakte ontwikkelings- en consultancydiensten aan bedrijven die nieuwe hoogten willen bereiken.Ons expertteam kan uw IoT-systeemarchitectuur ontwerpen en opzetten, complexe, verweven verbindingen bouwen en gegevensverwerking verenigen. Met uw eigen ecosysteem zullen we u adviseren over de optimale manier om IoT in uw dagelijkse activiteiten te gebruiken.

Als u kwaliteit zoekt en uw IoT-architectuur goed wilt laten uitvoeren, stuur ons een bericht en laten we een snel consult plannen.