Udostępnij za pośrednictwem

Co to jest usługa Azure Internet of Things (IoT)?

Azure Internet of Things (IoT) to kolekcja usług w chmurze zarządzanych przez firmę Microsoft, składników brzegowych i zestawów SDK, które umożliwiają łączenie, monitorowanie i kontrolowanie urządzeń i zasobów IoT na dużą skalę. Mówiąc prościej, rozwiązanie IoT składa się z urządzeń IoT lub zasobów komunikujących się z usługami w chmurze.

Kluczową decyzją podczas projektowania rozwiązania IoT jest to, czy należy używać rozwiązania opartego na chmurze, czy opartego na brzegu sieci:

  • W rozwiązaniu opartym na chmurze urządzenia IoT łączą się bezpośrednio z chmurą, w której są przetwarzane i analizowane ich komunikaty. Urządzenia można monitorować i kontrolować bezpośrednio z chmury.
  • W rozwiązaniu opartym na brzegu zasoby IoT łączą się ze środowiskiem brzegowym, które przetwarza ich komunikaty przed przekazaniem do chmury do przechowywania i analizy. Zasoby są zwykle monitorowane i kontrolowane z chmury za pośrednictwem środowiska uruchomieniowego brzegowego. It's also possible to monitor and control your assets directly from the edge.

The following sections give a high-level view of the components in typical cloud-based and edge-based IoT solutions. Ten artykuł koncentruje się na kluczowych grupach składników: urządzeniach, zasobach, usługach w chmurze IoT, środowisku środowiska uruchomieniowego brzegowego, innych usługach w chmurze i problemach dotyczących całego rozwiązania. Inne artykuły w tej sekcji zawierają więcej szczegółów na temat każdego z tych składników.

Rozwiązanie oparte na chmurze

Rozwiązanie oparte na chmurze to zintegrowany zestaw urządzeń, składników i usług IoT, który odpowiada potrzebom biznesowym i łączy urządzenia bezpośrednio z chmurą. An example of a cloud-based solution is a fleet of delivery trucks that send sensor data to the cloud for analysis and visualization:

Diagram przedstawiający architekturę rozwiązania IoT wysokiego poziomu dla rozwiązań opartych na chmurze.

Rozwiązania oparte na chmurze można tworzyć za pomocą usług, takich jak IoT Hub, Device Provisioning Service i Azure Digital Twins.

Rozwiązanie krawędziowe

Rozwiązanie brzegowe to zintegrowany zestaw elementów, składników i usług IoT, który spełnia potrzeby biznesowe i łączy elementy z pobliskimi usługami brzegowymi. Przykładem rozwiązania opartego na infrastrukturze brzegowej jest fabryka, w której przemysłowe aktywa IoT łączą się z usługami na miejscu, ponieważ:

  • Zasoby komunikują się przy użyciu lokalnych protokołów sieciowych, takich jak OPC UA.
  • Obawy dotyczące zabezpieczeń oznaczają, że nie można połączyć zasobów bezpośrednio z publicznym Internetem.

Rozwiązanie oparte na brzegu sieci może nadal przekazywać dane z zasobów do chmury w celu dalszego przetwarzania, takiego jak analiza i wizualizacja:

Diagram przedstawiający architekturę wysokopoziomowego rozwiązania IoT dla rozwiązań wdrażanych na krawędzi sieci.

Rozwiązania oparte na brzegu sieci można tworzyć za pomocą usługi Azure IoT Operations lub Azure IoT Edge. Azure IoT Operations to nowa oferta, która jest zgodna z adaptacyjnym podejściem firmy Microsoft do integracji składników chmury i brzegowych.

Urządzenia, zasoby i łączność

Zarówno oparte na chmurze, jak i oparte na brzegu rozwiązania mają urządzenia lub zasoby , które zbierają dane, z których chcesz uzyskiwać szczegółowe informacje biznesowe. W poniższych sekcjach opisano urządzenia i zasoby w rozwiązaniu IoT oraz sposób łączenia się z chmurą.

Urządzenia IoT

Urządzenie IoT składa się zazwyczaj z płytki obwodowej z czujnikami zbieranymi dane. Urządzenia IoT często łączą się bezpośrednio z Internetem, ale w niektórych przypadkach polegają na bramie lokalnej na potrzeby łączności z chmurą. Poniżej przedstawiono przykłady urządzeń IoT:

  • Czujnik ciśnienia na zdalnej pompie olejowej.
  • Czujniki temperatury i wilgotności w klimatyzatorze.
  • An accelerometer in an elevator.
  • Czujniki obecności w pomieszczeniu.

Istnieje wiele różnych urządzeń dostępnych od różnych producentów do kompilowania rozwiązania. Do tworzenia prototypów urządzenia mikroprocesora można użyć urządzenia takiego jak Raspberry Pi. Urządzenie Raspberry Pi umożliwia dołączenie wielu różnych typów czujników. Aby utworzyć prototyp urządzenia mikrokontrolera, użyj urządzeń, takich jak ESPRESSIF ESP32 lub STMicroelectronics B-L475E-IOT01A Discovery kit do usługi IoT Hub. Te tablice zwykle mają wbudowane czujniki, takie jak czujniki temperatury i akcelerometru.

Firma Microsoft udostępnia zestawy SDK urządzeń typu open source, których można użyć do tworzenia aplikacji uruchamianych na urządzeniach.

To learn more about the devices in your IoT solution, see IoT asset and device development.

Zasoby IoT

Zasób IoT jest szerszym pojęciem niż urządzenie IoT i odnosi się do dowolnego elementu wartości, z którego chcesz zarządzać, monitorować i zbierać dane. Elementem zawartości może być maszyna, urządzenie, składnik oprogramowania, cały system lub obiekt fizyczny. Zasoby zazwyczaj znajdują się w kontrolowanej lokalizacji, takiej jak fabryka, i mogą nie być w stanie połączyć się bezpośrednio z publicznym Internetem. Poniżej przedstawiono przykłady zasobów IoT:

  • Robotowe ramiona, przenośnik taśmowy i windy.
  • Przemysłowe maszyny CNC, zatrzaski, piły i wiertarki.
  • Medyczne maszyny do obrazowania diagnostycznego.
  • Kamery wideo bezpieczeństwa.
  • Komponenty oprogramowania lub samo oprogramowanie
  • Programowalne kontrolery logiki.
  • Budynki.
  • Uprawy rolne.

W przypadku operacji usługi Azure IoT termin zasób odnosi się również do wirtualnej reprezentacji zasobu fizycznego. We wdrożeniu operacji usługi Azure IoT usługa Azure Device Registry służy do zarządzania zasobami zarówno na platformie Azure, jak i w klastrze Kubernetes w ramach podejścia adaptacyjnego do chmury. Usługa Azure Device Registry przechowuje informacje o zasobach, takich jak metadane, oraz informacje o połączeniu oraz umożliwia korzystanie z narzędzi, takich jak usługa Azure Resource Manager, do zarządzania nimi.

Łączność urządzeń

Typically, IoT devices send data from their attached sensors to cloud services in your solution. Jednak inne typy komunikacji są możliwe, takie jak usługa w chmurze wysyłająca polecenia do urządzeń. Poniżej przedstawiono przykłady komunikacji między urządzeniami i chmurą a urządzeniem:

  • Mobilna ciężarówka chłodnicza wysyła temperaturę co 5 minut do centrum IoT Hub.
  • A cloud service sends a command to a device to change the frequency at which it sends sensor data to help diagnose a problem.

Zestawy SDK urządzeń IoT i usługa IoT Hub obsługują typowe protokoły komunikacyjne, takie jak HTTP, MQTT i AMQP na potrzeby komunikacji między urządzeniami i chmurą i urządzeniem. W niektórych scenariuszach może być potrzebna brama do połączenia urządzeń IoT z usługami w chmurze.

Urządzenia IoT mają różne cechy w porównaniu z innymi klientami, takimi jak przeglądarki i aplikacje mobilne. W szczególności urządzenia IoT:

  • są często systemami osadzonymi bez osoby pełniącej rolę operatora;
  • mogą być wdrażane w lokalizacjach zdalnych, gdzie dostęp fizyczny jest bardzo kosztowny;
  • Might only be reachable through the solution back end.
  • Może mieć ograniczoną moc i zasoby przetwarzania.
  • Może mieć sporadyczne, powolne lub kosztowne połączenie sieciowe.
  • Może być konieczne użycie zastrzeżonych, niestandardowych lub branżowych protokołów aplikacji.

Zestawy SDK urządzeń pomagają sprostać wyzwaniom związanym z bezpiecznym i niezawodnym łączeniem urządzeń z usługami w chmurze.

To learn more about device connectivity and gateways, see IoT asset and device connectivity and infrastructure.

Łączność w rozwiązaniu opartym na przetwarzaniu brzegowym

W rozwiązaniu opartym na brzegu zasoby IoT łączą się ze środowiskiem brzegowym, które przetwarza komunikaty przed przekazaniem ich do chmury w celu magazynowania i analizy. Zasoby mogą używać protokołów i standardów komunikacji sieciowej, takich jak:

  • OPC UA w środowiskach przemysłowych.
  • ONVIF do zarządzania urządzeniami wideo i monitorowania ich.
  • MQTT jako standardowy protokół obsługi komunikatów dla zasobów i urządzeń IoT.

Na pokazanym wcześniej diagramie rozwiązania brzegowego łączniki południowe reprezentują protokoły i standardy używane przez zasoby do łączenia się ze środowiskiem brzegowym.

To learn more about processing messages sent from your assets and devices, see Message processing in an IoT solution.

Porównanie urządzeń i zasobów

W poniższej tabeli przedstawiono podsumowanie bieżących opcji zasobów, urządzeń i łączności:

Bieżące oferty (GA) Rozwiązanie oparte na chmurze Rozwiązanie krawędziowe
Połączone typy obiektów Urządzenia IoT Urządzenia IoT i zasoby (szerszy zestaw jednostek fizycznych lub wirtualnych, które obejmują urządzenia IoT)
Protokoły łączności urządzeń HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1 HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1, MQTT v5. W operacjach usługi Azure IoT łączniki umożliwiają korzystanie z innych protokołów. Operacje usługi Azure IoT obejmują łącznik OPC UA, łącznik multimediów i łącznik dla platformy ONVIF. Łączniki niestandardowe są możliwe.
Implementacja urządzenia Microsoft Azure IoT device SDKs and embedded device SDKs Microsoft Azure IoT device SDKs and embedded device SDKs
Zarządzanie urządzeniami IoT DPS, Device Update, IoT Central W operacjach Azure IoT użyj Azure Device Registry. Użyj usługi Akri, aby włączyć automatyczne odnajdywanie zasobów/urządzeń za pomocą protokołów natywnych.

W usłudze IoT Edge użyj usługi IoT DPS do zarządzania urządzeniami na dużą skalę.

Usługi i aplikacje

W rozwiązaniu opartym na chmurze usługi chmurowe specyficzne dla IoT zapewniają infrastrukturę do łączenia, monitorowania i kontrolowania urządzeń. W rozwiązaniu opartym na krawędzi środowisko uruchomieniowe brzegowe hostuje usługi w celu łączenia, monitorowania i kontrolowania zasobów. Inne usługi w chmurze udostępniają ogólne usługi, takie jak przechowywanie, analiza i wizualizacje do Twojego rozwiązania.

Usługi IoT w chmurze

W rozwiązaniu IoT opartym na chmurze usługi IoT w chmurze zwykle:

  • Receive sensor data at scale from your devices, and determine how to process and store that data.
  • Wysyłanie poleceń z chmury do określonych urządzeń.
  • Konfiguruj urządzenia i kontroluj, które z nich mogą łączyć się z infrastrukturą.
  • Śledzenie stanu urządzeń i monitorowanie ich działania.
  • Zarządzanie oprogramowaniem układowym zainstalowanym na urządzeniach.

For example, in a remote monitoring solution for an oil pumping station, the services use sensor data from the pumps to identify anomalous behavior. Gdy usługa w chmurze zidentyfikuje anomalię, może automatycznie wysłać polecenie do urządzenia w celu wykonania akcji naprawczej. Ten proces implementuje zautomatyzowaną pętlę sprzężenia zwrotnego między urządzeniem a chmurą, co znacznie poprawia wydajność rozwiązania.

To learn more about key concepts around managing and controlling assets and devices, see IoT asset and device management and control.

Środowisko uruchomieniowe usługi Edge

In an edge-based IoT solution, the on-premises services hosted in the edge runtime environment typically:

  • Manage the connectivity to your assets through the southbound connectors
  • Receive data at scale from your assets, and determine where to route the messages for further processing.
  • Przekaż polecenia z chmury do określonych zasobów.
  • Wykonywanie lokalnego przetwarzania komunikatów. In Azure IoT Operations, this processing takes place in the northbound connectors

Inne usługi w chmurze

Zarówno oparte na chmurze, jak i oparte na brzegu rozwiązania mogą korzystać z innych usług w chmurze w celu zapewnienia większej funkcjonalności rozwiązania. Można na przykład użyć następujących funkcji:

  • Azure storage services to store collected data.
  • Azure Stream Analytics to process sensor data in real time.
  • Azure Functions to respond to device events.
  • Azure Logic Apps to automate business processes.
  • Azure Machine Learning to add machine learning and AI models to your solution.
  • Microsoft Fabric to store and analyze sensor data.
  • Microsoft Power BI to visualize sensor data.

Aby dowiedzieć się więcej, zobacz:

Porównania usług IoT

Poniższa tabela zawiera podsumowanie bieżących opcji usługi i aplikacji brzegowej:

Bieżące oferty (GA) Rozwiązanie oparte na chmurze Rozwiązanie krawędziowe
Usługi IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub Device Update, Azure Digital Twins Operacje Azure IoT z usługą Azure Device Registry.

Możesz również użyć usługi IoT Edge.
Opcje aplikacji edge None With Azure IoT Operations, you can use DAPR (distributed application runtime apps).

Usługa IoT Edge umożliwia korzystanie z modułów usługi IoT Edge.

Porównania wdrożeń

Poniższa tabela zawiera podsumowanie bieżących opcji wdrażania:

Bieżące oferty (GA) Rozwiązanie oparte na chmurze Rozwiązanie krawędziowe
Topologia Urządzenia łączą się bezpośrednio z usługami obsługi komunikatów w chmurze, takimi jak usługa IoT Hub. Managed in the cloud using Azure Resource Manager (ARM) or IoT Hub service SDKs. Operacje usługi Azure IoT umożliwiają łączenie zasobów z lokalnym klastrem Kubernetes. Elementy łączą się z brokerem MQTT operacyjnym usługi Azure IoT bezpośrednio za pomocą standardowych protokołów sieciowych lub poprzez urządzenia pośredniczące. Zarządzane w chmurze za pomocą usług obsługujących Azure Arc.

Możesz również użyć usługi IoT Edge. IoT Edge is a device-focused runtime that enables you to deploy, run, and monitor containerized Linux workloads at the edge, bringing analytics closer to your devices for faster insights and offline decision-making. IoT Edge is a feature of IoT Hub.
Infrastruktura Usługi w chmurze, takie jak IoT Hub, i standardowe urządzenia obliczeniowe zawierające procesor CPU/MPU lub ograniczone i osadzone urządzenia, które zawierają procesor MCU. Azure IoT Operations, które działają w klastrze Kubernetes, i zasobach lub urządzeniach łączących się z klastrem.

Możesz również użyć usługi IoT Edge, która działa na urządzeniu bramy, takim jak urządzenie Raspberry Pi lub komputer przemysłowy, oraz urządzenia łączące się z urządzeniem bramy.

Devices that connect to Azure IoT Operations or IoT Edge, can include standard computing devices that contain a CPU/MPU, or constrained and embedded devices that contain an MCU.

Problemy dotyczące całego rozwiązania

Każde rozwiązanie IoT musi rozwiązać następujące problemy dotyczące całego rozwiązania:

Zarządzanie rozwiązaniami

The adaptive cloud approach unifies siloed teams, distributed sites, and disparate systems into a single operations, security, application, and data model. Takie podejście umożliwia korzystanie z tych samych technologii chmury i sztucznej inteligencji do zarządzania i monitorowania rozwiązań IoT opartych na brzegu sieci, opartych na chmurze i hybrydowych.

Rozwiązania oparte na usłudze IoT Hub, usłudze IoT Central i usłudze IoT Edge oferują ograniczoną obsługę adaptacyjnego podejścia do chmury. Although IoT Hub, IoT Central, and IoT Edge instances are themselves Azure resources, they don't natively expose capabilities, such as device management and data transformation, as resources you can manage as standard Azure resources.

Z kolei rozwiązania oparte na operacjach usługi Azure IoT zapewniają ujednolicone środowisko zarządzania dla wszystkich składników rozwiązania. Operacje Azure IoT wykorzystują usługi z obsługą Azure Arc do zarządzania i monitorowania twojego rozwiązania brzegowego tak, jakby było to rozwiązanie oparte na chmurze. For example, assets and data transformations running on the edge are exposed as cloud resources in Azure. Takie podejście umożliwia korzystanie ze standardowych technologii platformy Azure do zarządzania całym rozwiązaniem opartym na brzegu sieci i ich monitorowania.

Porównania z zabezpieczeniami

Poniższa tabela zawiera podsumowanie bieżących opcji zabezpieczeń:

Bieżące oferty (GA) Rozwiązanie oparte na chmurze Rozwiązanie krawędziowe
Uwierzytelnianie Shared Access Signatures (SAS), X.509 Azure IoT Operations uses User-assigned and system-assigned managed identities, Service Account Tokens (SAT), SAS and X.509 for on-cluster authentication.

IoT Edge uses certificate-based authentication.
Autoryzacja Proprietary within current service offerings like IoT Hub Azure IoT Operations uses Microsoft Entra ID identity for role-based access control (RBAC).

Usługa IoT Edge używa zastrzeżonego schematu autoryzacji, który komunikuje się z usługą IoT Hub , ale obsługuje autoryzację lokalnie.

Następne kroki

Sugerowane następne kroki do dalszej eksplorowania usługi Azure IoT:

To learn more about Azure IoT architectures, see: