ما هي بنية إنترنت الأشياء? دليل شامل للطبقات & عناصر

إنترنت الأشياء من حولنا. تعتبر نطاقات اللياقة خطواتنا. تدفع الحرارة الذكية الغرفة إلى درجة حرارة محددة قبل وصولنا. تخبرنا علامة على طوق الحيوانات الأليفة أين تجولت. في المصانع, أجهزة استشعار إنترنت الأشياء استمع إلى المحركات واشتعلت الاهتزازات الغريبة. كل جهاز هو صوت صغير يرسل. التحدي هو عدم إجراء حديث جهاز واحد. التحدي هو بناء نظام يجمع, تحركات, يحمي, ويحول تلك البيانات إلى عمل.

هذا هو المكان الذي تأتي فيه هندسة إنترنت الأشياء. فكر في الأمر على أنه مخطط يوضح ما هو موجود في النظام وكيف تعمل الأجزاء معًا. مع بنية واضحة, تتسع الفرق مع احتكاك أقل, الحفاظ على آمنة البيانات, وتجنب المشكلات غير المتوقعة أثناء التشغيل.

هذا الدليل يبقي الأمور عملية. نبدأ بإلقاء نظرة قصيرة على إنترنت الأشياء نفسها, ثم انتقل إلى المكونات, نموذج ستة طبقات مشتركة, تدفق من أربع مراحل يستخدم في المشاريع الحقيقية, والعوامل التي تهم عندما تختار مسارك الخاص.

ما هو IoT?

إنترنت الأشياء هي شبكة من الكائنات المتصلة التي يمكن أن تشعر بالعالم وتبادل البيانات. يمكن أن تكون الكائنات متتبعين, أجهزة الاستشعار, عدادات ذكية, الكاميرات, الأجهزة القابلة للارتداء, والآلات على خط. بعض القياس فقط. يتصرف البعض أيضًا على الأوامر من خلال المحركات مثل الصمامات, مرحلات, أو المحركات. البيانات التي يجمعونها تتراوح من أرقام مثل درجة الحرارة أو الموقع إلى الصوت والفيديو. بمجرد التقاط البيانات, ينتقل إلى البرامج التي تخزنها, تحليله, ويعرضها على الناس أو غيرها من الأنظمة. القيمة ليست الأداة. القيمة هي الحلقة المغلقة للاستشعار, اتخاذ قرار, والتمثيل.

ما هي بنية إنترنت الأشياء?

الهندسة المعمارية لإنترنت الأشياء هي المخطط الهيكلي الذي يحدد كيف كل هذه أجهزة إنترنت الأشياء, شبكات إنترنت الأشياء, المنصات, وتتفاعل التطبيقات. إنه يوضح كيف تتدفق البيانات من العالم المادي (من خلال الأجهزة), يسافر عبر الشبكات, تتم معالجتها, ويتحول أخيرًا إلى رؤى.

الهندسة المعمارية ليست مجرد قائمة من الأجزاء. هذه هي الطريقة التي تعمل بها هذه الأجزاء معًا. مستشعر أو علامة من تلقاء نفسه هو مجرد أجهزة. ولكن عندما يتصل بجهاز الحافة, ينتقل عبر بوابة, ويظهر على لوحة القيادة - هذه بنية في العمل.

الهندسة المعمارية الجيدة تضمن أن الأنظمة قابلة للتطوير, يؤمن, وقابل للتشغيل البيني. يسمح للشركات بتنمية عمليات نشر إنترنت الأشياء دون الحاجة إلى إعادة بناء كل شيء من الصفر.

ما هي مكونات الهندسة المعمارية لإنترنت الأشياء?

طريقة بسيطة لرؤية النظام من خلال أربعة مكونات رئيسية. كل منها موجود في معظم عمليات نشر المؤسسات.

مكون الأمن والإدارة

يمس الأمن كل جزء من المكدس. تحتاج الأجهزة إلى البرامج الثابتة المحمية والهوية القوية. تحتاج الشبكات إلى التشفير والتحكم في الوصول. تحتاج المنصات إلى أذونات قائمة على الأدوار, مراجعة, والمراقبة المستمرة. تقع الإدارة بجوار الأمن لأن العمليات لا تتوقف أبدًا. أنت بحاجة إلى طرق لتوفير, تكوين, تحديث, والتقاعد الأجهزة على نطاق واسع. تحتاج أيضًا إلى مراقبة لمشاهدة الصحة والأداء.

مكون التطبيقات والتحليلات

هذا هو المكان الذي تتحول فيه البيانات إلى قيمة. جمع التطبيقات, عملية, وتصور المعلومات. يمكن أن تكون التحليلات عتبات أساسية أو نماذج متقدمة مثل اكتشاف الشذوذ والتنبؤ. تنتقل المخرجات إلى لوحات المعلومات, التنبيهات, أو الإجراءات الآلية في أنظمة أخرى. في العديد من الفرق ، يتضمن هذا الجزء أيضًا تصور السياق, ليس فقط المخططات. على سبيل المثال, يتدفق الناس خريطة الحرارة في متجر أو درجة صيانة تنبؤية للمضخة.

مكون التكامل

البنية التحتية هي الطبقة المادية والافتراضية التي تنشئ وتنقل البيانات. ويشمل أجهزة استشعار, العلامات, المحركات, بوابات, والشبكات التي تربطهم. اتصال قصير المدى مثل بلوتوث أو واي فاي تناسب الغرف والأرضيات. خيارات طويلة المدى مثل LTE-M, إنترنت الأشياء (NB-IoT)., أو لوراوان دعوى الجامعات والمدن. يعتمد الاختيار الصحيح على النطاق, قوة, النطاق الترددي, والتكلفة.

مكون التكامل

التكامل يربط نتائج إنترنت الأشياء بأنظمة الأعمال. قد تتدفق البيانات إلى ERP, CRM, أنظمة الصيانة, أو التطبيقات المخصصة. البرامج الوسيطة مثل سماسرة الرسائل وواجهة برمجة التطبيقات تبادل التبادل منظم وموثوق. بدون تكامل, تبقى الرؤى على الشاشة ولا تصل أبدًا إلى العملية التي تحتاج إلى تغيير.

6 طبقات هندسة إنترنت الأشياء

تساعد الطبقات الفرق على تقسيم العمل والتفكير في الواجهات. تختلف الأسماء عبر المصادر, ومع ذلك تتداخل الأفكار.

طبقة الجهاز

جميع المستشعرات والأجهزة الذكية تعيش هنا. أجهزة الاستشعار تلتقط حقائق من العالم المادي. يقدم المتتبعون تحديثات الموقع في الوقت الفعلي. يقوم المحركات بإجراءات بناء على الأوامر أو المنطق. قد تكون الأجهزة بسيطة وتشغل البطارية, أو معقد مع حساب محلي. يحددون حافة نظامك.

طبقة الشبكة

تتضمن هذه الطبقة أساليب أجهزة الشبكة وطرق الاتصالات. ينقل البيانات من الأجهزة إلى بقية النظام ويعيد الأوامر إلى الحقل. تشمل الخيارات شبكات المنطقة الشخصية, الشبكات المحلية, وشبكات المساحة الواسعة.

طبقة البيانات

بمجرد إرسال البيانات, يجب أن تذهب إلى مكان ما. تتضمن طبقة البيانات قواعد البيانات, منصات التخزين, وبحيرات البيانات. إنه مسؤول عن الاحتفاظ بالبيانات بطريقة منظمة للتحليل أو المعالجة اللاحقة.

طبقة التحليلات

هذا هو المكان الذي تصبح فيه البيانات الخام نظرة ثاقبة. الخوارزميات, نماذج التعلم الآلي, ومحركات التحليلات تعيش هنا. على سبيل المثال, قد تكتشف هذه الطبقة الحالات الشاذة, اتجاهات التنبؤ, أو أوصي بالإجراءات القائمة على قراءات المستشعر.

طبقة التطبيق/التكامل

هذا هو الجانب الذي يواجه المستخدم من إنترنت الأشياء. ويشمل تطبيقات الهاتف المحمول, لوحات المعلومات, واجهات برمجة التطبيقات, وغيرها من الأدوات التي تساعد المستخدمين على التفاعل مع بيانات إنترنت الأشياء. يتصل أيضًا بالأنظمة الخارجية مثل تطبيقات الأعمال أو أدوات التشغيل الآلي.

طبقة الأمن والإدارة

على عكس الطبقات الأخرى, هذا واحد يتخطى كل الآخرين. الأمن غير معزول. كل طبقة, سواء كان الجهاز أو السحابة, يحتاج إلى حماية خاصة به: التشفير, المصادقة, الحذاء الآمن, التحكم في الوصول, و اكثر.

4 مراحل الهندسة المعمارية لإنترنت الأشياء

إلى جانب النموذج الطبقات, هناك طريقة أخرى للنظر إلى الهندسة المعمارية لإنترنت الأشياء هي من خلال مراحل النشر الخاصة بها, مفيد بشكل خاص عند التخطيط لأنظمة العالم الحقيقي:

الأجهزة

هذا هو المكان الذي يبدأ كل شيء. أجهزة الاستشعار أو المحركات تجمع البيانات البيئية أو تنفيذ الإجراءات. قد تكون على الأجهزة القابلة للارتداء, الكاميرات, أجهزة الاستشعار الصناعية, أو العلامات الذكية.

بوابات الإنترنت

غالبًا ما لا تتصل الأجهزة مباشرة بالسحابة. يرسلون البيانات إلى البوابات المحلية أولاً. تحويل بروتوكول مقبض البوابات هذه, التصفية الأولية, وتأمين تسليم السحابة.

الحوسبة الحافة

بدلاً من إرسال كل شيء إلى السحابة, يمكن لأجهزة الحافة معالجة بعض البيانات محليًا. هذا يقلل من عرض النطاق الترددي ويسرع وقت التفاعل.

السحابة أو البيانات المراكز

المحطة النهائية. في السحابة, يتم تخزين البيانات, تصور, وتحليلها على نطاق واسع. عادة ما تحدث المهام المعقدة مثل تدريب نموذج الذكاء الاصطناعي أو تحليل الاتجاه العميق هنا.

العوامل عند اختيار بنية إنترنت الأشياء

تصميم أنظمة إنترنت الأشياء ليس مجرد تقني. تحتاج أيضًا إلى مطابقة الهندسة المعمارية مع احتياجاتك الفعلية. فيما يلي أربعة عوامل رئيسية يجب مراعاتها:

قابلية التوسع

قد يكون نشرك الأول صغيرًا. ولكن هل يمكن للنظام التعامل مع مئات أو آلاف الأجهزة لاحقًا? ابحث عن المنصات التي تدعم التحجيم الأفقي والعمودي.

معالجة البيانات

أين ستتم معالجة البيانات, على الحافة, في السحابة, أو كليهما? غالبًا ما تعمل النهج الهجينة بشكل أفضل. استخدم الحافة للمهام الحساسة للوقت, سحابة لتحليل أعمق.

إمكانية التشغيل البيني

بيئات إنترنت الأشياء مليئة بالأجهزة المختلطة والبائعين. تأكد من أن الهندسة المعمارية تدعم المعايير المفتوحة, تنسيقات البيانات المشتركة, و APIs. تجنب قفل البائع.

حماية

يجب تصميم الأمن من البداية. من أجهزة استشعار مقاومة للعبث إلى تشفير من طرف إلى طرف والتحكم في الوصول إلى السحابة, كل طبقة تحتاج إلى حماية خاصة بها.

خاتمة

إنترنت الأشياء قوي. لكنها قوية فقط مثل الهندسة المعمارية وراءها. بنية جيدة تربط الأجهزة, معالجة البيانات, يتكامل مع عملك, ويبقي كل شيء آمن. سواء كنت تصمم مصنعًا ذكيًا, نشر أجهزة الاستشعار الطبية, أو مجرد أتمتة المبنى, الحصول على الهندسة المعمارية بشكل صحيح هو ما يجعل كل شيء يعمل. ابدأ بأهدافك. قم بتخطيط طبقاتك. اختر الأدوات التي تتوسع. تأمين كل شيء. ثم دع نظام إنترنت الأشياء ينمو, يتكيف, وتقديم قيمة حقيقية.