Delen via

Wat is Azure Internet of Things (IoT)?

  • Artikel

Azure Internet of Things (IoT) is een verzameling door Microsoft beheerde cloudservices, edge-onderdelen en SDK's waarmee u uw IoT-apparaten en -assets op schaal kunt verbinden, bewaken en beheren. In eenvoudigere termen bestaat een IoT-oplossing uit IoT-apparaten of -assets die communiceren met cloudservices.

Een belangrijke beslissing bij het ontwerpen van een IoT-oplossing is of u een cloud- of edge-oplossing wilt gebruiken:

  • In een cloudoplossing maken uw IoT-apparaten rechtstreeks verbinding met de cloud waar hun berichten worden verwerkt en geanalyseerd. U bewaakt en controleert uw apparaten rechtstreeks vanuit de cloud.
  • In een edge-oplossing maken uw IoT-assets verbinding met een edge-omgeving die hun berichten verwerkt voordat ze naar de cloud worden doorgestuurd voor opslag en analyse. Doorgaans bewaakt en controleert u uw assets vanuit de cloud via de edge-runtimeomgeving. Het is ook mogelijk om uw assets rechtstreeks vanaf de rand te bewaken en te beheren.

De volgende twee secties geven een algemeen overzicht van de onderdelen in typische IoT-oplossingen op basis van de cloud en edge. Dit artikel richt zich op de belangrijkste groepen onderdelen: apparaten, assets, IoT-cloudservices, edge-runtimeomgeving, andere cloudservices en problemen voor de hele oplossing. In andere artikelen in deze sectie vindt u meer informatie over elk van deze onderdelen.

Een cloudoplossing is een geïntegreerde set IoT-apparaten , -onderdelen en -services die tegemoetkomt aan een bedrijfsbehoefte en die apparaten rechtstreeks verbindt met de cloud. Een voorbeeld van een cloudoplossing is een vloot van bestelwagens die telemetriegegevens naar de cloud verzenden voor analyse en visualisatie:

Diagram met de ioT-oplossingsarchitectuur op hoog niveau voor cloudoplossingen.

U kunt cloudoplossingen bouwen met services zoals IoT Hub, Device Provisioning Service en Azure Digital Twins.

Een edge-oplossing is een geïntegreerde set IoT-assets, -onderdelen en -services die voldoet aan een bedrijfsbehoefte en die assets verbindt met randservices in de buurt. Een voorbeeld van een edge-oplossing is een fabriek waar uw industriële IoT-assets verbinding maken met on-premises services, omdat:

  • De assets communiceren met behulp van lokale netwerkprotocollen zoals OPC UA.
  • Beveiligingsproblemen betekenen dat u de assets niet rechtstreeks met het openbare internet moet verbinden.

Een edge-oplossing kan nog steeds gegevens van uw assets doorsturen naar de cloud voor verdere verwerking, zoals analyse en visualisatie:

Diagram met de ioT-oplossingsarchitectuur op hoog niveau voor edge-oplossingen.

U kunt oplossingen op basis van edge bouwen met Azure IoT Operations of Azure IoT Edge. Azure IoT Operations is een nieuw aanbod dat de adaptieve cloudbenadering van Microsoft volgt om cloud- en edge-onderdelen te integreren.

Als u wilt evalueren of u een edge- of cloudoplossing wilt bouwen, bekijkt u de vergelijkingen tussen de twee benaderingen in de volgende secties. Elke sectie bevat details van de huidige aanbiedingen voor cloud- en edge-oplossingen.

Apparaten, assets en connectiviteit

Zowel cloud- als edge-oplossingen hebben apparaten of assets die gegevens verzamelen waaruit u zakelijke inzichten wilt afleiden. In de volgende secties worden de apparaten en assets in een IoT-oplossing beschreven en hoe ze verbinding maken met de cloud.

IoT-apparaten

Een IoT-apparaat bestaat doorgaans uit een circuitbord met sensoren die gegevens verzamelen. IoT-apparaten maken vaak rechtstreeks verbinding met internet, maar in sommige gevallen zijn ze afhankelijk van een lokale gateway voor connectiviteit met de cloud. De volgende items zijn voorbeelden van IoT-apparaten:

  • Een druksensor op een oliepomp op afstand.
  • Temperatuur- en luchtvochtigheidssensoren in een airco-eenheid.
  • Een versnellingsmeter in een lift.
  • Aanwezigheidssensoren in een ruimte.

Er is een groot aantal apparaten beschikbaar van verschillende fabrikanten om uw oplossing te bouwen. Voor het maken van prototypen van een microprocessorapparaat kunt u een apparaat zoals een Raspberry Pi gebruiken. Met de Raspberry Pi kunt u veel verschillende typen sensoren aansluiten. Voor het maken van prototypen van een microcontrollerapparaat gebruikt u apparaten zoals de ESPRESSIF ESP32 of STMicroelectronics B-L475E-IOT01A Discovery Kit voor IoT Hub. Deze borden hebben doorgaans ingebouwde sensoren, zoals temperatuur- en versnellingsmeters.

Microsoft biedt open-source apparaat-SDK's die u kunt gebruiken om de apps te bouwen die op uw apparaten worden uitgevoerd.

Zie IoT-apparaatontwikkeling voor meer informatie over de apparaten in uw IoT-oplossing.

IoT-assets

Een IoT-asset is een breder concept dan een IoT-apparaat en verwijst naar een waardeitem waarvan u gegevens wilt beheren, bewaken en verzamelen. Een asset kan een machine, een apparaat, een softwareonderdeel, een volledig systeem of een fysiek object zijn. Assets bevinden zich meestal op een locatie die u bepaalt, zoals een fabriek, en kunnen mogelijk niet rechtstreeks verbinding maken met het openbare internet. De volgende items zijn voorbeelden van IoT-assets:

  • Robotarmen, transportbanden en liften.
  • Industriële CNC-machines, draaiers, zaagbladen en boormachines.
  • Medische diagnostische beeldapparatuur.
  • Beveiligingsvideocamera's.
  • Software- of softwareonderdelen
  • Programmeerbare logische controllers.
  • Gebouwen.
  • Landbouwgewassen.

In Azure IoT Operations verwijst de term asset ook naar de virtuele weergave van een fysieke asset. In een Azure IoT Operations-implementatie gebruikt u Azure Device Registry om uw assets te beheren in zowel Azure als uw Kubernetes-cluster als onderdeel van de adaptieve cloudbenadering. De Azure Device Registry-service slaat informatie op over uw assets, zoals hun metagegevens, en de bijbehorende verbindingsgegevens en stelt u in staat om hulpprogramma's zoals Azure Resource Manager te gebruiken om ze te beheren.

Connectiviteit van apparaten

Normaal gesproken verzenden IoT-apparaten telemetrie van hun gekoppelde sensoren naar cloudservices in uw oplossing. Andere typen communicatie zijn echter mogelijk, zoals een cloudservice die opdrachten naar uw apparaten verzendt. Hier volgen enkele voorbeelden van communicatie tussen apparaten en cloud-naar-apparaat:

  • Een vrachtwagen met een mobiele koelinstallatie verzendt elke vijf minuten de temperatuur naar een IoT-hub.

  • Een cloudservice verzendt een opdracht naar een apparaat om de frequentie te wijzigen waarmee telemetrie wordt verzonden om een probleem vast te stellen.

De SDK's voor IoT-apparaten en IoT Hub ondersteunen algemene communicatieprotocollen zoals HTTP, MQTT en AMQP voor apparaat-naar-cloud- en cloud-naar-apparaatcommunicatie. In sommige scenario's hebt u mogelijk een gateway nodig om uw IoT-apparaten te verbinden met uw cloudservices.

Vergeleken met andere clients zoals browsers en mobiele apps hebben IoT-apparaten andere kenmerken. IoT-apparaten:

  • Zijn vaak ingesloten systemen waarbij geen menselijke operator komt kijken.
  • Kunnen worden geïmplementeerd op verafgelegen locaties, waar fysieke toegang kostbaar is.
  • Kan alleen bereikbaar zijn via de back-end van de oplossing.
  • Mogelijk hebben beperkte energie- en verwerkingsbronnen.
  • Kan onregelmatige, trage of dure netwerkconnectiviteit hebben.
  • Mogelijk moet u eigen, aangepaste of branchespecifieke toepassingsprotocollen gebruiken.

De apparaat-SDK's helpen u de uitdagingen aan te pakken van het veilig en betrouwbaar verbinden van apparaten met uw cloudservices.

Zie De apparaatinfrastructuur en -connectiviteit voor meer informatie over apparaatconnectiviteit en gateways.

Connectiviteit in een edge-oplossing

In een edge-oplossing maken IoT-assets verbinding met een edge-omgeving die hun berichten verwerkt voordat ze naar de cloud worden doorgestuurd voor opslag en analyse. Assets kunnen netwerkcommunicatieprotocollen en -standaarden gebruiken, zoals:

  • OPC UA in industriële omgevingen.
  • ONVIF voor het beheren en bewaken van videoapparaten.
  • MQTT als standaardberichtenprotocol voor IoT-assets en -apparaten.

In het diagram van de edge-oplossing die eerder werd weergegeven, vertegenwoordigen de zuidkomende connectors de protocollen en standaarden die assets gebruiken om verbinding te maken met de edge-omgeving.

Vergelijkingen van apparaten en assets

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige opties voor assets, apparaten en connectiviteit:

Huidige aanbiedingen (GA) Cloudoplossing Oplossing op basis van Edge
Verbonden objecttypen IoT-apparaten IoT-apparaten en -assets (een bredere set fysieke of virtuele entiteiten met IoT-apparaten)
Protocollen voor apparaatconnectiviteit HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1 HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1, MQTT v5. In Azure IoT Operations schakelen connectors andere protocollen in. Azure IoT Operations bevat OPC UA-connector, mediaconnector en ONVIF-connector. Aangepaste connectors zijn mogelijk.
Apparaat-implementatie SDK's voor Microsoft IoT-apparaten en ingesloten apparaat-SDK's SDK's voor Microsoft IoT-apparaten en ingesloten apparaat-SDK's
Apparaatbeheer IoT DPS, Apparaatupdate, IoT Central Gebruik Azure Device Registry in Azure IoT Operations. Gebruik Akri om geautomatiseerde asset-/apparaatdetectie met systeemeigen protocollen in te schakelen. In IoT Edge gebruikt u IoT DPS voor grootschalige apparaatbeheer.

Services en toepassingen

In een cloudoplossing bieden IoT-specifieke cloudservices de infrastructuur om uw apparaten te verbinden, bewaken en beheren. In een edge-oplossing host de Edge Runtime-omgeving de services om uw assets te verbinden, bewaken en beheren. Andere cloudservices bieden algemene services, zoals opslag, analyse en visualisaties aan uw oplossing.

IoT-cloudservices

In een IoT-oplossing in de cloud zijn de IoT-cloudservices doorgaans:

  • Ontvang telemetrie op schaal van uw apparaten en bepaal hoe die gegevens moeten worden verwerkt en opgeslagen.
  • Verzend opdrachten vanuit de cloud naar specifieke apparaten.
  • Apparaten inrichten en bepalen welke apparaten verbinding kunnen maken met uw infrastructuur.
  • Bijhouden van de status van uw apparaten en hun activiteiten volgen.
  • Beheer de firmware die op uw apparaten is geïnstalleerd.

In een externe bewakingsoplossing voor een oliepompstation gebruiken de services bijvoorbeeld telemetrie van de pompen om afwijkend gedrag te identificeren. Wanneer een cloudservice een anomalie identificeert, kan deze automatisch een opdracht naar het apparaat verzenden om een corrigerende actie uit te voeren. Dit proces implementeert een geautomatiseerde feedbacklus tussen het apparaat en de cloud die de efficiëntie van de oplossing aanzienlijk verhoogt.

Raadpleeg voor meer informatie:

Edge-runtime

In een IoT-oplossing op basis van edge worden de on-premises services die worden gehost in de Edge Runtime-omgeving doorgaans:

  • De connectiviteit met uw assets beheren via de zuidkomende connectors
  • Ontvang telemetrie op schaal van uw assets en bepaal waar de telemetrie moet worden gerouteerd voor verdere verwerking.
  • Opdrachten vanuit de cloud doorsturen naar specifieke assets.
  • Voer een aantal lokale berichtverwerkingen uit. In Azure IoT-bewerkingen vindt deze verwerking plaats in de noordkomende connectors

Andere cloudservices

Zowel cloud- als edge-oplossingen kunnen andere cloudservices gebruiken om meer functionaliteit voor uw oplossing te bieden. U kunt bijvoorbeeld het volgende gebruiken:

  • Azure Storage-services voor het opslaan van telemetriegegevens.
  • Azure Stream Analytics voor het verwerken van telemetriegegevens in realtime.
  • Microsoft Fabric voor het opslaan en analyseren van telemetriegegevens.
  • Microsoft Power BI om telemetriegegevens te visualiseren.

Vergelijkingen van IoT-services

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige service- en edge-toepassingsopties:

Huidige aanbiedingen (GA) Cloudoplossing Oplossing op basis van Edge
Services IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub Device Update, Azure Digital Twins Azure IoT-bewerkingen, met Azure Device Registry. U kunt ook IoT Edge gebruiken.
Opties voor Edge-toepassingen Geen DAPR (gedistribueerde application runtime-apps). Met IoT Edge kunt u IoT Edge-modules gebruiken.

Implementatievergelijkingen

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige implementatieopties:

Huidige aanbiedingen (GA) Cloudoplossing Oplossing op basis van Edge
Topologie Apparaten maken rechtstreeks verbinding met cloudberichtenservices zoals IoT Hub. Beheerd in de cloud met behulp van ARM-SDK's (Azure Resource Manager) of IoT-service. Azure IoT Operations biedt een manier om assets te verbinden met een on-premises Kubernetes-cluster. Assets maken verbinding met de Azure IoT Operations MQTT-broker, rechtstreeks via standaardnetwerkprotocollen of via tussenliggende apparaten. Beheerd in de cloud met behulp van azure Arc-services. U kunt ook IoT Edge gebruiken, dat wordt uitgevoerd op een gatewayapparaat zoals een industriële pc, en cloudconnectiviteit biedt voor apparaten door verbinding te maken met IoT Hub.
Infrastructuur Cloudservices zoals IoT Hub en standaardcomputingapparaten die een CPU/MPU bevatten, of beperkte en ingesloten apparaten die een MCU bevatten. Azure IoT-bewerkingen, die worden uitgevoerd op een Kubernetes-cluster en assets of apparaten die verbinding maken met het cluster. U kunt ook IoT Edge gebruiken, dat wordt uitgevoerd op een gatewayapparaat, zoals een Raspberry Pi of een industriële pc, en apparaten die verbinding maken met het gatewayapparaat. Apparaten kunnen standaardcomputingsapparaten bevatten die een CPU/MPU bevatten, of beperkte en ingesloten apparaten die een MCU bevatten.

Problemen voor de hele oplossing

Elke IoT-oplossing moet de volgende problemen voor de hele oplossing aanpakken:

  • Oplossingsbeheer , inclusief implementatie en bewaking.
  • Beveiliging , waaronder fysieke beveiliging, verificatie, autorisatie en versleuteling.
  • Hoge beschikbaarheid en herstel na noodgevallen voor alle onderdelen in uw oplossing.
  • Schaalbaarheid voor alle services in uw oplossing.

Oplossingsbeheer

De adaptieve cloudbenadering integreert siloteams, gedistribueerde sites en verschillende systemen in één bewerking, beveiliging, toepassing en gegevensmodel. Met deze aanpak kunt u dezelfde cloud- en AI-technologieën gebruiken voor het beheren en bewaken van edge-, cloud- en hybride IoT-oplossingen.

Oplossingen op basis van IoT Hub, IoT Central en IoT Edge bieden beperkte ondersteuning voor een adaptieve cloudbenadering. Hoewel IoT Hub-, IoT Central- en IoT Edge-exemplaren zelf Azure-resources zijn, maken ze geen systeemeigen mogelijkheden beschikbaar, zoals apparaatbeheer en gegevenstransformatie, omdat resources die u als standaard Azure-resources kunt beheren.

Oplossingen op basis van Azure IoT Operations bieden daarentegen een uniforme beheerervaring voor alle onderdelen in uw oplossing. Azure IoT Operations maakt gebruik van azure Arc-services voor het beheren en bewaken van uw edge-oplossing alsof het een cloudoplossing is. Assets en gegevenstransformaties die op de rand worden uitgevoerd, worden bijvoorbeeld weergegeven als cloudresources in Azure. Met deze aanpak kunt u standaardTechnologieën van Azure gebruiken om uw volledige edge-oplossing te beheren en te bewaken.

Beveiligingsvergelijkingen

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige beveiligingsopties:

Huidige aanbiedingen (GA) Cloudoplossing Oplossing op basis van Edge
Verificatie SAS, X.509 SAS, X.509 en SAT (tokens voor beveiligingsaccounts) voor verificatie op het cluster
Autorisatie Eigendom binnen huidige serviceaanbiedingen zoals IoT Hub Azure IoT Operations maakt gebruik van Microsoft Entra ID-identiteit voor op rollen gebaseerd toegangsbeheer (RBAC). IoT Edge maakt gebruik van een eigen autorisatieschema dat communiceert met IoT Hub , maar lokaal autorisatie afhandelt.

Volgende stappen

Voorgestelde volgende stappen voor het verkennen van Azure IoT zijn onder andere:

Zie voor meer informatie over Azure IoT-architectuur: