Vad är IoT-arkitektur och varför är det viktigt?

Tekniska diskussioner idag har ofta två huvudaspekter: de ekonomiska möjligheterna de erbjuder och den optimering de kan ge. I båda avseenden är Internet of Things (IoT) ett massivt ämne, vilket bevisas av McKinseys uppskattning av dess värde att vara mellan $5 och $12 biljoner år 2030. Samma rapport noterar den stora potentialen av IoT-arkitektur inom tillverkning och hälso- och sjukvård.

Med dessa punkter i åtanke vill vi erbjuda dig en djupgående titt på betydelsen av IoT-arkitektur, bryta ner dess lager och hjälpa dig att välja rätt plattform. Vår artikel kommer också att ge viss insikt i hur IoT kan gynna urbanism, hälso- och sjukvård och jordbruk. Kort sagt, detta kommer att vara en fullständig dissektion av IoT som verktyg och en introduktion till hur du kan dra nytta av det.

Den samma rapport vi nämnde ovan påpekar också att vissa företag har haft svårt att kapitalisera på IoT i sin verksamhet. Detta kan bero på bristande fokus på denna transformativa teknik, som kan vara utmanande att förstå fullt ut. Låt oss börja enkelt och definiera vad Internet of Things-arkitektur är och vad den består av.

Så, IoT-arkitektur för nybörjare: det är strukturen och typerna av anslutningar mellan dina olika IoT-enheter. Detta innebär själva enheterna, protokollen som flyttar och bearbetar data, transportverktygen och applikationerna som kontrollerar enheterna. Det diskuteras vanligtvis i termer av lager, som vi kommer att tala om nedan, och hur de interagerar.

Enligt statistik finns det hela 18,8 miljarder IoT-enheter världen över, vilket innebär att det finns åtminstone miljontals företag som använder IoT-arkitekturen. Oavsett hur många varje företag använder, behöver de fortfarande strukturera sitt ekosystem för att optimera dem.

Populariteten av IoT är knappast förvånande, med tanke på att det har funnits sedan förra seklet och har haft gott om tid att växa och utvecklas. Numera täcker det viktiga användningsområden som kontroll av gröd-tillväxt och förbättring av kundupplevelsen i smarta tjänstesystem, bland annat. Denna mångsidighet håller IoT relevant, och flexibel IoT-arkitektur möjliggör mer experimentering när det behövs.

För ett stort exempel, bara ta en titt på Amazon automatisering och strömlinjeformning av sina uppfyllnadscenter, några av de mest trafikerade lagren på planeten, som använder AI och IoT-nätverksarkitektur. Denna kombination gör att de kan övervaka prestanda effektivt, kontrollera verksamheten på distans och minimera all stilleståndstid i centren. Låter ganska bra, eller hur? Låt oss kika på IoT-arkitekturens lager för att se hur du kan göra detsamma.

Även om företag kan förändra IoT-arkitekturen för att passa sina behov, involverar den typiska konfigurationen några av dessa standardlager:

Beroende på hur du strukturerar ditt eget system kan du komma att använda alla dessa eller så få som tre, men det är något vi kommer att ta upp senare. Först, låt oss prata om varje lager separat så att du kan förstå deras roll i IoT-plattformsarkitekturen.

Perception (Sensing) Layer

Ett annat mycket beskrivande namn för detta lager är enhetlagret. Det beskriver det ganska bra - det är sortimentet av IoT-aktiverade prylar och mekanismer som du har och behöver koppla upp.

Detta innebär att perceptionslagret av din IoT-arkitektur kan inkludera saker som kameror, sensorer, smarta prylar, vårdmaskiner osv. Detta är ett viktigt lager, vilket betyder att det inte finns någon arkitekturell uppsättning utan det. Trots allt är dessa IoT-element, du kan inte bygga något för dem om de inte ingår.

Connectivity (Network/Transport) Layer

Anslutning är det andra viktiga lagret, som tillhandahåller verktygen för dataöverföring och delning mellan dina IoT-enheter och andra element i ditt ekosystem. Det använder transport- och krypteringsprotokoll för att säkerställa stabila, pålitliga överföringar. Transporten kan ske via ditt lokala WiFi eller mobilnät 5G eller till och med Bluetooth, om enheterna är grupperade tillsammans.

Det är viktigt att notera att din anslutning till IoT-systemarkitektur kan och bör involvera en mängd olika transportmetoder. På så sätt kan du inte bara etablera ett flexibelt system som inte har en enda felpunkt utan också säkerställa att alla typer av enheter enkelt kan passa in i ekosystemet.

Data Processing Layer

Namnet förklarar sig självt här, eftersom detta är lagret av verktyg som samlar och bearbetar data som genereras av ditt IoT-nätverk. Det gör det möjligt för företag att analysera prestanda hos sitt ekosystem, enkelt genomföra förändringar och därefter generera insikter för att säkerställa fortsatt tillväxt.

Detta lager innebär också datalagring, såsom molnmiljöer, datalager och lokala servrar.Det är viktigt att säkra denna nivå av din IoT-plattformsarkitektur, eftersom det är där all känslig information kommer att finnas. Säkerhet är uppenbarligen viktigt för hela systemet, men det "börjar" här och expanderar utåt.

Applikationslager

Detta är den användarvänliga delen av Internet of Things-arkitekturen, som relaterar till gränssnitt som människor använder för att kontrollera enheter och enkelt spåra deras åtgärder. Dessa kan utvecklas specifikt för ditt företag för att säkerställa intern åtkomst till den berömda kontrollpanelen. Alternativt, om du är i affärerna med att sälja IoT-enheter, kan du ha två separata applikationer, en för kunder, en för administratörer.

Admin-appen kan vara komplex, eftersom den fungerar som centrum för IoT-arkitekturen, vilket gör att du kan ställa in specifika rutiner som enheter ska följa och justera automatiseringsregler. Det är den enda saken du behöver för att justera hela ditt nätverk i farten. Därför är det det sista av de tre väsentliga lagren för arkitekturen av IoT.

Affärslager

Komplementärt till databehandlingslagret är detta lager av IoT-arkitektur helt och hållet ägnat åt att omvandla den insamlade informationen till affärsintelligens. Det inkluderar vanligtvis instrumentpaneler som visar visualiserad analys och rapporter sammanställda från dina operationer. Detta är endast möjligt tack vare bearbetningen som görs på nivån ovanför, som bygger på den.

Sammanflätningen av olika lager i din IoT-arkitektur gör saker mer strömlinjeformade och möjliggör enkel kontroll av datan. Om du väljer att ha affärslagret, vilket de flesta företag troligtvis kommer att göra, se till att det är kopplat till de nödvändiga API:erna.

Edge- och Fog Computing-lager

Detta lager av IoT-arkitektur behövs när ditt företag växer, vilket resulterar i hög latens som saktar ner databehandling och svar. Enheter med edge-kapabilitet skickar över datapaket för snabb och effektiv bearbetning. Dessa levereras till noder som ligger nära i systemet, vilket minskar latensen avsevärt.

Edge-aktiverade enheter i en IoT-arkitektur kan också automatiskt skicka rapporter om en avvikelse inträffar, samt stoppa processer som verkar driva systemet ur kurs. Dessutom är IoT-enheter med edge-kapabilitet mycket kompatibla, vilket gör det enklare att växa ditt företags ekosystem.

Säkerhetslager

Denna aspekt av IoT-arkitekturen handlar om att hålla ditt företag och data säkra, vilket innebär att använda flera verktyg för att stärka säkerheten. Till exempel kan du använda både asymmetrisk och symmetrisk kryptering, där den förstnämnda reserveras för den mest känsliga datan.

Din säkerhetsplan bör också involvera olika tillvägagångssätt för allt från enheterna själva till molnmiljön och anslutningen mellan dem. Saker som TLS-protokollimplementering är nu standard, till exempel.

Det finns två typiska IoT-arkitekturmetoder som oftast ses i företag.Vi kommer att titta på dem båda och erbjuda lite perspektiv på varje så att du kan välja den som passar dina verksamheter bäst.

Förstå den tre-lagers IoT-arkitekturen: Struktur och säkerhetsutmaningar

Detta är kanske det mest rättframma tillvägagångssättet för IoT-arkitektur som fortfarande fungerar. Den består av tre kärnlager, som är:

Det betyder att du enbart använder dina IoT-enheter, protokollen som kopplar ihop dem och applikationerna som styr enheterna. Det är ett enkelt system, vilket är dess främsta styrka - du kan sätta upp det och underhålla det med relativ lätthet, vilket gör att du lägger mindre tid och pengar på arkitekturen.

Men enkelhet innebär också att det saknar värdefull analyskraft och verkligen inte lämpar sig så bra för skalning. Detta gör att denna modell är ett bra initialt val. Men den måste utvidgas när ditt företag växer och når nya höjder. Den saknar också de extra lagren av säkerhet och edge computing, vilket gör den mindre säker att använda och kan sakta ner operationerna.

Utforska den fem-lagers IoT-arkitekturen och dess fördelar

Den fem-lagers IoT-arkitekturen erbjuder lite mer flexibilitet, och du kan själv bestämma vilka två lager som ska utvidga det mer glest tre-lagers alternativet. Vi rekommenderar vanligtvis att lägga till säkerhet och databehandling, även om vissa företag väljer ett affärslager istället.

Detta görs vanligtvis när ett företag vill optimera sina verksamheter och hoppas att de tillagda insikterna från bearbetnings- och affärslagerna kommer att ge just det. Den typen av tillvägagångssätt är inte dåligt, särskilt eftersom du kan använda det för att ställa in din kurs och sedan fokusera på säkerhet.

Generellt sett, när man pratar om IoT-arkitektur och extra lager, behöver du göra en kostnads- kontra värdebetraktelse för varje nytt lager du vill ha. Som ett resultat av detta kommer du vanligtvis att upptäcka att för många lager ger minskande avkastning. Medan en fem-lagers struktur erbjuder tillräckligt med fördelar utan att komplicera arkitekturen för mycket, vilket gör det till ett ganska solidt val.

Den stora variationen av IoT-setup och det omfattande utbudet av enheter som finns på marknaden gör dem tillämpliga i många olika fall. Denna sektion kommer att fokusera på hur IoT kan transformera olika nischer och ge värde i utbyte mot dina ansträngningar.

Smart Cities och IoT

Att bygga IoT-arkitektur i en stad-i-storlek kan vara en utmaning, men det är ett mycket belönande projekt som gynnar alla invånare. Till exempel kan smarta trafikljus ställas in för att mäta data från trafiksensorer för att ändra sitt ljus mer effektivt, vilket eliminerar trafikstockningar.Alternativt kan avfallshanteringsföretag använda sensorer för att avgöra när hämtningar ska ske. Som ett resultat fungerar städer som helhet mer optimalt och levererar bättre tjänster.

Vård och IoT

Medicinsk IoT-arkitektur involverar vanligtvis enheter som bärbara apparater för att samla in patientdata och assistanssystem som automatiskt justerar sin prestanda till användaren. De centrala användningsområdena fokuserar på att göra vård på distans mer tillgänglig och precis, samt att skräddarsy tjänsterna till patienterna.

Jordbruk och IoT

Inom jordbruksområdet kan användningen av IoT-arkitektur och AI hjälpa till att bedöma jordens tillstånd, ta itu med erosion och övervaka grödor. Som ett resultat kan bönder säkerställa att deras skörd inte misslyckas, upptäcka farliga mikrober och förbättra kvaliteten på sina grödor överlag.

Industriell IoT och tillverkning

Kanske är det mest typiska området för IoT-arkitektur inom tillverkningsvärlden, eftersom automatiserade monteringslinjer och beställningssystem är beroende av sensorer och smarta enheter. Dessa saker, tillsammans med IoT-drivna analyser och fjärrkontroller, gör industriellt arbete mer effektivt.

Smarta hem och IoT

Dagens klimatmedvetna värld uppmuntrar användningen av IoT-arkitektur i smarta hem för att öka energieffektiviteten och minimera ett hushålls miljöpåverkan. Dessutom kan IoT-enheter möjliggöra fjärrkontroller för belysning, underhållningssystem och apparater. Dessutom har röstassistenter blivit ganska vanliga.

Om ditt företag behöver professionell vägledning om design av IoT-arkitektur, kan vårt IoT-utvecklingsteam hjälpa till med planering av arkitektur, val av plattform och implementering.

Att bygga den perfekta IoT-arkitekturen är enklare när du använder en pålitlig, beprövad plattform för att stärka ditt system. Här är några tips för att välja en plattform som passar dina behov.

Översikt över populära IoT-plattformar

De vanligast använda plattformarna för IoT-arkitektur är också de som de flesta företag känner till från sitt arbete med molnmiljöer. Det innebär att de främsta aktörerna är:

Dessa teknikjättar erbjuder sina tjänster som AWS IoT Analytics eller Azure IoT Edge, vilket förstärks av de betydande resurser de har och banbrytande teknologier. Men dessa är inte de enda alternativen du har, eftersom mindre kända plattformar finns, såsom Particle och ThingWorx IIoT.

De senare plattformarna är anmärkningsvärda för att rikta sig till mer specifika användningsområden, där Particle fokuserar på edge computing, vilket är bra för företag som växer snabbt.

Under tiden tillhandahåller ThingWorx tjänster för industriella företag som specialiserar sig på tillverkning av IoT-enheter.

Viktiga faktorer att överväga när du väljer en plattform

Det viktigaste som bör definiera ditt val är syftet med din IoT-arkitektur. Vi har redan påpekat att ThingWorx är skräddarsytt för tillverkningsföretag, men det är inte allt. Beroende på omfattningen av din verksamhet och branschen, kan du vilja välja en plattform som erbjuder stora skalningsmöjligheter eller verktyg som är designade för till exempel medicinsk hårdvara.

Det är också avgörande att tänka på säkerhet, vilket stora plattformar sannolikt har en fördel i jämförelse med mindre plattformar. På liknande sätt kommer de flesta företag vilja ha viss flexibilitet från den valda plattformen. Sådana saker som anpassade widgets kan hjälpa till att ställa in effektiva pipelines och anpassa tjänsten till ovanliga enheter, inklusive äldre enheter.

Nuvarande prognoser för nya trender inom IoT-arkitektur inkluderar förstås den oundvikliga ankomsten av 6G. Viss forskning tyder på att IoT-nätverk kommer att kunna nå alla platser år 2030, även om detta kan vara en något optimistisk syn. Ändå kommer den sömlösa, låg-latensanslutning som 6G kan erbjuda säkert att vara en spelväxlare.

En annan spännande utveckling som borde förändra framtiden för IoT är omkonfigurerbara intelligenta ytor (RIS). Dessa fungerar som högkvalitativa transmissionsantennor, vilket säkerställer en stabil anslutning mellan enheter även när de rör sig i höga hastigheter eller går in i områden med låg täckning.

Slutligen innebär spridningen av satellit- och flygintegrerade nätverks (SAIN) tillgänglighet att arkitekturen snart kan genomgå betydande förändringar. Att använda satelliter för att upprätthålla signalen eliminerar behovet av många av de mer komplexa transportlagersystemen, vilket sänker kostnaden för arkitekturen.

Under de senaste åren har WiFi varit avgörande för alla som sökt pålitlig och säker IoT-arkitektur, eftersom användningen av offentlig 5G i stort sett innebar att man bytte data säkerhet mot hastighet. Men de senaste förbättringarna av URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) har förändrat saker drastiskt.

Möjligheten att sätta upp ett privat 5G-nätverk utan att ådra sig betydande kostnader eller drabbas av alltför komplex implementering gör det till ett livskraftigt val för IoT-kommunikation. Detta ökar kraftigt din internet täckning och ökar hastigheten samtidigt som latensen hålls låg. För nu kanske det ännu inte är helt utbrett, men dessa typer av fördelar kommer säkert att göra privat 5G till standard.

Detta avslutar vår guide till IoT-struktur och hur man implementerar den effektivt, samt några av våra observationer om dess tillämpning inom olika branscher. Med denna kunskap bör du kunna hitta rätt tillvägagångssätt för att integrera denna teknik i ditt företag.

Men vi är alltid öppna för att erbjuda lite mer hjälp till dem som vill ha det.

JetBase har nu tillbringat över ett decennium med att erbjuda skräddarsydd utveckling och konsulttjänster till företag som söker nya höjder. Vårt expertteam kan utforma och etablera din IoT-systemarkitektur, bygga komplexa, sammanflätade kopplingar och förena databehandling. Med ditt eget ekosystem kommer vi att rådgöra dig om det optimala sättet att använda IoT i din dagliga verksamhet.

Redo att implementera IoT-arkitektur för ditt företag? Få vägledning från våra IoT-utvecklingsexperter som har implementerat lösningar inom hälsovård, logistik, tillverkning och detaljhandel.