مفاهيم IoT ومركز Azure IoT

  • مقالة

إنترنت الأشياء (IoT) عبارة عن شبكة من الأجهزة المادية التي تتصل بالأجهزة والخدمات الأخرى وتتبادل معها عبر الإنترنت أو أي شبكة أخرى. يوجد حالياً أكثر من عشرة مليارات جهاز متصل في العالم ويتم إضافة المزيد كل عام. يمكن توصيل أي شيء يمكن تضمينه مع أداة الاستشعارات والبرامج الضرورية عبر الإنترنت.

Azure IoT Hub هي خدمة مُدارة مستضافة في السحابة تعمل كمركز مراسلة مركزي للاتصال بين تطبيق IoT والأجهزة المتصلة به. يمكنك توصيل ملايين الأجهزة وحلولها الخلفية بشكل موثوق فيه وآمن. يمكن توصيل أي جهاز تقريباً بـ IoT Hub.

يتم دعم العديد من أنماط المراسلة، بما في ذلك التتبع من جهاز إلى سحابة، وتحميل الملفات من الأجهزة، وطرق الطلب-الرد للتحكم في أجهزتك من السحابة. يدعم IoT Hub أيضاً المراقبة لمساعدتك في تتبع إنشاء الجهاز واتصالات الجهاز وفشل الجهاز.

يتسع مركز IoT ليشمل ملايين الأجهزة المتصلة في وقت واحد وملايين الأحداث في الثانية لدعم أحمال عمل IoT الخاصة بك. لمزيد من المعلومات حول قياس IoT Hub، راجع قياس IoT Hub. لمعرفة المزيد حول مستويات الخدمة التي يقدمها IoT Hub، راجع صفحة الأسعار.

يمكنك دمج مركز IoT مع خدمات Azure الأخرى لإنشاء حلول كاملة وشاملة. على سبيل المثال، يمكنك استخدام:

  • Azure Event Grid لتمكين عملك من التفاعل بسرعة مع الأحداث الهامة بطريقة موثوق بها، وقابلة للتوسع، وآمنة.

  • Azure Logic Apps للتنفيذ التلقائي فيما يخص العمليات التجارية.

  • Azure Machine Learning لإضافة التعلم الآلي ونماذج الذكاء الاصطناعي إلى حلك.

  • Azure Stream Analytics لتشغيل الحسابات التحليلية في الوقت الحقيقي على تدفق البيانات من أجهزتك.

تستخدم تطبيقاتIoT Central مراكز IoT متعددة كجزء من بنيتها الأساسية المرنة والقابلة لتغيير الحجم.

يحتوي كل اشتراك في Azure على حدود حصص افتراضية سارية لمنع إساءة استخدام الخدمة. ويمكن أن تؤثر هذه الحدود على نطاق حل IoT. الحد الحالي على أساس الاشتراك الواحد هو 50 مركز IoT لكل اشتراك. يمكنك طلب زيادات في الحصة عن طريق الاتصال بالدعم. لمزيد من المعلومات، راجع حصص IoT Hub والتقييد. لمزيد من المعلومات حول حدود الحصة النسبية، راجع إحدى المقالات التالية:

أجهزة إنترنت الأشياء

تختلف أجهزة إنترنت الأشياء عن الأجهزة العميلة الأخرى مثل المتصفحات وتطبيقات الأجهزة المحمولة. على وجه التحديد، أجهزة إنترنت الأشياء:

  • غالباً ما تكون أنظمة مضمنة من دون مشغل بشري.
  • يمكن توزيعها في المواقع البعيدة حيث يكون الوصول المادي مكلفاً.
  • قد لا يمكن الوصول إليه إلا من خلال النهاية الخلفية للحل.
  • قد تكون لديها طاقة محدودة وموارد معالجة.
  • قد يكون اتصال الشبكة متقطعاً أو بطيئاً أو مكلفاً.
  • قد تحتاج إلى استخدام بروتوكولات تطبيق خاصة أو مخصصة أو خاصة بالصناعة.

هوية الجهاز والمصادقة

يحتوي كل مركز IoT على سجل هوية يخزن معلومات حول الأجهزة والوحدات المسموح لها بالاتصال بها. قبل توصيل جهاز أو وحدة نمطية، يجب أن يكون هناك إدخال لهذا الجهاز أو الوحدة النمطية في سجل هوية مركز إنترنت الأشياء. يصادق جهاز أو وحدة نمطية مع IoT Hub استناداً إلى معلومات تسجيل الدخول المخزنة في سجل الهوية.

نحن ندعم طريقتين للمصادقة بين الجهاز ومركز إنترنت الأشياء. يمكنك استخدام المصادقة المستندة إلى رمز SAS أو مصادقة شهادة X.509.

توفر طريقة رمز SAS المصادقة لكل مكالمة يتم إجراؤها بواسطة الجهاز إلى IoT Hub من خلال ربط المفتاح المتماثل بكل مكالمة. تسمح مصادقة X.509 بمصادقة جهاز إنترنت الأشياء في الطبقة المادية كجزء من إنشاء اتصال قياسي لأمان طبقة النقل (TLS). يتم تحديد الاختيار بين الطريقتين بشكل أساسي من خلال مدى الأمان الذي يجب أن تكون عليه مصادقة الجهاز، وتوافر التخزين الآمن على الجهاز (لتخزين المفتاح الخاص بشكل آمن).

يمكنك إعداد العديد من الأجهزة وتوفيرها في نفس الوقت باستخدام خدمة توفير جهاز IoT Hub.

اتصال الجهاز

بعد تحديد طريقة المصادقة الخاصة بك، يتم تأمين اتصال الإنترنت بين جهاز IoT وIoT Hub باستخدام معيار أمان طبقة النقل (TLS). يدعم Azure IoT TLS 1.2 وTLS 1.1 وTLS 1.0 بهذا الترتيب. يتم توفير دعم TLS 1.0 للتوافق مع الإصدارات السابقة فقط. تحقق من دعم TLS في IoT Hub لمعرفة كيفية تكوين المركز الخاص بك لاستخدام TLS 1.2، والذي يوفر أقصى درجات الأمان.

عادة، ترسل أجهزة إنترنت الأشياء القياس عن بعد من أدوات الاستشعار إلى الخدمات الخلفية في السحابة. ومع ذلك، هناك أنواع أخرى من الاتصالات ممكنة، مثل خدمة خلفية ترسل أوامر إلى أجهزتك. تتضمن بعض الأمثلة على أنواع الاتصال المختلفة ما يلي:

  • شاحنة تبريد ترسل درجة الحرارة كل 5 دقائق إلى IoT Hub.
  • خدمة خلفية ترسل أمراً إلى جهاز لتغيير التردد الذي يرسل به التتبع عن بُعد للمساعدة في تشخيص مشكلة.
  • جهاز يراقب مفاعل دفعي في مصنع كيميائي، يرسل تنبيهاً عندما تتجاوز درجة الحرارة قيمة معينة.

بيانات تتبع استخدام الجهاز

يمكن أن تتضمن أمثلة القياس عن بُعد المستلمة من الجهاز بيانات أداة الاستشعار مثل السرعة أو درجة الحرارة أو رسالة خطأ مثل حدث مفقود أو رسالة معلومات للإشارة إلى أن الجهاز في حالة صحية جيدة. ترسل أجهزة إنترنت الأشياء الأحداث إلى أحد التطبيقات لاكتساب الأفكار. قد تتطلب التطبيقات مجموعات فرعية محددة من الأحداث للمعالجة أو التخزين عند نقاط نهاية مختلفة.

خصائص الجهاز

يمكن قراءة الخصائص أو تعيينها من IoT Hub ويمكن استخدامها لإرسال إعلامات عند اكتمال الإجراء. مثال على خاصية معينة على الجهاز هو درجة الحرارة. يمكن أن تكون درجة الحرارة خاصية قابلة للكتابة يمكن تحديثها على الجهاز أو قراءتها من مستشعر درجة الحرارة المرفق بالجهاز.

يمكنك تمكين الخصائص في IoT Hub باستخدام الأجهزة المزدوجة أو التوصيل والتشغيل.

لمعرفة المزيد حول الاختلافات بين توائم الجهاز وPlug and Play، راجع التوصيل والتشغيل.

أوامر الجهاز

مثال على الأمر هو إعادة تشغيل الجهاز. يقوم IoT Hub بتنفيذ الأوامر من خلال السماح لك باستدعاء طرق مباشرة على الأجهزة. تمثل الطرق المباشرة تفاعلاً بين الطلب والرد مع جهاز مشابه لاستدعاء HTTP من حيث أنها تنجح أو تفشل على الفور (بعد انتهاء مهلة يحددها المستخدم). هذا النهج مفيد للسيناريوهات التي يكون فيها مسار الإجراء الفوري مختلفاً تبعاً لما إذا كان الجهاز قادراً على الاستجابة.

العمل على بيانات الجهاز

يمنحك IoT Hub القدرة على فتح قيمة بيانات جهازك مع خدمات Azure الأخرى حتى تتمكن من التحول إلى حل المشكلات التنبئي بدلاً من الإدارة التفاعلية. قم بتوصيل مركز IoT الخاص بك بخدمات Azure الأخرى للقيام بالتعلم الآلي والتحليلات والذكاء الاصطناعي للعمل على البيانات في الوقت الحقيقي وتحسين المعالجة واكتساب نتائج تحليلات أعمق.

ملاحظة

لا يقوم Azure IoT Hub بتخزين بيانات العميل أو معالجتها خارج المنطقة الجغرافية حيث تقوم بنشر مثيل الخدمة. لمزيد من المعلومات، راجع النسخ المتماثل عبر المناطق في Azure.

تجمع نقطة النهاية المدمجة بيانات الجهاز افتراضياً

تجمع نقطة النهاية المضمنة البيانات من جهازك افتراضياً. يتم جمع البيانات باستخدام نمط استجابة الطلب عبر نقاط نهاية أجهزة إنترنت الأشياء المخصصة، وهي متاحة لمدة أقصاها سبعة أيام، ويمكن استخدامها لاتخاذ إجراءات على الجهاز. فيما يلي البيانات المقبولة بواسطة نقطة نهاية الجهاز:

  • إرسال رسائل من جهاز إلى سحابة.
  • تلقي الرسائل من السحابة إلى الجهاز.
  • بدء تحميل الملف.
  • استرجاع وتحديث خصائص الجهاز المزدوجة.
  • تلقي طلبات أسلوب المباشر.

لمزيد من المعلومات حول نقاط نهاية IoT Hub، راجع نقاط نهاية دليل IoT Hub Dev

يرسل توجيه الرسائل البيانات إلى نقاط النهاية الأخرى

يمكن أيضاً توجيه البيانات إلى خدمات مختلفة لمزيد من المعالجة. مع توسع حل إنترنت الأشياء، يختلف أيضاً عدد الأجهزة وحجم الأحداث وتنوع الأحداث والخدمات المختلفة. من الضروري وجود طريقة مرنة وقابلة لتغيير الحجم ومتسقة وموثوقة لتوجيه الأحداث لخدمة هذا النمط. بمجرد إنشاء مسار الرسالة، تتوقف البيانات عن التدفق إلى نقطة النهاية المضمنة ما لم يتم تكوين مسار احتياطي. للحصول على برنامج تعليمي يوضح الاستخدامات المتعددة لتوجيه الرسائل، راجع البرنامج التعليمي للتوجيه.

يدعم IoT Hub إعداد نقاط نهاية مخصصة لمختلف خدمات Azure الحالية مثل حاويات التخزين ومراكز الأحداث وقوائم انتظار ناقل خدمة Microsoft Azure وموضوعات ناقل خدمة Microsoft Azure وCosmos DB. بمجرد إعداد نقطة النهاية، يمكنك توجيه بيانات IoT الخاصة بك إلى أي من نقاط النهاية هذه لتنفيذ عمليات بيانات انتقال البيانات من الخادم.

يتكامل IoT Hub أيضاً مع Event Grid، والذي يمكّنك من توزيع البيانات على مشتركين متعددين. Event Grid هي خدمة أحداث مُدارة بالكامل تمكّنك من إدارة الأحداث بسهولة عبر العديد من خدمات وتطبيقات Azure المختلفة. صُمم من أجل الأداء والحجم، فهو يبسط بناء التطبيقات التي تعتمد على الأحداث والبنى بلا خادم. تم توضيح الاختلافات بين توجيه الرسائل واستخدام Event Grid في مقارنة توجيه الرسائل وEvent Grid

الخطوات التالية

لتجربة حل IoT شامل، اطلع على مواضيع التشغيل السريع لمركز IoT:

لمعرفة المزيد حول الطرق التي يمكنك من خلالها إنشاء حلول IoT ونشرها باستخدامAzure IoT، تفضّل زيارة: