Mi az Azure IoT (eszközök internetes hálózata)?

Az Azure Internet of Things (IoT) a Microsoft által felügyelt felhőszolgáltatások, peremhálózati összetevők és SDK-k gyűjteménye, amelyek lehetővé teszik az IoT-eszközök nagy léptékű csatlakoztatását, monitorozását és vezérlését. Egyszerűbben kifejezve az IoT-megoldás olyan IoT-eszközökből áll, amelyek kommunikálnak a felhőszolgáltatásokkal.

Az IoT-megoldások tervezésekor a legfontosabb döntés az, hogy felhőalapú vagy peremhálózati megoldást használ-e:

• Egy felhőalapú megoldásban az IoT-eszközök közvetlenül a felhőhöz csatlakoznak, ahol az üzeneteiket feldolgozzák és elemzik. Az eszközöket közvetlenül a felhőből figyelheti és vezérelheti.
• Egy peremhálózati megoldásban az IoT-eszközök olyan peremkörnyezethez csatlakoznak, amely feldolgozza az üzeneteiket, mielőtt továbbítanák őket a felhőbe tárolás és elemzés céljából. Az eszközöket általában a felhőből, a peremhálózati futtatókörnyezeten keresztül figyelheti és vezérelheti. Az eszközöket közvetlenül a peremhálózatról is figyelheti és vezérelheti.

A következő szakaszok magas szintű áttekintést nyújtanak a tipikus felhőalapú és élalapú IoT-megoldások összetevőiről. Ez a cikk az összetevők fő csoportjaira összpontosít: eszközökre, IoT-felhőszolgáltatásokra, peremhálózati futtatókörnyezetre, egyéb felhőszolgáltatásokra és megoldásszintű problémákra. A jelen szakaszban található további cikkek részletesebben ismertetik ezeket az összetevőket.

Felhőalapú megoldás

A felhőalapú megoldások olyan integrált IoT-eszközök, -összetevők és -szolgáltatások, amelyek kielégítik az üzleti szükségletet, és közvetlenül a felhőhöz csatlakoztatják az eszközöket. Egy felhőalapú megoldásra példa a szállító teherautók flottája, amelyek érzékelőadatokat küldenek a felhőbe elemzés és vizualizáció céljából:

Felhőalapú megoldásokat hozhat létre olyan szolgáltatásokkal, mint az IoT Hub, a Device Provisioning Service és az Azure Digital Twins.

Edge-alapú megoldás

A peremhálózati megoldások olyan integrált IoT-eszközök, -összetevők és -szolgáltatások, amelyek megfelelnek az üzleti igénynek, és az eszközöket a közeli peremhálózati szolgáltatásokhoz csatlakoztatják. A peremhálózati megoldásokra példa az a gyár, ahol az ipari IoT-eszközök a helyszíni szolgáltatásokhoz csatlakoznak, mert a következők:

• Az eszközök helyi hálózati protokollok, például OPC UA használatával kommunikálnak.
• A biztonsági aggályok azt jelentik, hogy nem szabad közvetlenül a nyilvános internethez csatlakoztatnia az eszközöket.

A peremhálózati megoldások továbbra is továbbíthatnak adatokat az eszközökről a felhőbe további feldolgozás céljából, például elemzés és vizualizáció céljából:

Peremhálózati megoldásokat hozhat létre az Azure IoT Operations vagy az Azure IoT Edge használatával. Az Azure IoT Operations egy új ajánlat, amely a Microsoft adaptív felhőalapú megközelítését követi a felhő- és peremhálózati összetevők integrálásához.

Eszközök és kapcsolat

A felhőalapú és az élalapú megoldások olyan eszközökkel is rendelkeznek, amelyek olyan adatokat gyűjtenek, amelyekből üzleti megállapításokat szeretne kinyerni. Az alábbi szakaszok az IoT-megoldások eszközeit és a felhőhöz való kapcsolódás módját ismertetik.

IoT-eszközkategóriák

Hasznos az IoT-eszközök kategorizálása az alábbiak szerint:

• Felhőhöz csatlakoztatott eszköz (1. kategória): Közvetlenül a felhőhöz csatlakozó eszközök. Ebbe a kategóriába tartoznak azok az eszközök, amelyek olyan felhőszolgáltatásokhoz csatlakoznak, mint például az IoT Hub szabványos protokollokkal, például HTTP, MQTT vagy AMQP. Ezek az eszközök nem relevánsak az olyan peremhálózati megoldásokban, mint az Azure IoT Operations.

• Peremhálózathoz csatlakoztatott eszköz (2. kategória):Olyan eszközök, amelyek peremhálózati proxyn vagy átjárón keresztül csatlakoznak a felhőhöz. Ebben a kategóriában példákat sorolunk fel az alábbi eszközökre:

  • Közvetetten kapcsolódhat a felhőhöz az Azure IoT Operations MQTT-közvetítőjének segítségével.
  • Közvetett csatlakozás az IoT Hubhoz egy IoT Edge-átjárón keresztül.

• Protokollspecifikus eszköz (3. kategória):Ezek az eszközök egy olyan összekötőn keresztül csatlakoznak egy peremhálózati futtatókörnyezethez, amely lehetővé teszi az eszközök számára egy adott protokoll használatát. Egy OPC UA-kiszolgáló és a hozzá csatlakoztatott eszközök például egy OPC UA-összekötőn keresztül csatlakoznak. Ezek az eszközök nem relevánsak a felhőalapú megoldásokban, például az Azure IoT Hubban.

Az alábbi ábra egy felhőalapú megoldás eszközkategóriái és felhőszolgáltatásai közötti kapcsolatokat mutatja be:

Az alábbi ábra az eszközkategóriák és a peremhálózati futtatókörnyezet közötti kapcsolatokat mutatja be egy peremhálózat-alapú megoldásban:

Az egyszerűség kedvéért az előző diagramok csak a felhőbe vagy a peremhálózatra irányuló adatfolyamokat jelenítik meg. Számos megoldás lehetővé teszi a parancs- és vezérlési forgatókönyveket, amikor a felhőbeli vagy peremhálózati futtatókörnyezet parancsokat küld az eszközöknek. Előfordulhat például, hogy egy felhőszolgáltatás parancsot küld egy ONVIF-kompatibilis kamerának a nagyításhoz.

IoT-eszközök

Az 1. és 2. kategóriába tartozó IoT-eszközök általában egy adatgyűjtő érzékelőkkel rendelkező áramköri táblából állnak. Az 1. kategóriás IoT-eszközök közvetlenül csatlakoznak az internethez, a 2. kategóriás eszközök pedig helyi átjárón keresztül csatlakoznak a felhőhöz. A következő elemek példák az 1. és a 2. IoT-eszközökre:

• Egy nyomásérzékelő egy távoli olajszivattyún.
• Hőmérséklet- és páratartalom-érzékelők egy légkondicionáló egységben.
• Gyorsulásmérő egy liftben.
• Jelenlétérzékelők egy szobában.

A 3. kategóriába tartozó eszközök olyan fizikai eszközök a környezetben, amelyeket figyelni és vezérelni szeretne. Ezek az eszközök a következők lehetnek:

• Rendelkezik a gyártó által biztosított beépített belső vezérlőprogrammal, amely egy szabványos protokollt, például az ONVIF-et implementál.
• Legyenek olyan kiszolgálók, amelyekhez csatolt eszközök vannak, amelyek olyan ipari protokollokat implementálnak, mint az OPC UA.

A következő példák a 3. kategóriás eszközökre mutatnak be példákat:

• Robotkarok és futószalagok.
• Ipari CNC gépek, esztergák, fűrészek és fúrók.
• Orvosi diagnosztikai képalkotó gépek.
• Biztonsági videokamerák.
• Programozható logikai vezérlők.

A különböző gyártóktól származó eszközök széles választéka áll rendelkezésre a megoldás létrehozásához. Mikroprocesszoros eszköz prototípusához használhat olyan eszközt, mint a Raspberry Pi. A Raspberry Pi lehetővé teszi, hogy számos különböző típusú érzékelőt csatoljon. Mikrovezérlő-eszközök prototípusához használjon olyan eszközöket, mint az ESPRESSIF ESP32 vagy az STMicroelectronics B-L475E-IOT01A Discovery kit az IoT Hubhoz. Ezek a táblák általában beépített érzékelőkkel rendelkeznek, például hőmérséklet- és gyorsulásmérő érzékelőkkel.

A Microsoft nyílt forráskódú eszközoldali SDK-kat biztosít, amelyekkel létrehozhatja az eszközökön futó alkalmazásokat.

Az IoT-megoldás eszközeiről további információt az IoT-eszközfejlesztés című témakörben talál.

Eszközkapcsolatok

Az IoT-eszközök általában a csatlakoztatott érzékelőkről küldenek adatokat a megoldás felhőszolgáltatásaiba. Más típusú kommunikáció azonban lehetséges, például egy felhőszolgáltatás parancsokat küld az eszközökre. Az alábbiakban példákat láthat az eszközök közötti és a felhőből az eszköz közötti kommunikációra:

• A mobil hűtőkamion 5 percenként küld hőmérsékletet egy IoT Hubnak.
• A felhőszolgáltatás parancsot küld egy eszköznek, amely módosítja az érzékelőadatok küldési gyakoriságát a probléma diagnosztizálásához.

Az IoT Device SDK-k és az IoT Hub olyan gyakori kommunikációs protokollokat támogatnak, mint a HTTP, az MQTT és az AMQP az eszközök közötti és a felhőből az eszköz közötti kommunikációhoz. Bizonyos esetekben szükség lehet egy átjáróra az IoT-eszközök felhőszolgáltatásokhoz való csatlakoztatásához.

Az IoT-eszközök eltérő jellemzőkkel rendelkeznek más ügyfelekhez, például böngészőkhöz és mobilalkalmazásokhoz képest. Pontosabban, az IoT-eszközök:

• Általában beágyazott, emberi beavatkozást nem igénylő rendszerek.
• Távoli helyeken is üzembe helyezhetők, ahol a fizikai hozzáférés drága lenne.
• Előfordulhat, hogy csak a felhőszolgáltatásokon keresztül érhető el.
• Előfordulhat, hogy korlátozott az energia- és feldolgozási erőforrások.
• Előfordulhat, hogy időszakos, lassú vagy költséges hálózati kapcsolattal rendelkezik.
• Előfordulhat, hogy védett, egyéni vagy iparágspecifikus alkalmazásprotokollokat kell használnia.

Az eszközoldali SDK-k segítenek kezelni az eszközök biztonságos és megbízható csatlakoztatásával kapcsolatos kihívásokat a felhőszolgáltatásokhoz.

Az eszközkapcsolatokról és az átjárókról további információt az IoT-eszközök és -infrastruktúra című témakörben talál.

Kapcsolat peremhálózati megoldásban

Egy peremhálózati megoldásban az IoT-eszközök olyan peremkörnyezethez csatlakoznak, amely feldolgozza az üzeneteiket, mielőtt továbbítanák őket a felhőbe tárolás és elemzés céljából. Az eszközök hálózati kommunikációs protokollokat és szabványokat használhatnak, például:

• OPC UA ipari környezetben.
• ONVIF videoeszközök kezeléséhez és monitorozásához.
• Az MQTT az IoT-eszközök szabványos üzenetkezelési protokollja.

A korábban bemutatott peremhálózati megoldásdiagramon a déli összekötők azokat a protokollokat és szabványokat jelölik, amelyeket az eszközök a peremkörnyezethez való csatlakozáshoz használnak.

Az eszközökről küldött üzenetek feldolgozásáról az IoT-megoldás üzenetfeldolgozása című témakörben olvashat bővebben.

Eszköz-összehasonlítások

Az alábbi táblázat az eszközök és a kapcsolatok aktuális beállításait foglalja össze:

Aktuális ajánlatok (GA)	Felhőalapú megoldás	Edge-alapú megoldás
Csatlakoztatott objektumtípusok	1. és 2. kategória IoT-eszközök	2. és 3. kategória IoT-eszközök
Eszközkapcsolati protokollok	HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1	Az Azure IoT Edge lehetővé teszi a HTTP, AMQP, MQTT 3.1.1-es és MQTT v5-ös verziót. Az Azure IoT Operations lehetővé teszi az MQTT 3.1.1-es és 5-ös MQTT v5 használatát a 2. kategóriás eszközökhöz, az összekötők pedig más protokollokat, például OPC UA, ONVIF, SQL és REST protokollokat tesznek lehetővé a 3. kategóriába tartozó eszközökhöz. Egyéni összekötők is lehetségesek.
Eszköz implementálása	Microsoft Azure IoT-eszköz SDK-k és beágyazott eszköz SDK-k	A 2. kategóriás eszközök bármilyen MQTT-kódtárat használhatnak az MQTT-közvetítőhöz való csatlakozáshoz. A 3. kategóriába tartozó eszközök általában szabványos belső vezérlőprogrammal érkeznek.
Eszközfelügyelet	IoT DPS, Eszközfrissítés, IoT Central, Azure Device Registry (előzetes verzió)	Az Azure IoT Operationsben használja az Azure Device Registryt. Az Akri használatával engedélyezheti az automatikus eszközfelderítést natív protokollokkal. Az IoT Edge-ben használja az IoT DPS-t a nagy léptékű eszközkezeléshez.

Szolgáltatások és alkalmazások

Egy felhőalapú megoldásban az IoT-specifikus felhőszolgáltatások biztosítják az eszközök csatlakoztatásához, monitorozásához és vezérléséhez szükséges infrastruktúrát. Egy peremhálózati megoldásban a peremhálózati futtatókörnyezet üzemelteti a szolgáltatásokat az eszközök csatlakoztatásához, monitorozásához és vezérléséhez. Más felhőszolgáltatások általános szolgáltatásokat, például tárolást, elemzést és vizualizációkat biztosítanak a megoldásnak.

IoT-felhőszolgáltatások

Egy felhőalapú IoT-megoldásban az IoT-felhőszolgáltatások jellemzően:

• Fogadja az érzékelők adatait nagy méretekben az eszközeiről, és határozza meg, hogyan dolgozhatja fel és tárolhatja az adatokat.
• Parancsok küldése a felhőből adott eszközökre.
• Eszközök kiépítése és annak szabályozása, hogy mely eszközök csatlakozhatnak az infrastruktúrához.
• Az eszközök állapotának szabályozása és tevékenységeik monitorozása.
• Az eszközökre telepített belső vezérlőprogram kezelése.

Például egy olajszivattyú-állomás távoli monitorozási megoldásában a szolgáltatások a szivattyúk érzékelőadatait használják a rendellenes viselkedés azonosításához. Amikor egy felhőszolgáltatás azonosítja az anomáliát, automatikusan elküldhet egy parancsot az eszköznek a korrekciós művelet végrehajtásához. Ez a folyamat egy automatikus visszajelzési ciklust implementál az eszköz és a felhő között, amely jelentősen növeli a megoldás hatékonyságát.

Az eszközök kezelésével és vezérlésével kapcsolatos alapvető fogalmakról az IoT-eszközök kezelésével és felügyeletével kapcsolatos további információkért lásd: IoT-eszközök kezelése és vezérlése.

Edge-futtatókörnyezet

Egy peremhálózati IoT-megoldásban a peremhálózati futtatókörnyezetben üzemeltetett helyszíni szolgáltatások általában a következőket jelentik:

• Az eszközökkel való kapcsolat kezelése a déli összekötőkkel
• Nagy léptékű adatok fogadása az eszközökről, és annak meghatározása, hogy hová irányíthatja az üzeneteket további feldolgozás céljából.
• Parancsok továbbítása a felhőből adott eszközökre.
• Helyi üzenetfeldolgozás végrehajtása. Az Azure IoT Operationsben ez a feldolgozás az északi összekötőkben történik

Egyéb felhőszolgáltatások

A felhőalapú és az élalapú megoldások más felhőszolgáltatásokat is használhatnak a megoldás további funkcióinak biztosításához. Használhatja például a következőt:

• Az Összegyűjtött adatok tárolására szolgáló Azure Storage-szolgáltatások.
• Az Azure Stream Analytics az érzékelőadatok valós idejű feldolgozásához.
• Az Azure Functions válaszol az eszközeseményekre.
• Az Azure Logic Apps az üzleti folyamatok automatizálására használható.
• Az Azure Machine Learninggel gépi tanulást és mesterségesintelligencia-modelleket adhat a megoldáshoz.
• A Microsoft Fabric az érzékelőadatok tárolására és elemzésére.
• A Microsoft Power BI az érzékelőadatok megjelenítéséhez.

További információ:

• Az IoT-megoldás kiterjesztése
• IoT-adatok elemzése és vizualizációja

IoT-szolgáltatások összehasonlítása

Az alábbi táblázat az aktuális szolgáltatás- és peremalkalmazás-beállításokat foglalja össze:

Aktuális ajánlatok (GA)	Felhőalapú megoldás	Edge-alapú megoldás
Szolgáltatások	IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub eszközfrissítés, Azure Digital Twins, Azure Device Registry (előzetes verzió)	Azure IoT Operations az Azure Eszköznyilvántartóval. Az IoT Edge-et is használhatja.
Edge-alkalmazások beállításai	Egyik sem	Az Azure IoT Operations használatával használhatja a DAPR-t (elosztott alkalmazás futtatókörnyezeti alkalmazásokat). Az IoT Edge-lel IoT Edge-modulokat használhat.

Üzembe helyezési összehasonlítások

Az alábbi táblázat az aktuális üzembehelyezési lehetőségeket foglalja össze:

Aktuális ajánlatok (GA)	Felhőalapú megoldás	Edge-alapú megoldás
Topológia	Az eszközök közvetlenül csatlakoznak a felhőbeli üzenetkezelési szolgáltatásokhoz, például az IoT Hubhoz. A felhőben keresztül történik a kezelés az Azure Resource Manager (ARM) vagy az IoT Hub szolgáltatás SDK-k használatával.	Az Azure IoT Operations lehetővé teszi az eszközök helyszíni Kubernetes-fürthöz való csatlakoztatását. Az eszközök közvetlenül szabványos hálózati protokollokon keresztül vagy köztes eszközökön keresztül csatlakoznak az Azure IoT Operations MQTT-közvetítőhöz. Az Azure Arc-kompatibilis szolgáltatások által a felhőben kezelt. Az IoT Edge-et is használhatja. Az IoT Edge egy eszközközpontú futtatókörnyezet, amely lehetővé teszi tárolóalapú Linux-számítási feladatok üzembe helyezését, futtatását és monitorozását a peremhálózaton, így az elemzések közelebb kerülnek az eszközökhöz a gyorsabb elemzések és az offline döntéshozatal érdekében. Az IoT Edge az IoT Hub egyik funkciója.
Infrastruktúra	Az olyan felhőszolgáltatások, mint az IoT Hub, valamint a processzort/MPU-t tartalmazó standard számítástechnikai eszközök, vagy az MCU-t tartalmazó korlátozott és beágyazott eszközök.	Kubernetes-fürtön futó Azure IoT Operations és a fürthöz csatlakozó eszközök. Használhatja az IoT Edge-t is, amely átjáróeszközön, például Raspberry Pi-en vagy ipari PC-n fut, valamint az átjáróeszközhöz csatlakozó eszközöket is. Az Azure IoT Operationshez vagy az IoT Edge-hez csatlakozó eszközök tartalmazhatnak processzort/MPU-t tartalmazó standard számítástechnikai eszközöket, vagy korlátozott és beágyazott eszközöket, amelyek MCU-t tartalmaznak.

Megoldásszintű aggodalmak

Minden IoT-megoldásnak a következő megoldásszintű problémákkal kell foglalkoznia:

• Megoldáskezelés , beleértve az üzembe helyezést és a monitorozást.
• Biztonság , beleértve a fizikai biztonságot, a hitelesítést, az engedélyezést és a titkosítást.
• Méretezhetőség, magas rendelkezésre állás és vészhelyreállítás a megoldás összes összetevőjéhez.

Megoldáskezelés

Az adaptív felhőalapú megközelítés egységesíti a silózott csapatokat, az elosztott helyeket és a különálló rendszereket egyetlen műveletre, biztonságra, alkalmazásra és adatmodellre. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy ugyanazokat a felhő- és AI-technológiákat használja a peremhálózati, felhőalapú és hibrid IoT-megoldások kezeléséhez és monitorozásához.

Az IoT Hubon, az IoT Centralon és az IoT Edge-en alapuló megoldások korlátozott támogatást nyújtanak az adaptív felhőalapú megközelítéshez. Bár az IoT Hub, az IoT Central és az IoT Edge-példányok maguk is Azure-erőforrások, nem teszik elérhetővé natív módon az olyan képességeket, mint például az eszközkezelés és az adatátalakítás, mint a standard Azure-erőforrásokként kezelhető erőforrások.

Ezzel szemben az Azure IoT Operationsen alapuló megoldások egységes felügyeleti élményt nyújtanak a megoldás összes összetevőjéhez. Az Azure IoT Operations az Azure Arc-kompatibilis szolgáltatásokat használja a peremhálózati megoldás felügyeletére és figyelésére, mintha felhőalapú megoldás lenne. A peremhálózaton futó eszközök és adatátalakítások például felhőerőforrásként jelennek meg az Azure-ban. Ez a megközelítés lehetővé teszi a standard Azure-technológiák használatát a teljes peremhálózati megoldás kezeléséhez és monitorozásához.

Biztonsági összehasonlítások

Az alábbi táblázat az aktuális biztonsági beállításokat foglalja össze:

Aktuális ajánlatok (GA)	Felhőalapú megoldás	Edge-alapú megoldás
Hitelesítés	Közös hozzáférésű jogosultságkódok (SAS), X.509	Az Azure IoT Operationsfelhasználó által hozzárendelt és rendszer által hozzárendelt felügyelt identitásokat, szolgáltatásfiók-jogkivonatokat (SAT), SAS-t és X.509-et használ a fürtön belüli hitelesítéshez. Az IoT Edgetanúsítványalapú hitelesítést használ.
Engedélyezés	Az aktuális szolgáltatásajánlatokon belüli, például az IoT Hub saját megoldása.	Az Azure IoT Operationsa Microsoft Entra ID-identitást használja a szerepköralapú hozzáférés-vezérléshez (RBAC). Az IoT Edge egy védett engedélyezési sémát használ, amely kommunikál az IoT Hubbal, de helyileg kezeli az engedélyezést.

Következő lépések

Az Azure IoT további megismerési lépései a következők:

• IoT-eszközfejlesztés
• Üzenetfeldolgozás IoT-megoldásban
• IoT-megoldás kezelése
• Azure IoT-szolgáltatás kiválasztása

Az Azure IoT-architektúrákkal kapcsolatos további információkért lásd:

• Az Azure IoT Hub architektúrával kapcsolatos ajánlott eljárásai
• IoT-architektúrák az Azure Architecture Centerben