Guía para seleccionar un sistema operativo para su dispositivo IoT edge

Con Internet de las cosas (IoT), las empresas pueden recopilar datos en tiempo real, analizar tendencias, generar información, rastrear recursos y responder rápidamente a problemas. El núcleo de la mayoría de las soluciones de IoT es un dispositivo que puede registrarse y conectarse a la nube para enviar y recibir datos. Algunos de estos pueden ser dispositivos perimetrales, que realizan parte del procesamiento de datos en el propio dispositivo o en una puerta de enlace de campo.

Hacer todo esto posible es el sistema operativo (SO), pero no es un enfoque único para todos. Los fabricantes de dispositivos que buscan elegir el sistema operativo adecuado para su dispositivo IoT edge deben asegurarse de que admite los requisitos de hardware, aplicaciones y conectividad necesarios. Desde Windows para IoT hasta RTOS de Azure y Azure Sphere, los diferentes sistemas operativos de la cartera de tecnología de IoT de Azure tienen características y beneficios específicos que pueden ser atractivos en función de sus necesidades. A continuación, se presentan cuatro áreas y preguntas clave que todos los creadores de dispositivos deben tener en cuenta al seleccionar un sistema operativo para sus dispositivos IoT edge.

La necesidad de dispositivos de IoT en el intelligent edge

El patrón tradicional de aplicaciones de IoT ha sido que los dispositivos creen datos localmente y luego envíen esos datos a la nube, donde se procesan con inteligencia artificial (IA) o aprendizaje automático (ML) de alto valor para producir información empresarial. Estos conocimientos empresariales se utilizan con frecuencia para desencadenar acciones, que se envían de vuelta a los dispositivos. Como se puede imaginar, este patrón tradicional tiene sus limitaciones: un retraso en las respuestas en tiempo real, conexiones esporádicas a Internet que inhiben la transmisión de datos y la gravedad de los datos que hace que sea difícil y costoso mover conjuntos de datos con fines analíticos.

El uso de dispositivos inteligentes de borde ayuda a resolver estos problemas al mover la extracción de información y la acción al propio dispositivo local. Al mover ciertas cargas de trabajo al borde de la red, los dispositivos pueden pasar menos tiempo comunicándose con la nube, reaccionar más rápidamente a los cambios locales y funcionar de manera confiable incluso en períodos sin conexión prolongados. Los beneficios adicionales del intelligent edge incluyen la traducción de protocolos, la normalización de datos y una mayor privacidad de los datos al eliminar la PII en las instalaciones.

4 preguntas para seleccionar un sistema operativo IoT

Dependiendo de la necesidad o restricciones específicas que impulsen el desarrollo de su dispositivo IoT edge, hay varias consideraciones que impulsarán el proceso de toma de decisiones. Una de las primeras áreas en las que los fabricantes de dispositivos suelen comenzar es su nivel de familiaridad con la plataforma. Si tiene experiencia con él, es probable que sea la primera opción que considere. Sin embargo, también le sugerimos que haga estas cuatro preguntas antes de tomar una decisión final.

1) ¿Qué nivel de fiabilidad y soporte a largo plazo se necesita?

La base de esta pregunta se basa en el tipo de dispositivo edge que se está creando. Desde teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles hasta dispositivos médicos o máquinas expendedoras, cada uno tiene su propio ciclo de vida. Desde una perspectiva de ventas, esto está determinado por el comportamiento de compra del consumidor, es decir, los factores que influyen en cómo una organización o individuo compra un producto, incluidos el precio, la durabilidad y las características del producto. Desde una perspectiva de desarrollo, el ciclo de vida de un dispositivo se ve afectado por el tiempo que se admite su software, como el sistema operativo.

Los dispositivos con precios bajos tienden a tener ciclos de vida más cortos, por lo que es posible que no necesiten admitir actualizaciones de funciones o actualizaciones de software durante años si los consumidores compran con frecuencia nuevas versiones. Otros dispositivos podrían ser para sistemas de misión crítica y se espera que duren años. En este caso, es esencial buscar un sistema operativo que ofrezca soporte a largo plazo, ya que puede ayudar a que su dispositivo permanezca protegido y actualizado a lo largo de los años. Los factores clave a considerar cuando se trata de confiabilidad y soporte a largo plazo incluyen:

• ¿Es un dispositivo de propósito fijo? Este escenario tiende a requerir que el software esté conectado al dispositivo y licenciado al usuario como un producto completo, así como que el OEM proporcione soporte al cliente para el producto completo, incluidas las funciones realizadas por el sistema operativo.
• ¿Es el dispositivo un sistema especializado (por ejemplo, sistemas de punto de venta, cajeros automáticos)? Los sistemas especializados suelen realizar una única tarea importante y no requieren actualizaciones de funciones tan a menudo como otros dispositivos, pero sí significa que a menudo requieren una opción de servicio más larga y deben mantenerse lo más estables y seguros posible. Por eso es importante observar el modelo de servicio que se ofrece con el sistema operativo.
• ¿La aplicación del dispositivo requiere que el sistema operativo cumpla con ciertas certificaciones o normas (por ejemplo, ISO 62304 para dispositivos médicos)? Esto se vuelve un poco más matizado en función de la industria específica para la que se utilizará el dispositivo. Pero, a un alto nivel, significa evaluar sus opciones de sistema operativo teniendo en cuenta cualquier estándar o requisito específico de la industria.
• ¿El dispositivo requiere una interfaz de usuario (UI) enriquecida? A medida que las soluciones de IoT se vuelven más complejas, muchas requerirán un sistema operativo con una interfaz de usuario integral . Esto también puede ser importante para dispositivos en los que los clientes interactuarán regularmente con la interfaz, como una gasolinera o un quiosco de boletos, y podría beneficiarse de una interfaz de usuario intuitiva y fácil de usar.

Sabiendo que los creadores de dispositivos están buscando capacidades de SO que ayuden a que sus dispositivos permanezcan estables y compatibles a largo plazo, Microsoft ofrece varias ediciones para crear dispositivos en la plataforma Windows para IoT, todas las cuales están respaldadas por 10 años de soporte a largo plazo y están diseñadas para una fácil integración con otros servicios y plataformas de Azure.

Windows 10 IoT Empresa frente a Windows 10 IoT vs Core Windows Server IoT 2019

Windows 10 IoT Core es ideal para dispositivos que requieren un espacio pequeño, mientras que Windows Server IoT 2019 es más adecuado para cargas de trabajo de informática de borde exigentes. Luego está Windows 10 IoT Enterprise, que tiene características especializadas para crear dispositivos de función fija bloqueados para un conjunto específico de aplicaciones y periféricos.

Windows 10 IoT Enterprise tiene opciones de soporte a corto y largo plazo. El canal de mantenimiento a largo plazo (LTSC) está diseñado específicamente para dispositivos especializados, incluidas las máquinas IoT. Esta opción de soporte a largo plazo proporciona actualizaciones regulares una vez cada 2-3 años en el transcurso de una década, lo que permite que los dispositivos de propósito fijo y especializados permanezcan en funcionamiento durante más tiempo.

2) ¿Cuáles son sus requisitos de rendimiento?

Otro aspecto es alinear las necesidades de su solución de IoT con las capacidades reales del sistema operativo, especialmente en lo que se refiere a la potencia de procesamiento y el rendimiento en tiempo real. Las preguntas a considerar incluyen:

• ¿Cuáles son sus requisitos de latencia predecibles o garantizados? Recuerde que cuanto menor sea la latencia que necesite, mayor será el consumo de energía que deberá tener en cuenta (y viceversa).
• ¿Qué nivel de potencia de cálculo se requiere para realizar las tareas del dispositivo? Tenga en cuenta lo que se necesita para admitir no solo el sistema operativo, sino también las aplicaciones en tiempo de ejecución.
• ¿Cuánta memoria se necesita? Tenga en cuenta que el tamaño de la memoria puede ser un factor decisivo importante al elegir entre un sistema operativo o RTOS.

A medida que realice este ejercicio, la forma en que priorice las capacidades anteriores sin duda influirá en las características que busque en un sistema operativo. Por ejemplo, un dispositivo que prioriza respuestas de milisegundos, como un sistema de frenos antibloqueo, podría usar un sistema operativo diferente al que se encuentra en un quiosco de tickets. Ejemplos de dispositivos que se benefician de un sistema operativo con velocidades de procesamiento más rápidas incluyen rastreadores de actividad física, teléfonos inteligentes y máquinas automatizadas industriales.

Ventajas de un sistema operativo en tiempo real para dispositivos IoT edge

Azure RTOS (Sistema operativo en tiempo real) es una suite de desarrollo integrada que incluye un sistema operativo pequeño pero potente para un rendimiento fiable y ultrarrápido en dispositivos con recursos limitados. Desarrollado pensando en la velocidad, es compatible con los microcontroladores de 32 bits más populares y las herramientas de desarrollo integradas.

Para los dispositivos edge en los que está considerando un RTOS, es importante recordar que su propósito principal es asignar el tiempo de procesamiento entre varias tareas de software integrado, dividiendo el software en porciones a las que a menudo se denomina «subprocesos».»El cambio entre hilos se produce tan rápidamente que es casi invisible para los usuarios, lo que permite tiempos de respuesta casi simultáneos.

Este sistema operativo también es compatible con chips de muchos de los principales socios de silicio, lo que puede facilitar su implementación en sus soluciones de IoT preexistentes. Además, su pequeño espacio de memoria, de un mínimo de solo 2 KB, significa que puede funcionar bien en dispositivos pequeños con espacio de almacenamiento limitado disponible. Azure RTOS también es compatible con otras plataformas y dispositivos de Azure, incluido Azure Sphere. Los dos son ideales para aquellos que necesitan una capacidad de procesamiento en tiempo real.

Welch Allyn Protocol Inc., una empresa especializada en dispositivos médicos, utilizó la velocidad de procesamiento y el espacio de memoria limitado de Azure RTOS ThreadX en su monitor inalámbrico portátil. El cambio a este sistema operativo facilitó que el equipo de Welch Allyn se centrara en implementar la aplicación, en lugar de tener que dedicar tiempo a depurar un sistema de terceros.

3) ¿Aportará este sistema operativo seguridad al dispositivo?

Sin duda, es imperativo que cada dispositivo incorpore un factor de seguridad en su diseño. Esto también se extiende al sistema operativo que elija ejecutar en él. Un dispositivo IoT comprometido puede resultar en datos robados o procesos interrumpidos, entre otras cosas. El nivel de características de seguridad que busca también puede variar en función de la sensibilidad de los datos manejados y de la industria o aplicación en la que se utilizará el dispositivo intelligent edge. Los aspectos a considerar incluyen:

• ¿Ofrece defensas de software multicapa y seguridad renovable?
• ¿Tiene conexiones seguras con cifrado y autenticación basada en certificación?
• ¿Admite la compartimentación dinámica?

Cuando se trata de características de seguridad en las ediciones de Windows para IoT, Windows 10 IoT Core está configurado para proporcionar soporte de nivel empresarial a dispositivos IoT con recursos limitados, dado que el hardware tiene los medios para soportarlo. Mientras tanto, Windows Server IoT 2019 viene equipado con capas de seguridad de silicio a nube. Del mismo modo, Windows 10 IoT Enterprise incluye medidas de seguridad básicas y avanzadas para dispositivos de propósito fijo, incluida la Protección avanzada contra amenazas de Windows Defender, el Filtro de escritura unificado (UWF) y el Armario de aplicaciones.

Esfera Azul: seguridad e integración de dispositivos IoT de silicio a nube

Mientras que Windows para IoT proporciona la mejor solución de su clase para dispositivos con potencia de procesamiento de clase MPU o ricas experiencias de usuario, Azure Sphere es una solución integral de seguridad de dispositivos IoT que se utiliza para fortalecer los dispositivos IoT con innovaciones de seguridad de Microsoft y experiencia en hardware, software y la nube. Esto significa que puede crear dispositivos conectados que están compuestos por hardware certificado de Azure Sphere, el sistema operativo de Azure Sphere y el Servicio de seguridad de Azure Sphere con sistema operativo y actualizaciones de seguridad continuas. El sistema operativo Azure Sphere está basado en Linux y ofrece defensa en profundidad a través de capas de protección y actualizaciones de seguridad continuas.

Además de ofrecer una defensa en profundidad y una base de seguridad para proteger activamente los dispositivos, Azure Sphere está diseñado para integrarse con cualquier servicio en la nube, público o privado. Puede conectarse a otras nubes para obtener datos de aplicaciones mientras ejecuta Azure Sphere u optimizar la eficiencia utilizando Azure Sphere junto con Visual Studio y Azure IoT, lo que permite una estrategia sólida. Por ejemplo, IoT Central, una plataforma de aplicaciones IoT de software como servicio (SaaS) totalmente administrada que permite a los desarrolladores crear aplicaciones de IoT sin administrar la infraestructura subyacente, se puede emparejar con la solución de seguridad integrada de Azure Sphere. Al hacerlo, se proporciona la base necesaria para crear, supervisar y administrar dispositivos y productos de IoT.

La tecnología VERSE utilizó Azure Sphere al crear soluciones de IoT para Grupo Bimbo, una de las empresas de panadería más grandes del mundo. Diseñaron una solución conectada para Bimbo basada en Azure, desde Azure IoT Hub, que conecta todos los datos transmitidos a la plataforma para diferentes dispositivos y sensores perimetrales a la base de datos SQL de Azure, que almacena todos estos datos, que permitió a la empresa crear prototipos, responder y configurar más rápido que la competencia. Además, con Azure Sphere, VERSE trabajó para crear sensores de última generación para proporcionar seguridad de extremo a extremo dentro de las fábricas. Los sensores no solo ayudan a monitorear la seguridad de los activos físicos dentro de la fábrica, sino que los datos sensibles de los sensores permanecen protegidos. Esta conexión general y la facilidad de integración permitieron a VERSE convertir un mosaico de dispositivos Bimbo factory en una plataforma en la nube con unity de extremo a extremo.

4) ¿Este sistema operativo ofrece escalabilidad?

La mayoría de las operaciones cambian con el tiempo, pero si está anticipando un crecimiento importante con su solución de IoT, querrá priorizar un sistema operativo que pueda escalarse para cualquier tipo de dispositivo. Crear un dispositivo de borde de IoT con un sistema operativo escalable significa que en el futuro no necesitará realizar cambios extensos para adaptarse a un sistema diferente. Un sistema operativo escalable puede manejar recursos adicionales sin cambiar la velocidad de salida, algunos incluso pueden abarcar varios dispositivos y geografías. Las ediciones de Windows para IoT, que incluyen Windows 10 IoT Core, Windows 10 IoT Enterprise y Windows IoT Server, están diseñadas teniendo en cuenta la escalabilidad e interoperabilidad del sistema.

El socio de Microsoft, PharmID, utilizó el sistema operativo principal de IoT de Windows 10 para crear soluciones de validación de medicamentos para recopilar y analizar datos de medicamentos. Los médicos individuales usan la solución para verificar los medicamentos que recetan y los hospitales y farmacias pueden monitorear lo que entra y sale. Al utilizar Windows 10 IoT Core, PharmID y sus clientes pueden confiar en la escalabilidad empresarial sin necesidad de recursos a escala empresarial. PharmID puede crear y ofrecer continuamente nuevos servicios y funciones de aplicaciones sin grandes inversiones en I + D & o interrupciones en las operaciones del cliente.

Build para experiencias integrales de nube a borde

Al final, el sistema operativo que elija es solo una pieza del rompecabezas. También recomendamos pensar con anticipación cómo se utilizará el dispositivo y los tipos de integraciones que podrían ser necesarias para crear una solución completa. Desde la administración de recursos de nube y su entorno perimetral hasta el análisis y procesamiento de sus datos locales y la ampliación de la inteligencia y el análisis de la nube a los dispositivos perimetrales, hay mucho que puede hacer con las tecnologías perimetrales.

Y en todos los sistemas operativos de Microsoft disponibles para dispositivos edge de IoT (Windows para IoT, Azure RTOS o Azure Sphere), una ventaja que todos tienen en común es que pueden integrarse fácilmente con otras plataformas y servicios de Azure para que pueda desarrollar aplicaciones de IoT flexibles y altamente personalizadas.

Azure IoT Edge es solo un ejemplo diseñado con esta integración de edge a cloud en mente. Al ser un servicio totalmente administrado basado en Azure IoT Hub, le permite trasladar ciertas cargas de trabajo al perímetro de la red para que sus dispositivos puedan pasar menos tiempo comunicándose con la nube, reaccionar más rápidamente a los cambios locales y funcionar de forma fiable incluso en períodos sin conexión prolongados. Además, funciona con dispositivos Linux o Windows que admiten motores de contenedores.

Recursos adicionales para evaluar sistemas operativos IoT

Estos son solo algunos de los aspectos a tener en cuenta al seleccionar un sistema operativo para su dispositivo IoT edge. Y, es importante comenzar por averiguar qué características son críticas para priorizar en función del caso de uso previsto y las aplicaciones para su dispositivo perimetral. Para obtener más información sobre los sistemas operativos IoT disponibles, consulte estos recursos adicionales:

• Documento técnico de Windows para IoT: La base de intelligent edge
• Construya sus dispositivos IoT con Windows para IoT: Nuevas actualizaciones de plataforma para desarrolladores de dispositivos
• Documento técnico del sistema operativo en tiempo real: Qué es y por qué es posible que desee usar uno
• : Siete propiedades de dispositivos de alta seguridad
• Azure IoT: Vea lo que es posible desde el intelligent edge hasta la nube