Wat is IoT-architectuur en waarom is het belangrijk?

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

Met deze punten in gedachten willen we u een diepgaand inzicht bieden in het belang van IoT-architectuur, de lagen ervan uiteenzetten en u helpen het juiste platform te kiezen. Ons artikel zal ook wat inzicht bieden in hoe IoT kan bijdragen aan de stedelijke ontwikkeling, gezondheidszorg en landbouw. Kortom, dit zal een volledige ontleding zijn van IoT als hulpmiddel en een gids over hoe u ervan kunt profiteren.

Het zelfde rapport dat we hierboven hebben genoemd, wijst ook uit dat sommige bedrijven moeite hebben gehad om IoT in hun bedrijfsvoering te kapitaliseren. Dit kan te wijten zijn aan een gebrek aan focus op deze transformerende technologie, die moeilijk volledig te begrijpen kan zijn. Laten we eenvoudig beginnen en definiëren wat de architectuur van het Internet der Dingen 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 data verplaatsen en verwerken, de transporttools en de applicaties die de apparaten aansturen. Deze worden doorgaans besproken in termen van lagen, waar we hieronder op zullen ingaan, en de manier waarop ze met elkaar omgaan.

Volgens de statistieken zijn er wereldwijd maar liefst 18,8 miljard IoT-apparaten, wat betekent dat er minstens miljoenen bedrijven zijn die gebruikmaken van de architectuur van IoT. Ongeacht het aantal dat elk bedrijf gebruikt, moeten ze hun ecosysteem nog steeds structureren om deze te optimaliseren.

De populariteit van IoT is dan ook niet verwonderlijk, gezien het al bestaat sinds de vorige eeuw en voldoende tijd heeft gehad om te groeien en evolueren. Tegenwoordig dekt het essentiële use-cases zoals de groei van gewassen beheersen en de klantbeleving verbeteren in slimme servicesystemen, onder anderen. Deze veelzijdigheid houdt IoT relevant, en flexibele IoT-architectuur stelt meer experimentatie mogelijk wanneer dat nodig is.

Neem bijvoorbeeld Amazon automatisering en stroomlijning van zijn fulfilmentcentra, sommige van de drukste magazijnen ter wereld, met behulp van AI en IoT-netwerkarchitectuur. Deze combinatie stelt hen in staat om de prestaties efficiënt te monitoren, de operaties op afstand te controleren en alle stilstanden in de centra tot een minimum te beperken. Klinkt best goed, toch? Laten we eens kijken naar de lagen van de IoT-architectuur om te zien hoe jij hetzelfde kunt doen.

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

Afhankelijk van hoe je je eigen systeem structureert, kan het zijn dat je al deze lagen of misschien maar drie gebruikt, maar daar komen we later op terug. Laten we eerst elke laag afzonderlijk bespreken, zodat je hun rol in de IoT-platformarchitectuur kunt begrijpen.

Perceptie (Sensor) Laag

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

Dit betekent dat de perceptielaag van je IoT-architectuur dingen kan bevatten zoals camera's, sensoren, slimme gadgets, gezondheidsmachines, enzovoort. Dit is een essentiële laag, wat betekent dat er geen architectonische opstelling mogelijk is zonder deze. Uiteindelijk zijn dit de IoT-elementen; je kunt 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 maakt gebruik van transport- en encryptieprotocollen om een stabiele en betrouwbare overdracht te garanderen. De 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 faalpunt heeft, maar ook ervoor zorgen dat allerlei apparaten gemakkelijk in het ecosysteem kunnen worden opgenomen.

Gegevensverwerkingslaag

De naam spreekt voor zich, aangezien dit de laag van tools is 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, eenvoudig wijzigingen door te voeren en vervolgens inzichten te genereren om verdere groei te waarborgen.

Deze laag omvat ook gegevensopslag, zoals cloudomgevingen, datalakes en on-premise servers.Het is van vitaal belang om dit niveau van uw IoT-platformarchitectuur te beveiligen, aangezien hier alle gevoelige informatie zal worden opgeslagen. Beveiliging is vanzelfsprekend belangrijk voor het hele systeem, maar het “begint” hier en breidt zich naar buiten uit.

Toepassingslaag

Dit is het gebruikersgerichte deel van de architectuur van het Internet of Things, dat betrekking heeft op de interfaces die mensen gebruiken om apparaten te bedienen en hun acties gemakkelijk te volgen. Deze kunnen specifiek voor uw onderneming worden ontwikkeld om interne toegang tot het spreekwoordelijke bedieningspaneel te waarborgen. Als u echter in de verkoop van IoT-apparaten zit, kunt u twee aparte toepassingen hebben, één voor klanten en één voor de beheerder.

De beheerder-app kan complex zijn, aangezien deze fungeert als het centrum van de IoT-architectuur, waarmee u specifieke routines voor apparaten kunt instellen en automatiseringsregels kunt aanpassen. Het is het enige dat u nodig hebt om uw hele 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 gegevensverwerkingslaag is deze laag van de IoT-architectuur volledig gewijd aan het omzetten van de verzamelde informatie in zakelijke inzichten. Het omvat meestal dashboards die gevisualiseerde analyses en rapporten tonen die zijn samengesteld uit uw operaties. Dit is alleen mogelijk dankzij de verwerking die op het niveau hierboven wordt gedaan, die daarop voortbouwt.

De verwevenheid van verschillende lagen in uw architectuur van IoT maakt dingen gestroomlijnder en zorgt voor een gemakkelijke controle van de gegevens. Als u ervoor kiest om de bedrijfslaag te hebben, wat de meeste bedrijven waarschijnlijk zullen doen, zorg er dan voor dat deze is verbonden met de benodigde API's.

Edge- en Fog Computing-laag

Deze laag van de IoT-architectuur is nodig wanneer uw bedrijf opschaalt, wat resulteert in hoge latentie, die de gegevensverwerking en -reacties vertraagt. Apparaten met edge-capaciteit sturen gegevenspakketten door voor snelle en efficiënte verwerking. Deze worden geleverd aan knooppunten die dichtbij het systeem staan, wat de latentie aanzienlijk vermindert.

Edge-capabele apparaten in een IoT-architectuur kunnen ook automatisch rapporten sturen als er een anomalie optreedt, evenals processen stopzetten die de neiging hebben het systeem te verstoren. Bovendien zijn IoT-apparaten met edge-capaciteit zeer compatibel, wat het eenvoudiger maakt om uw bedrijfsecosysteem uit te breiden.

Beveiligingslaag

Dit aspect van de architectuur van IoT gaat over het veilig houden van uw onderneming en data, wat betekent dat er meerdere tools moeten worden gebruikt om de beveiliging te verbeteren. U kunt bijvoorbeeld zowel asymmetrische als symmetrische encryptie gebruiken, waarbij de eerste is voorbehouden aan de meest gevoelige gegevens.

Uw beveiligingsplan moet ook verschillende benaderingen omvatten voor alles, van de apparaten zelf tot de cloudomgeving en de verbinding tussen hen. Dingen zoals de implementatie van het TLS-protocol zijn nu standaard, bijvoorbeeld.

Er zijn twee typische benaderingen van de IoT-architectuur die het meest gezien worden in bedrijven.We zullen beide bekijken en wat perspectief op elk bieden, zodat je de keuze kunt maken die het beste bij jouw operaties past.

Inzicht in de Drie-Laagse IoT-architectuur: Structuur en Beveiligingsuitdagingen

Dit is misschien 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, de protocollen die ze verbinden en de toepassingen die de apparaten bedienen gebruikt. Het is een eenvoudig systeem, wat de belangrijkste kracht ervan is - je kunt het relatief eenvoudig opzetten en onderhouden, met minder tijd en geld aan architectuur besteden.

Echter, eenvoud betekent ook dat het waardevolle analytische kracht mist en niet echt goed opschaalt. Dit maakt dit model een goede eerste keuze. Het moet echter worden uitgebreid naarmate je bedrijf groeit en nieuwe hoogten bereikt. Het mist ook de extra lagen van beveiliging en edge computing, waardoor het minder veilig is om te gebruiken en de operaties kan vertragen.

Verkennen van de Vijf-Laagse IoT-architectuur en de Voordelen ervan

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

Dit gebeurt doorgaans wanneer een onderneming haar operaties wil optimaliseren en hoopt dat de extra inzichten van de verwerkings- en bedrijfslagen dat zullen bieden. Die benadering is niet slecht, vooral omdat je het kunt gebruiken om je koers uit te zetten en je dan op beveiliging te concentreren.

Over het algemeen, wanneer we het hebben over IoT-architectuur en extra lagen, moet je een schatting maken van kosten versus waarde voor elke nieuwe laag die je wilt. Als resultaat hiervan ontdek je meestal dat te veel lagen afnemende rendementen creëren. Terwijl een vijf-laagse structuur voldoende voordelen biedt zonder de architectuur te veel te compliceren, waardoor het een behoorlijk solide keuze blijft.

De grote verscheidenheid aan IoT-setup en het uitgebreide assortiment 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 je inspanningen.

Slimme Steden en IoT

Het bouwen van een IoT-architectuur op stadsbreed niveau kan een uitdaging zijn, maar het is een zeer belonend project dat alle bewoners ten goede komt. Smart verkeerslichten kunnen bijvoorbeeld worden ingesteld om gegevens van verkeerssensoren te meten om hun licht efficiënter te veranderen, waardoor verkeersopstoppingen worden geëlimineerd.Alternatief kunnen afvalbeheersbedrijven sensoren gebruiken om te bepalen wanneer ophalen moet plaatsvinden. Als gevolg daarvan functioneren steden als geheel optimaler en bieden ze betere diensten.

Gezondheidszorg en IoT

Medische IoT-architectuur omvat doorgaans apparaten zoals wearables om patiëntgegevens te verzamelen en machines voor ondersteunde levensstijl die automatisch hun prestaties aanpassen aan de gebruiker. De belangrijkste gebruiksgevallen draaien om het toegankelijker en preciezer maken van zorg op afstand, evenals het afstemmen van de diensten op de patiënten.

Landbouw en IoT

In de landbouw kan het gebruik van IoT-architectuur en AI helpen de staat van de grond te beoordelen, erosie aan te pakken en gewassen te surveilleren. Hierdoor kunnen boeren ervoor zorgen dat hun oogst niet faalt, gevaarlijke microben detecteren en de kwaliteit van hun gewassen als geheel verbeteren.

Industriële IoT en Productie

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

Slimme Huizen en IoT

De klimaatbewuste wereld van vandaag stimuleert het gebruik van IoT-architectuur in slimme huizen voor energie-efficiëntie, waarbij de ecologische voetafdruk van een huishouden wordt geminimaliseerd. Bovendien kunnen IoT-apparaten afstandsbedieningen voor verlichting, entertainment-systemen en apparaten mogelijk maken. Bovendien zijn spraakassistenten nu vrij gebruikelijk geworden.

Als uw bedrijf professionele begeleiding nodig heeft bij het ontwerpen van IoT-architectuur, kan ons IoT-ontwikkelingsteam helpen met architectuurplanning, platformselectie en implementatie.

Het bouwen van de perfecte IoT-architectuur is gemakkelijker wanneer u een betrouwbaar, beproefd platform gebruikt om uw systeem te ondersteunen. Hier zijn enkele tips voor het kiezen van een platform dat aan uw behoeften voldoet.

Overzicht van Populaire IoT-platforms

De meest gebruikte platforms voor IoT-architectuur zijn ook de platforms waarvan de meeste bedrijven bekend zijn vanuit hun werk met cloudomgevingen. Dat betekent dat de belangrijkste spelers zijn:

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

De laatste platforms zijn opmerkelijk omdat ze zich richten op meer specifieke gebruiksgevallen, waarbij Particle zich richt op edge computing, wat geweldig is voor snel opschalende 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

Het belangrijkste dat uw keuze moet bepalen, is het doel van uw IoT-architectuur. We hebben al aangetoond dat ThingWorx is afgestemd op productiebedrijven, maar dat is niet alles. Afhankelijk van de omvang van uw operaties en de industrie, wilt u misschien kiezen voor een platform dat aanzienlijke opschalingcapaciteiten of tools biedt die speciaal zijn ontworpen voor bijvoorbeeld medische hardware.

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

De 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 misschien een enigszins optimistische kijk is. Toch zal de naadloze, laaglatente verbinding die 6G kan bieden zeker een gamechanger zijn.

Een andere spannende ontwikkeling die de toekomst van IoT zal veranderen, zijn reconfigureerbare intelligente oppervlakken (RIS). Deze fungeren als hoogwaardige transmissie-antennes en zorgen voor een stabiele verbinding tussen apparaten, zelfs wanneer ze zich met hoge snelheden bewegen of gebieden met een lage dekking binnenkomen.

Tenslotte betekent de verspreiding van beschikbare satelliet- en luchte-integrated netwerken (SAIN) dat de architectuur binnenkort aanzienlijke veranderingen kan ondergaan. Het gebruik van satellieten om het signaal gaande te houden, elimineert de noodzaak voor veel van de complexere transportlaagopstellingen, waardoor de kosten van de architectuur worden verlaagd.

De afgelopen jaren was WiFi essentieel voor iedereen die op zoek was naar een betrouwbare en veilige IoT-architectuur, aangezien het gebruik van openbare 5G in wezen betekende dat dataveiligheid werd ingeruild 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 een te complexe implementatie te ondervinden, maakt het een haalbare keuze voor IoT-communicatie. Dit vergroot uw internetdekking enorm en versnelt het terwijl de latentie laag blijft. Voor nu is het misschien nog niet overal beschikbaar, maar deze voordelen zullen privé 5G zeker standaard maken.

Dit sluit onze gids af over de IoT-structuur en hoe deze effectief te implementeren, evenals enkele van onze observaties over de toepasbaarheid ervan in verschillende industrieën. Met deze kennis zou u in staat moeten zijn om de juiste aanpak te vinden voor het integreren van deze technologie in uw bedrijf.

Echter, we staan altijd open om een beetje extra hulp te bieden aan degenen die dat willen.

JetBase heeft inmiddels meer dan een decennium besteed aan het bieden van op maat gemaakte ontwikkeling en adviesdiensten aan bedrijven die nieuwe hoogtes willen bereiken. Ons expertise team kan uw IoT-systeemarchitectuur ontwerpen en opzetten, complexe, verweven verbindingen bouwen en dataverwerking unificeren. Met uw eigen ecosysteem zullen we u adviseren over de optimale manier om IoT in uw dagelijkse operaties te gebruiken.

Klaar om IoT-architectuur voor uw bedrijf te implementeren? Krijg begeleiding van onze IoT-ontwikkelingsexperts die oplossingen hebben geïmplementeerd in de gezondheidszorg, logistiek, productie en detailhandel.