IoTアーキテクチャとは何ですか? レイヤーの包括的なガイド & コンポーネント

モノのインターネットは私たちの周りにあります. フィットネスバンドは私たちのステップをカウントします. スマートサーモスタットが到着する前に部屋を設定温度に押します. ペットの襟のタグは、それがどこにさまよったかを教えてくれます. 工場で, IoTセンサー モーターを聞いて、奇妙な振動をキャッチします. すべてのデバイスは、データを送信する小さな音声です. 課題は、1つのデバイスを話すことではありません. 課題は、収集するシステムを構築することです, 動き, 保護します, そのデータをアクションに変えます.

それがIoTアーキテクチャが登場する場所です. システムにあるものとパーツがどのように連携するかを示す青写真と考えてください. 明確なアーキテクチャ付き, チームは摩擦が少ないスケーリングを行います, データを安全に保ちます, 操作中に予期しない問題を避けてください.

このガイドは物事を実用的に保ちます. IoT自体を少し見てみましょう, 次に、コンポーネントに移動します, 一般的な6層モデル, 実際のプロジェクトで使用される4段階のフロー, そして、あなたがあなた自身の道を選ぶときに重要な要因.

IoTとは?

IoTは、世界を感知してデータを共有できる接続オブジェクトのネットワークです. オブジェクトはトラッカーにすることができます, センサー, スマートメーター, カメラ, ウェアラブル, ラインのマシン. 一部の測定値. バルブなどのアクチュエーターを介してコマンドにも作用する人もいます, リレー, またはモーター. 彼らが収集するデータは、温度や場所などの数値からオーディオやビデオまでの範囲です. データがキャプチャされたら, 保存するソフトウェアに移動します, 分析します, そして、それを人や他のシステムに提示します. 値はガジェットではありません. 値は、センシングの閉ループです, 決定, そして演技.

IoTアーキテクチャとは何ですか?

IoTアーキテクチャは、これらすべてを定義する構造の青写真です IoTデバイス, IoTネットワーク, プラットフォーム, アプリケーションが相互作用します. それは、データが物理的な世界からどのように流れるかを示しています (デバイスを介して), ネットワークを越えて移動します, 処理されます, そして最終的に洞察に変わりました.

アーキテクチャは、単なる部品のリストではありません. それはそれらの部品が一緒に機能する方法です. それ自体のセンサーまたはタグは単なるハードウェアです. しかし、それがエッジデバイスに接続するとき, ゲートウェイを通って送信します, ダッシュボードに表示されます - それは動作中のアーキテクチャです.

優れたアーキテクチャは、システムがスケーラブルであることを保証します, 安全な, と相互運用可能. これにより、企業はすべてをゼロから再構築することなく、IoTの展開を成長させることができます.

IoTアーキテクチャのコンポーネントは何ですか?

システムを見る簡単な方法は、4つの主要なコンポーネントを使用することです. それぞれがほとんどのエンタープライズ展開に存在します.

セキュリティおよび管理コンポーネント

セキュリティはスタックのすべての部分に触れます. デバイスには、保護されたファームウェアと強力なアイデンティティが必要です. ネットワークでは、暗号化とアクセス制御が必要です. プラットフォームには、ロールベースの権限が必要です, 監査, および継続的な監視. 操作が停止しないため、管理はセキュリティの隣に座っています. 提供する方法が必要です, 構成、設定, アップデート, 規模のデバイスを廃止します. また、健康とパフォーマンスを視聴するには、観察可能性が必要です.

アプリケーションと分析コンポーネント

これは、データが価値に変わる場所です. アプリケーションが収集します, プロセス, 情報を視覚化します. 分析は、基本的なしきい値または異常の検出や予測などの高度なモデルである可能性があります. 出力はダッシュボードに送られます, アラート, または他のシステムでの自動アクション. 多くのチームでは、この部分にはコンテキストの認識も含まれています, チャートだけではありません. 例えば, 店内の人々のフローヒートマップまたはポンプの予測メンテナンススコア.

統合コンポーネント

インフラストラクチャは、データを生成および移動する物理的および仮想層です. センサーが含まれています, タグ, アクチュエーター, ゲートウェイ, そして、それらをリンクするネットワーク. のような短距離接続 ブルートゥース または Wi-Fi 部屋と床に合っています. LTE-Mなどの長距離オプション, NB-IoT, または LoRaWAN スーツキャンパスと都市. 正しい選択は範囲に依存します, 力, 帯域幅, コスト.

統合コンポーネント

統合は、IoTの結果をビジネスシステムに接続します. データはERPに流れる場合があります, CRM, メンテナンスシステム, またはカスタムアプリ. メッセージブローカーやAPIなどのミドルウェアは、Exchangeを整理して信頼性を維持します. 統合なし, 洞察は画面上にとどまり、変更する必要があるプロセスに到達することはありません.

6 IoTアーキテクチャの層

レイヤーは、チームが仕事を分割し、インターフェイスについて考えるのに役立ちます. 名前はソースによって異なります, しかし、アイデアは重複しています.

デバイスレイヤー

すべてのセンサーとスマートデバイスはここに住んでいます. センサーは、物理的な世界からの事実をキャプチャします. トラッカーはリアルタイムのロケーションの更新を提供します. アクチュエーターは、コマンドまたはロジックに基づいてアクションを実行します. デバイスはシンプルでバッテリー駆動の場合があります, またはローカルコンピューティングと複雑. 彼らはあなたのシステムの端を定義します.

ネットワークレイヤー

このレイヤーには、ネットワークハードウェアと通信方法が含まれています. データをデバイスからシステムの残りの部分に移動し、コマンドをフィールドに戻します. 選択には、個人エリアネットワークが含まれます, ローカルネットワーク, および広いエリアネットワーク.

データレイヤー

データが送信されると, どこかに行かなければなりません. データレイヤーにはデータベースが含まれます, ストレージプラットフォーム, およびデータ湖. 後の分析または処理のために構造化された方法でデータを保持する責任があります.

分析レイヤー

これは、生データが洞察になる場所です. アルゴリズム, 機械学習モデル, アナリティクスエンジンはここに住んでいます. 例えば, この層は異常を検出する可能性があります, 予測傾向, または、センサーの測定値に基づいてアクションを推奨します.

アプリケーション/統合レイヤー

これはIoTのユーザー面です. モバイルアプリが含まれています, ダッシュボード, API, ユーザーがIoTデータと対話するのに役立つ他のツール. また、ビジネスアプリや自動化ツールなどの外部システムに接続します.

セキュリティと管理層

他のレイヤーとは異なります, これは他のすべてのものをカットします. セキュリティは分離されていません. 各レイヤー, デバイスであろうとクラウドであろうと, 独自の保護が必要です: 暗号化, 認証, セキュアブート, アクセス制御, もっと.

4 IoTアーキテクチャの段階

層状モデルに加えて, IoTアーキテクチャを見る別の方法は、その展開段階を使用することです, 実際のシステムを計画するときに特に役立ちます:

デバイス

これがすべて始まるところです. センサーまたはアクチュエーターは、環境データを収集するか、アクションを実行します. 彼らはウェアラブルかもしれません, カメラ, 産業センサー, またはスマートタグ.

インターネットゲートウェイ

多くの場合、デバイスはクラウドに直接接続しません. 彼らは最初にローカルゲートウェイにデータを送信します. これらのゲートウェイは、プロトコル変換を処理します, 初期フィルタリング, クラウド配信を保護します.

エッジコンピューティング

すべてをクラウドに送信する代わりに, エッジデバイスは、一部のデータをローカルで処理できます. これにより、帯域幅が減少し、反応時間が速くなります.

クラウドまたはデータ センター

最後の停留所. クラウドで, データは保存されます, 視覚化, 規模で分析されました. AIモデルトレーニングやディープトレンド分析などの複雑なタスクは通常、ここで行われます.

IoTアーキテクチャを選択する際の要因

IoTシステムの設計は、技術的なものではありません. また、アーキテクチャを実際のニーズに合わせる必要があります. 考慮すべき4つの重要な要素を次に示します:

スケーラビリティ

あなたの最初の展開は小さいかもしれません. しかし、システムは数百または数千のデバイスを後で処理できますか? 水平および垂直のスケーリングをサポートするプラットフォームを探します.

データ処理

データはどこで処理されますか, 端に, クラウドで, または両方? ハイブリッドアプローチはしばしば最適に機能します. 時間に敏感なタスクにEdgeを使用します, より深い分析のためのクラウド.

相互運用性

IoT環境には、混合デバイスとベンダーがいっぱいです. アーキテクチャがオープン標準をサポートしていることを確認してください, 共有データ形式, およびAPI. ベンダーのロックインを避けてください.

安全

セキュリティは最初から設計する必要があります. 改ざん防止センサーからエンドツーエンドの暗号化やクラウドアクセス制御まで, 各レイヤーには独自の保護が必要です.

結論

IoTは強力です. しかし、それはその背後にあるアーキテクチャと同じくらい強いだけです. 優れたアーキテクチャがデバイスを接続します, データを処理します, あなたのビジネスと統合します, すべてを安全に保ちます. スマートファクトリーを設計するかどうか, 医療センサーの展開, または、建物を自動化するだけです, アーキテクチャを正しく取得することが、それをすべて機能させるものです. あなたの目標から始めましょう. レイヤーをマップします. スケーリングするツールを選択します. すべてを確保します. 次に、IoTシステムを成長させます, 適応する, そして本当の価値を提供します.