Инфраструктура устройств и подключение

  • Статья

В этом обзоре представлены основные понятия о том, как устройства подключаются к облаку в типичном решении Интернета вещей Azure. В статье также представлены необязательные элементы инфраструктуры, такие как шлюзы и мосты. Каждый раздел содержит ссылки на содержимое, которое содержит дополнительные сведения и рекомендации.

Приложения IoT Central используют службы Центр Интернета вещей и службы подготовки устройств (DPS). Поэтому основные понятия, описанные в этой статье, применяются ли вы используете IoT Central для изучения сценария Интернета вещей или создания решения с помощью Центр Интернета вещей и DPS.

На следующей схеме показано высокоуровневое представление компонентов в типичном решении Интернета вещей. В этой статье рассматривается подключение между устройствами и облачными службами Интернета вещей, включая шлюзы и мосты, показанные на схеме.

Схема, на котором показана высокоуровневая архитектура решения Интернета вещей, в которых выделены области подключения устройств.

Базовые функции

Устройства Интернета вещей Azure используют следующие примитивы для обмена данными с облачными службами. Устройства используют:

  • Сообщения из устройства в облако для отправки телеметрии временных рядов в облако. Например, данные температуры, собранные с датчика, подключенного к устройству.
  • Двойники устройств для совместного использования и синхронизации данных состояния с облаком. Например, устройство может использовать двойник устройства, чтобы сообщить о текущем состоянии клапана, который он управляет облаком, и получить нужную целевую температуру из облака.
  • Цифровые двойники для представления устройства в цифровом мире. Например, цифровой двойник может представлять физическое расположение устройства, его возможности и связи с другими устройствами.
  • Отправка файлов для файлов мультимедиа, таких как захваченные изображения и видео. Периодически подключенные устройства могут отправлять пакеты телеметрии. Устройства могут сжимать передачи для сохранения пропускной способности.
  • Прямые методы для получения команд из облака. Прямой метод может иметь параметры и возвращать ответ. Например, облако может вызвать прямой метод, чтобы запросить устройство для перезагрузки.
  • Сообщения из облака на устройство получают односторонняя рассылка уведомлений из облака. Например, уведомление о готовности обновления к загрузке.

Дополнительные сведения см . в руководстве по обмену данными между устройствами и в руководстве по обмену данными между устройствами.

Конечные точки облака, подключенные к устройству

Центр Интернета вещей Azure предоставляет коллекцию конечных точек для каждого устройства, которые позволяют устройствам обмениваться данными с облаком. К этим конечным точкам относятся:

  • Отправка сообщений с устройства в облако. Устройство использует эту конечную точку для отправки сообщений с устройства в облако.
  • Получение и обновление свойств двойников устройств. Устройство использует эту конечную точку для доступа к свойствам двойника устройства.
  • Получение запросов прямых методов. Устройство использует эту конечную точку для прослушивания запросов прямых методов.

Каждый центр Интернета вещей имеет уникальное имя узла, которое используется для подключения устройств к центру. Имя узла находится в формате iothubname.azure-devices.net. Если вы используете один из пакетов SDK для устройств, вам не нужно знать полные имена отдельных конечных точек, так как пакеты SDK обеспечивают более высокий уровень абстракции. Однако устройство должен знать имя узла Центра Интернета вещей, к которому он подключается.

Устройство может установить безопасное подключение к Центру Интернета вещей:

  • В этом случае необходимо предоставить устройству строка подключения, включающую имя узла.
  • Косвенно с помощью DPS, в этом случае устройство подключается к известной конечной точке DPS, чтобы получить строка подключения для центра Интернета вещей, которому он назначен.

Преимущество использования DPS заключается в том, что вам не нужно настраивать все устройства со строками подключения, которые относятся к центру Интернета вещей. Вместо этого вы настраиваете устройства для подключения к известной общей конечной точке DPS, где они обнаруживают сведения о подключении. Дополнительные сведения см. в разделе "Служба подготовки устройств".

Дополнительные сведения о реализации автоматического повторного подключения к конечным точкам см. в статье "Управление повторным подключением устройств" для создания устойчивых приложений.

Устройства строка подключения

Устройство строка подключения предоставляет устройству сведения, необходимые для безопасного подключения к Центру Интернета вещей. Строка подключения содержит следующие сведения:

  • Имя узла центра Интернета вещей.
  • Идентификатор устройства, зарегистрированный в Центре Интернета вещей.
  • Сведения о безопасности устройства должны установить безопасное подключение к Центру Интернета вещей.

Проверка подлинности

Устройства Интернета вещей Azure используют TLS для проверки подлинности конечной точки Центра Интернета вещей или DPS, к которой они подключаются. Пакеты SDK для устройств включают сертификат TLS Global Root G2 DigiCert, который в настоящее время необходимо установить безопасное подключение к Центру Интернета вещей. Дополнительные сведения см. в статье о поддержке TLS Центр Интернета вещей и TLS в службе подготовки устройств (DPS) Центр Интернета вещей Azure.

Устройства Интернета вещей Azure могут использовать маркеры подписанного URL-адреса (SAS) или сертификаты X.509 для проверки подлинности себя в Центре Интернета вещей. Сертификаты X.509 рекомендуется использовать в рабочей среде. Дополнительные сведения о проверке подлинности устройств см. в следующем разделе:

Все данные, передаваемые между устройством и Центром Интернета вещей, шифруются.

Дополнительные сведения о безопасности в решении Интернета вещей см. в статье "Архитектура безопасности для решений Интернета вещей".

Протоколы

Устройство Интернета вещей может использовать один из нескольких сетевых протоколов при подключении к конечной точке Центр Интернета вещей или DPS:

Примечание.

Центр Интернета вещей имеет ограниченную поддержку функций для MQTT. Если для решения требуется поддержка MQTT версии 3.1.1 или v5, рекомендуется использовать поддержку MQTT в Сетка событий Azure. Дополнительные сведения см. в разделе "Сравнение поддержки MQTT" в Центр Интернета вещей и сетке событий.

Дополнительные сведения о том, как выбрать протокол для подключения устройств к облаку, см. в следующих статье:

В сценариях промышленного Интернета вещей часто используется стандартный стандартный открытый интерфейс для взаимодействия с открытой платформой (OPC UA). Чтобы включить подключение к облаку Azure, используйте операции Интернета вещей Azure. Дополнительные сведения см. в статье "Что такое операции Интернета вещей Azure?".

Шаблоны Подключение ion

Существует две широкие категории шаблонов подключения, которые устройства Интернета вещей используют для подключения к облаку:

Постоянные подключения

Постоянные подключения требуются, когда решение нуждается в возможностях команд и управления . В сценариях управления и команд решение Интернета вещей отправляет команды устройствам для управления их поведением в режиме реального времени. Постоянные подключения поддерживают сетевое подключение к облаку и повторно подключаются при возникновении сбоя. Используйте протокол MQTT или AMQP для постоянных подключений устройств к Центру Интернета вещей. Пакеты SDK для устройств Интернета вещей позволяют использовать протоколы MQTT и AMQP для создания постоянных подключений к Центру Интернета вещей.

Эфемерные связи

Временные подключения — это краткие подключения для устройств для отправки телеметрии в Центр Интернета вещей. После отправки телеметрии устройство удаляет подключение. Устройство повторно подключается, когда он имеет больше данных телеметрии для отправки. Временные подключения не подходят для сценариев управления и команд. Клиент устройства может использовать HTTP-API, если все, что необходимо сделать, — отправить данные телеметрии.

Шлюзы поля

Шлюзы полей (иногда называются пограничными шлюзами) обычно развертываются локально и близко к устройствам Интернета вещей. Шлюзы полей обрабатывают обмен данными с облаком от имени устройств Интернета вещей. Шлюзы полей могут:

  • Выполните перевод протокола. Например, включение устройств с поддержкой Bluetooth для подключения к облаку.
  • Управление автономными и отключенными сценариями. Например, буферизация телеметрии при недоступности облачной конечной точки.
  • Перед отправкой в облако фильтруйте, сжимайте или агрегируете данные телеметрии.
  • Выполните логику на границе, чтобы удалить задержку, связанную с выполнением логики от имени устройств в облаке. Например, обнаружение всплеска температуры и открытие клапана в ответ.

Azure IoT Edge можно использовать для развертывания шлюза полей в локальной среде. IoT Edge предоставляет набор функций, позволяющих развертывать шлюзы полей и управлять ими в большом масштабе. IoT Edge также предоставляет набор модулей, которые можно использовать для реализации распространенных сценариев шлюза. Дополнительные сведения см. в статье "Что такое Azure IoT Edge"?

Устройство IoT Edge может поддерживать постоянное подключение к Центру Интернета вещей. Шлюз перенаправит данные телеметрии устройства в Центр Интернета вещей. Этот параметр включает команду и управление подчиненными устройствами, подключенными к устройству IoT Edge.

Мосты

Мост устройств позволяет устройствам, подключенным к не Microsoft cloud, подключаться к решению Интернета вещей. Примеры облаков, отличных от Майкрософт, включают Sigfox, облако устройства частиц и сеть вещей.

Мост устройств IoT Central открытый код выступает в качестве переводчика, который перенаправит данные телеметрии в приложение IoT Central. Дополнительные сведения см. в разделе "Мост устройств Azure IoT Central". Существуют решения, отличные от Майкрософт, такие как Tartabit IoT Bridge, для подключения устройств к Центру Интернета вещей.

Следующие шаги

Теперь, когда вы ознакомились с общими сведениями о подключении устройств в решениях Интернета вещей Azure, ниже приведены следующие шаги.