Guide de sélection d’un système d’exploitation pour votre périphérique IoT edge

Grâce à l’Internet des objets (IoT), les entreprises peuvent collecter des données en temps réel, analyser les tendances, générer des informations, suivre les ressources et réagir rapidement aux problèmes. Au cœur de la plupart des solutions IoT se trouve un appareil qui peut s’enregistrer et se connecter au cloud pour envoyer et recevoir des données. Certains d’entre eux peuvent être des périphériques périphériques, qui effectuent un traitement de données sur le périphérique lui-même ou dans une passerelle de terrain.

Rendre tout cela possible est le système d’exploitation (OS) — mais ce n’est pas une approche unique. Les constructeurs d’appareils qui cherchent à choisir le bon système d’exploitation pour leur appareil IoT edge doivent s’assurer qu’il prend en charge le matériel, les applications et les exigences de connectivité nécessaires. De Windows pour l’IoT à Azure RTOS en passant par Azure Sphere, différents systèmes d’exploitation du portefeuille technologique Azure IoT présentent des fonctionnalités et des avantages spécifiques qui peuvent plaire en fonction de vos besoins. Vous trouverez ci-dessous quatre domaines et questions clés que chaque constructeur d’appareils doit prendre en compte lors de la sélection d’un système d’exploitation pour ses appareils IoT edge.

Le besoin d’appareils IoT à la périphérie intelligente

Le modèle d’application IoT traditionnel consiste à ce que les appareils créent des données localement, puis envoient ces données au cloud où elles sont traitées avec une intelligence artificielle (IA) ou un apprentissage automatique (ML) de grande valeur pour produire des informations commerciales. Ces informations métier sont ensuite fréquemment utilisées pour déclencher des actions, qui sont renvoyées vers les appareils. Comme vous pouvez l’imaginer, ce modèle traditionnel a ses limites: un retard dans les réponses en temps réel, des connexions Internet sporadiques qui inhibent la transmission des données et la gravité des données qui rend difficile et coûteux le déplacement d’ensembles de données à des fins analytiques.

L’utilisation de périphériques edge intelligents permet de résoudre ces problèmes en déplaçant l’extraction et l’action d’insight vers le périphérique local lui-même. En déplaçant certaines charges de travail vers la périphérie du réseau, les appareils peuvent passer moins de temps à communiquer avec le cloud, réagir plus rapidement aux changements locaux et fonctionner de manière fiable, même pendant de longues périodes hors ligne. Les avantages supplémentaires de l’edge intelligent incluent la traduction de protocoles, la normalisation des données et une confidentialité accrue des données en supprimant les IPI sur site.

4 questions pour choisir un système d’exploitation IoT

Selon le besoin ou les contraintes spécifiques qui animent le développement de votre périphérique IoT edge, plusieurs considérations animeront le processus de prise de décision. L’un des premiers domaines dans lesquels les constructeurs d’appareils commencent souvent est leur niveau de familiarité avec la plate-forme. Si vous en avez l’expérience, il y a de fortes chances que ce soit la première option que vous envisagez. Cependant, nous vous suggérons également de poser ces quatre questions avant de prendre une décision finale.

1) Quel niveau de fiabilité et de support à long terme est nécessaire?

La base de cette question est basée sur le type de périphérique edge en cours de création. Des smartphones aux appareils portables en passant par les appareils médicaux ou les distributeurs automatiques, chacun a son propre cycle de vie. Du point de vue des ventes, cela est déterminé par le comportement d’achat du consommateur, c’est—à-dire les facteurs qui influencent la façon dont une organisation ou un individu achète un produit, y compris le prix, la durabilité et les caractéristiques du produit. Du point de vue du développement, le cycle de vie d’un appareil est influencé par la durée de prise en charge de son logiciel, comme le système d’exploitation.

Les appareils à bas prix ont tendance à avoir des cycles de vie plus courts et peuvent donc ne pas avoir besoin de prendre en charge les mises à jour de fonctionnalités ou les mises à niveau logicielles des années plus tard si les consommateurs achètent fréquemment de nouvelles versions. D’autres appareils pourraient être destinés à des systèmes critiques et devraient durer des années. Dans ce cas, la recherche d’un système d’exploitation offrant une prise en charge à long terme est essentielle car il peut aider votre appareil à rester protégé et à jour au fil des ans. Les facteurs clés à prendre en compte en matière de fiabilité et de support à long terme comprennent:

• Est-ce un appareil à usage fixe? Ce scénario tend à exiger que le logiciel soit attaché à l’appareil et sous licence à l’utilisateur en tant que produit complet, ainsi que que l’OEM fournisse un support client pour le produit complet, y compris les fonctions exécutées par le système d’exploitation.
• L’appareil est-il un système spécialisé (p. ex. systèmes de point de vente, guichets automatiques)? Les systèmes spécialisés effectuent généralement une seule tâche importante et ne nécessitent pas de mises à jour de fonctionnalités aussi souvent que les autres appareils, mais cela signifie qu’ils nécessitent souvent une option de maintenance plus longue et doivent être maintenus aussi stables et sécurisés que possible. C’est pourquoi il est important de regarder le modèle de maintenance offert avec le système d’exploitation.
• L’application du dispositif nécessite-t-elle que le système d’exploitation réponde à certaines certifications ou normes (par exemple, ISO 62304 pour les dispositifs médicaux)? Cela devient un peu plus nuancé en fonction de l’industrie spécifique pour laquelle l’appareil sera utilisé. Mais, à un niveau élevé, cela signifie évaluer vos options de système d’exploitation en tenant compte de toutes les normes ou exigences spécifiques à l’industrie.
• L’appareil nécessite-t-il une interface utilisateur (UI) riche ? À mesure que les solutions IoT deviennent plus complexes, beaucoup nécessiteront un système d’exploitation avec une interface utilisateur complète. Cela peut également être important pour les appareils où les clients interagiront régulièrement avec l’interface, comme une pompe à essence ou un kiosque à billets, et pourraient bénéficier d’une interface utilisateur intuitive et facile à utiliser.

Sachant que les constructeurs d’appareils recherchent des fonctionnalités de système d’exploitation qui aident leurs appareils à rester stables et pris en charge à long terme, Microsoft propose plusieurs éditions pour la création d’appareils sur la plate—forme Windows for IoT – qui sont toutes soutenues par 10 ans de support à long terme et sont conçues pour une intégration facile avec d’autres services et plates-formes Azure.

Windows 10 IoT Enterprise vs Windows 10 IoT Core vs Windows Server IoT 2019

Windows 10 IoT Core est idéal pour les appareils nécessitant un faible encombrement, tandis que Windows Server IoT 2019 est plus adapté aux charges de travail informatiques de périphérie exigeantes. Ensuite, il y a Windows 10 IoT Enterprise, qui dispose de fonctionnalités spécialisées pour créer des périphériques à fonction fixe verrouillés sur un ensemble spécifique d’applications et de périphériques.

Windows 10 IoT Enterprise propose des options de prise en charge à court et à long terme. Le canal de maintenance à long terme (LTSC) est conçu spécifiquement pour les appareils spécialisés, y compris les machines IoT. Cette option de support à long terme fournit des mises à jour régulières une fois tous les 2-3 ans au cours d’une décennie, permettant aux appareils à usage fixe et spécialisés de fonctionner plus longtemps.

2) Quelles sont vos exigences de performance?

Un autre aspect consiste à aligner les besoins de votre solution IoT sur les capacités réelles du système d’exploitation, en particulier en ce qui concerne la puissance de calcul ou de traitement et les performances en temps réel. Les questions à considérer comprennent:

• Quelles sont vos exigences de latence prévisibles ou garanties ? N’oubliez pas que plus vous avez besoin de latence, plus vous devez prendre en compte la consommation d’énergie (et vice versa).
• Quel niveau de puissance de calcul est nécessaire pour effectuer les tâches de l’appareil ? Tenez compte de ce qui est nécessaire pour prendre en charge non seulement le système d’exploitation, mais également les applications d’exécution.
• Combien de mémoire est nécessaire ? Notez que la taille de la mémoire peut être un facteur décisif important lors du choix entre un système d’exploitation ou un RTOS.

Au fur et à mesure de cet exercice, la façon dont vous hiérarchisez les capacités ci-dessus influencera certainement les fonctionnalités que vous recherchez dans un système d’exploitation. Par exemple, un appareil qui donne la priorité aux réponses en millisecondes, comme un système de freinage antiblocage, peut utiliser un système d’exploitation différent de celui que vous trouvez dans une borne de billetterie. Parmi les appareils qui bénéficient d’un système d’exploitation avec des vitesses de traitement plus rapides, citons les trackers de fitness, les téléphones intelligents et les machines automatisées industrielles.

Avantages d’un système d’exploitation en temps réel pour les périphériques IoT edge

Azure RTOS (Real Time Operating System) est une suite de développement intégrée qui comprend un système d’exploitation petit mais puissant pour des performances fiables et ultra-rapides sur les périphériques à ressources limitées. Développé dans un souci de rapidité, il prend en charge les microcontrôleurs 32 bits les plus populaires et les outils de développement intégrés.

Pour les périphériques périphériques sur lesquels vous envisagez un RTOS, il est important de se rappeler que son objectif principal est d’allouer du temps de traitement entre diverses tâches logicielles embarquées, en divisant le logiciel en portions souvent appelées « threads « . » Le basculement entre les threads se produit si rapidement qu’il est presque invisible pour les utilisateurs, ce qui permet des temps de réponse quasi simultanés.

Ce système d’exploitation est également compatible avec les puces de nombreux partenaires majeurs du silicium, ce qui peut le rendre plus facile à implémenter dans vos solutions IoT préexistantes. De plus, son faible encombrement mémoire — au minimum de seulement 2 Ko – signifie qu’il peut bien fonctionner sur de petits appareils avec un espace de stockage limité. Azure RTOS est également compatible avec d’autres plates-formes et appareils Azure, y compris Azure Sphere. Les deux sont idéaux ensemble pour ceux qui en ont besoin avec des capacités de traitement en temps réel.

Protocole Welch Allyn Inc., une société spécialisée dans les dispositifs médicaux, a utilisé la vitesse de traitement et l’empreinte mémoire limitée d’Azure RTOS ThreadX dans son moniteur sans fil portable. Le passage à ce système d’exploitation a permis à l’équipe de Welch Allyn de se concentrer plus facilement sur la mise en œuvre de l’application, plutôt que de passer du temps à déboguer un système tiers.

3) Ce système d’exploitation apportera-t-il de la sécurité à l’appareil?

Sans aucun doute, il est impératif que chaque appareil que vous intégrez facteur de sécurité dans sa conception. Cela s’étend également au système d’exploitation que vous choisissez d’exécuter dessus. Un appareil IoT compromis peut, entre autres, entraîner des données volées ou des processus perturbés. Le niveau de fonctionnalités de sécurité que vous recherchez peut également varier en fonction de la sensibilité des données traitées et de l’industrie ou de l’application dans laquelle le périphérique intelligent edge sera utilisé. Les aspects à considérer incluent:

• Offre-t-il des défenses logicielles multicouches et une sécurité renouvelable?
• Avez-vous des connexions sécurisées avec cryptage et authentification basée sur la certification ?
• Prend-il en charge la compartimentation dynamique?

En ce qui concerne les fonctionnalités de sécurité sur les éditions Windows for IoT, Windows 10 IoT Core est configuré pour fournir une prise en charge au niveau de l’entreprise aux périphériques IoT à ressources limitées, étant donné que le matériel a les moyens de le prendre en charge. Pendant ce temps, Windows Server IoT 2019 est équipé de couches de sécurité silicon-to-cloud. De même, Windows 10 IoT Enterprise inclut des mesures de sécurité de base et avancées pour les appareils à usage fixe, y compris la protection avancée contre les menaces Windows Defender, le Filtre d’écriture unifié (UWF) et App Locker.

Sphère Azur: sécurité et intégration des appareils IoT silicon-to-cloud

Alors que Windows for IoT fournit une solution de pointe pour les appareils dotés d’une puissance de traitement de classe MPU ou d’une expérience utilisateur riche, Azure Sphere est une solution complète de sécurité des appareils IoT utilisée pour renforcer les appareils IoT avec les innovations de sécurité Microsoft et l’expertise du matériel, des logiciels et du cloud. Cela signifie que vous pouvez créer des appareils connectés qui sont Azure Sphere est composé de matériel certifié Azure Sphere, du système d’exploitation Azure Sphere et du service de sécurité Azure Sphere avec des mises à jour continues du système d’exploitation et de la sécurité. Le système d’exploitation Azure Sphere est basé sur Linux et offre une défense en profondeur grâce à des couches de protection et à des mises à jour de sécurité continues.

En plus d’offrir une défense en profondeur et une base de sécurité pour protéger activement les appareils, Azure Sphere est conçu pour s’intégrer à tout service cloud, public ou privé. Vous pouvez vous connecter à d’autres clouds pour les données d’application tout en exécutant Azure Sphere ou optimiser l’efficacité en utilisant Azure Sphere aux côtés de Visual Studio et Azure IoT, ce qui permet une stratégie robuste. Par exemple, IoT Central — une plate-forme d’applications IoT SaaS (software-as-a—service) entièrement gérée qui permet aux développeurs de créer des applications IoT sans gérer l’infrastructure sous-jacente – peut être associée à la solution de sécurité intégrée d’Azure Sphere. Cela fournit les bases nécessaires à la création, à la surveillance et à la gestion des appareils et produits IoT.

La technologie VERSE a utilisé Azure Sphere lors de la création de solutions IoT pour Grupo Bimbo, l’une des plus grandes entreprises de boulangerie au monde. Ils ont conçu une solution connectée pour Bimbo basée sur Azure – à partir d’Azure IoT Hub qui connecte toutes les données diffusées sur la plate—forme pour différents périphériques et capteurs de périphérie à la base de données Azure SQL qui stocke toutes ces données – qui a permis à l’entreprise de prototyper, de répondre et de configurer plus rapidement que la concurrence. En outre, avec Azure Sphere, VERSE a travaillé à la création de capteurs de nouvelle génération pour fournir une sécurité de bout en bout dans les usines. Non seulement les capteurs aident à surveiller la sécurité des actifs physiques au sein de l’usine, mais les données sensibles des capteurs restent protégées. Cette connexion globale et cette facilité d’intégration ont permis à VERSE de transformer un patchwork d’appareils Bimbo Factory en une plate-forme cloud avec une unité de bout en bout.

4) Ce système d’exploitation offre-t-il une évolutivité?

La plupart des opérations changent au fil du temps, mais si vous anticipez une croissance majeure avec votre solution IoT, vous voudrez prioriser un système d’exploitation capable de s’adapter à tout type d’appareil. La création d’un périphérique IoT edge doté d’un système d’exploitation évolutif signifie qu’à l’avenir, vous n’aurez plus besoin d’apporter de modifications importantes pour s’adapter à un système différent. Un système d’exploitation évolutif peut gérer des ressources supplémentaires sans modifier la vitesse de sortie — certains peuvent même s’étendre sur plusieurs appareils et zones géographiques. Les éditions Windows pour IoT, y compris Windows 10 IoT Core, Windows 10 IoT Enterprise et Windows IoT Server, sont toutes conçues en tenant compte de l’évolutivité et de l’interopérabilité du système.

PharmID, partenaire de Microsoft, a utilisé le système d’exploitation Windows 10 IoT Core pour créer des solutions de validation des médicaments permettant de collecter et d’analyser les données sur les médicaments. Les médecins individuels utilisent la solution pour vérifier les médicaments qu’ils prescrivent et les hôpitaux et les pharmacies peuvent surveiller ce qui entre et sort. En utilisant Windows 10 IoT Core, PharmID et ses clients peuvent compter sur l’évolutivité de l’entreprise sans avoir besoin de ressources à l’échelle de l’entreprise. PharmID peut continuellement créer et fournir de nouveaux services et fonctionnalités applicatifs sans investissements importants en R&D ni perturbations des opérations des clients.

Construire pour des expériences cloud-to-edge complètes

En fin de compte, le système d’exploitation que vous choisissez n’est qu’une pièce du puzzle. Nous vous recommandons également de réfléchir à la façon dont l’appareil sera utilisé et aux types d’intégrations qui pourraient être nécessaires pour créer une solution complète. De la gestion des ressources cloud et de votre environnement de périphérie à l’analyse et au traitement de vos données sur site en passant par l’extension de l’intelligence et de l’analyse du cloud aux appareils de périphérie, vous pouvez faire beaucoup avec les technologies de périphérie.

Et sur l’ensemble des systèmes d’exploitation Microsoft disponibles pour les périphériques IoT edge — Windows pour IoT, Azure RTOS ou Azure Sphere — un avantage qu’ils ont tous en commun est qu’ils peuvent facilement s’intégrer à d’autres plates-formes et services Azure afin que vous puissiez développer des applications IoT hautement personnalisées et flexibles.

Azure IoT Edge n’est qu’un exemple conçu avec cette intégration edge to cloud à l’esprit. En tant que service entièrement géré basé sur Azure IoT Hub, il vous permet de déplacer certaines charges de travail à la périphérie du réseau afin que vos appareils puissent passer moins de temps à communiquer avec le cloud, réagir plus rapidement aux modifications locales et fonctionner de manière fiable, même pendant de longues périodes hors ligne. De plus, il fonctionne avec vos appareils Linux ou Windows qui prennent en charge les moteurs de conteneurs.

Ressources supplémentaires pour évaluer les systèmes d’exploitation IoT

Ce ne sont que quelques-uns des aspects à prendre en compte lors de la sélection d’un système d’exploitation pour votre périphérique IoT edge. De plus, il est important de commencer par déterminer quelles fonctionnalités sont essentielles pour vous en fonction du cas d’utilisation et des applications prévus pour votre appareil périphérique. Pour plus d’informations sur les systèmes d’exploitation IoT disponibles, parcourez ces ressources supplémentaires:

• Livre blanc de Windows pour l’IoT : La base de votre périphérie intelligente
• Construisez vos appareils IoT avec Windows pour l’IoT : Nouvelles mises à jour de plate-forme pour les développeurs d’appareils
• Livre blanc sur le système d’exploitation en temps réel : Qu’est-ce que c’est et pourquoi vous voudrez peut-être en utiliser un
• Livre blanc sur la sécurité: Sept propriétés d’appareils hautement sécurisés
• Azure IoT : Découvrez ce qui est possible de la périphérie intelligente au cloud