Guida alla selezione di un sistema operativo per il dispositivo IoT edge

Utilizzando l’Internet of Things (IoT), le aziende possono raccogliere dati in tempo reale, analizzare le tendenze, generare insight, tenere traccia delle risorse e rispondere rapidamente ai problemi. Il cuore della maggior parte delle soluzioni IoT è un dispositivo in grado di registrarsi e connettersi con il cloud per inviare e ricevere dati. Alcuni di questi possono essere dispositivi edge, che eseguono alcune elaborazioni di dati sul dispositivo stesso o in un gateway di campo.

A rendere tutto ciò possibile è il sistema operativo (OS), ma non è un approccio adatto a tutti. I costruttori di dispositivi che desiderano scegliere il sistema operativo giusto per il proprio dispositivo IoT edge devono assicurarsi che supporti i requisiti hardware, applicazioni e connettività necessari. Da Windows per IoT a Azure RTOS a Azure Sphere, diversi sistemi operativi nel portafoglio di tecnologie IoT di Azure hanno caratteristiche e vantaggi specifici che potrebbero interessare a seconda delle esigenze. Di seguito sono riportate quattro aree e domande chiave che ogni costruttore di dispositivi dovrebbe considerare quando si seleziona un sistema operativo per i propri dispositivi edge IoT.

La necessità di dispositivi IoT all’intelligent edge

Il modello di applicazione IoT tradizionale è stato quello di far sì che i dispositivi creassero dati localmente e quindi inviassero tali dati al cloud dove venivano elaborati con intelligenza artificiale (AI) o machine learning (ML) ad alto valore per produrre insight aziendali. Queste informazioni aziendali vengono quindi utilizzate frequentemente per attivare le azioni, che vengono inviate ai dispositivi. Come puoi immaginare, questo modello tradizionale ha i suoi limiti: un ritardo nelle risposte in tempo reale, sporadiche connessioni Internet che inibiscono la trasmissione dei dati e la gravità dei dati che rende difficile e costoso spostare i set di dati per scopi analitici.

L’uso di dispositivi edge intelligenti aiuta a risolvere questi problemi spostando l’estrazione e l’azione di insight sul dispositivo locale stesso. Spostando determinati carichi di lavoro ai margini della rete, i dispositivi sono in grado di dedicare meno tempo alla comunicazione con il cloud, reagire più rapidamente alle modifiche locali e operare in modo affidabile anche in lunghi periodi offline. Ulteriori vantaggi di Intelligent edge includono la traduzione del protocollo, la normalizzazione dei dati e una maggiore privacy dei dati rimuovendo le PII on-premise.

4 domande per la selezione di un sistema operativo IoT

A seconda delle esigenze o dei vincoli specifici che guidano lo sviluppo del dispositivo IoT edge, ci sono diverse considerazioni che guideranno il processo decisionale. Una delle prime aree in cui i costruttori di dispositivi spesso iniziano è il loro livello di familiarità con la piattaforma. Se hai esperienza con esso, è probabile che potrebbe essere la prima opzione che consideri. Tuttavia, ti suggeriamo anche di porre queste quattro domande prima di prendere una decisione definitiva.

1) Quale livello di affidabilità e supporto a lungo termine è necessario?

La base di questa domanda si basa sul tipo di dispositivo edge creato. Da smartphone e dispositivi indossabili a dispositivi medici o distributori automatici, ognuno ha il proprio ciclo di vita. Dal punto di vista delle vendite, ciò è determinato dal comportamento di acquisto del consumatore, ovvero i fattori che influenzano il modo in cui un’organizzazione o un individuo acquista un prodotto, inclusi prezzo, durata e caratteristiche del prodotto. Dal punto di vista dello sviluppo, il ciclo di vita di un dispositivo è influenzato dal tempo in cui il suo software, come il sistema operativo, è supportato.

I dispositivi con prezzi bassi tendono ad avere cicli di vita più brevi, e quindi potrebbe non essere necessario supportare aggiornamenti di funzionalità o aggiornamenti software anni lungo la strada se i consumatori acquistano spesso nuove versioni. Altri dispositivi potrebbero essere per i sistemi mission-critical e dovrebbe durare per anni. In questo caso, cercare un sistema operativo che offra supporto a lungo termine è essenziale in quanto può aiutare il tuo dispositivo a rimanere protetto e aggiornato nel corso degli anni. I fattori chiave da considerare quando si tratta di affidabilità e supporto a lungo termine includono:

• È un dispositivo a scopo fisso? Questo scenario tende a richiedere che il software sia collegato al dispositivo e concesso in licenza all’utente come prodotto completo, nonché che l’OEM fornisca assistenza clienti per il prodotto completo, incluse le funzioni eseguite dal sistema operativo.
• Il dispositivo è un sistema specializzato (ad esempio, sistemi di punti vendita, bancomat)? I sistemi specializzati in genere eseguono una singola attività importante e non richiedono aggiornamenti delle funzionalità con la stessa frequenza di altri dispositivi, ma ciò significa che spesso richiedono un’opzione di manutenzione più lunga e devono essere mantenuti il più stabili e sicuri possibile. Questo è il motivo per cui è importante guardare il modello di assistenza offerto con il sistema operativo.
• L’applicazione del dispositivo richiede che il sistema operativo soddisfi determinate certificazioni o standard (ad esempio, ISO 62304 per i dispositivi medici)? Questo diventa un po ‘ più sfumato in base al settore specifico per il quale verrà utilizzato il dispositivo. Ma, ad un livello elevato, significa valutare le opzioni del sistema operativo con qualsiasi standard o requisiti specifici del settore in mente.
• Il dispositivo richiede una ricca interfaccia utente (UI)? Poiché le soluzioni IoT diventano più complesse, molte richiedono un sistema operativo con un’interfaccia utente completa . Questo può anche essere importante per i dispositivi in cui i clienti interagiranno regolarmente con l’interfaccia, come una pompa di benzina o un chiosco di biglietti, e potrebbero beneficiare di un’interfaccia utente intuitiva e facile da usare.

Sapendo che i costruttori di dispositivi sono alla ricerca di funzionalità OS che aiutano i loro dispositivi a rimanere stabili e supportati a lungo termine, Microsoft offre più edizioni per la creazione di dispositivi sulla piattaforma Windows per IoT, tutte supportate da 10 anni di supporto a lungo termine e progettate per una facile integrazione con altri servizi e piattaforme Azure.

Impresa di Windows 10 IoT contro il centro di Windows 10 IoT contro. Windows Server IoT 2019

Windows 10 IoT Core è ideale per i dispositivi che richiedono un ingombro ridotto, mentre Windows Server IoT 2019 è più adatto per carichi di lavoro di edge computing esigenti. Poi c’è Windows 10 IoT Enterprise, che ha funzionalità specializzate per creare dispositivi a funzione fissa bloccati su un set specifico di applicazioni e periferiche.

Windows 10 IoT Enterprise ha opzioni sia per il supporto a breve che a lungo termine. Il long-Term Servicing Channel (LTSC) è progettato specificamente per dispositivi specializzati, comprese le macchine IoT. Questa opzione di supporto a lungo termine fornisce aggiornamenti regolari una volta ogni 2-3 anni nel corso di un decennio, consentendo ai dispositivi fissi e specializzati di rimanere in funzione più a lungo.

2) Quali sono i vostri requisiti prestazionali?

Un altro aspetto è l’allineamento delle esigenze della soluzione IoT con le capacità effettive del sistema operativo; in particolare per quanto riguarda la potenza di elaborazione o elaborazione e le prestazioni in tempo reale. Le domande da considerare includono:

• Quali sono i requisiti di latenza prevedibili o garantiti? Ricordate che la latenza più bassa si richiede, il consumo di energia più è necessario fattore (e viceversa).
• Quale livello di potenza di calcolo è necessario per eseguire le attività del dispositivo? Fattore in ciò che è necessario per supportare non solo il sistema operativo, ma anche le applicazioni in fase di esecuzione.
• Quanta memoria è richiesta? Si noti che la dimensione della memoria può essere un fattore decisivo importante quando si sceglie tra un sistema operativo o RTOS.

Come si passa attraverso questo esercizio, come priorità le funzionalità di cui sopra sarà certamente influenzare le caratteristiche che cercate in un sistema operativo. Ad esempio, un dispositivo che dà la priorità alle risposte al millisecondo come un sistema antibloccaggio potrebbe utilizzare un sistema operativo diverso da quello che si trova in un chiosco di biglietti. Esempi di dispositivi che beneficiano di un sistema operativo con velocità di elaborazione più elevate includono inseguitori di fitness, smartphone e macchine automatiche industriali.

Vantaggi di un sistema operativo in tempo reale per dispositivi edge IoT

Azure RTOS (Real Time Operating System) è una suite di sviluppo embedded che include un sistema operativo piccolo ma potente per prestazioni affidabili e ultraveloci su dispositivi con risorse limitate. Sviluppato con velocità in mente, supporta i più popolari microcontrollori a 32 bit e strumenti di sviluppo embedded.

Per i dispositivi edge in cui si sta considerando un RTOS, è importante ricordare che il suo scopo principale è quello di allocare il tempo di elaborazione tra i vari compiti software embedded, dividendo il software in porzioni spesso indicate come “thread.”Il passaggio tra i thread avviene così rapidamente che è quasi invisibile agli utenti, consentendo tempi di risposta quasi simultanei.

Questo sistema operativo è compatibile anche con i chip di molti importanti partner di silicio, che possono rendere più facile l’implementazione nelle soluzioni IoT preesistenti. Inoltre, il suo piccolo ingombro di memoria—ad un minimo di soli 2 KB-significa che può funzionare bene in piccoli dispositivi con spazio di archiviazione limitato disponibile. Azure RTOS è anche compatibile con altre piattaforme e dispositivi Azure, tra cui Azure Sphere. I due sono ideali insieme per coloro che hanno bisogno di un con capacità di elaborazione in tempo reale.

Welch Allyn Protocol Inc., una società specializzata in dispositivi medici, ha utilizzato la velocità di elaborazione e l’impronta di memoria limitata di Azure RTOS ThreadX nel loro monitor wireless indossabile. Il passaggio a questo sistema operativo ha reso più facile per il team di Welch Allyn concentrarsi sull’implementazione dell’applicazione, piuttosto che dover dedicare tempo al debug di un sistema di terze parti.

3) Questo sistema operativo porterà sicurezza al dispositivo?

Senza dubbio, è imperativo che ogni dispositivo si costruisce fattore di sicurezza nel suo design. Questo si estende anche al sistema operativo che si sceglie di eseguire su di esso. Un dispositivo IoT compromesso può comportare il furto di dati o processi interrotti, tra le altre cose. Il livello di funzionalità di sicurezza che si cerca potrebbe anche variare a seconda della sensibilità dei dati gestiti e del settore o dell’applicazione in cui verrà utilizzato il dispositivo edge intelligente. Gli aspetti da considerare includono:

• Offre difese software multistrato e sicurezza rinnovabile?
• Avete connessioni sicure con crittografia e autenticazione basata sulla certificazione?
• Supporta la compartimentazione dinamica?

Quando si tratta di funzionalità di sicurezza nelle edizioni Windows per IoT, Windows 10 IoT Core è impostato per fornire supporto a livello aziendale ai dispositivi IoT con risorse limitate, dato che l’hardware ha i mezzi per supportarlo. Nel frattempo, Windows Server IoT 2019 è dotato di strati di sicurezza silicon-to-cloud. Allo stesso modo, Windows 10 IoT Enterprise include misure di sicurezza di base e avanzate per dispositivi a uso fisso, tra cui Windows Defender Advanced Threat Protection, Unified Write Filter (UWF) e App Locker.

Sfera Azure: sicurezza e integrazione dei dispositivi IoT silicon-to-cloud

Mentre Windows for IoT offre una soluzione best-in-class per dispositivi con potenza di elaborazione di classe MPU o esperienze utente avanzate, Azure Sphere è una soluzione completa di sicurezza dei dispositivi IoT utilizzata per rafforzare i dispositivi IoT con le innovazioni e le competenze Microsoft in materia di sicurezza in hardware, software e cloud. Ciò significa che è possibile creare dispositivi connessi che sono Azure Sphere è composto da hardware certificato Azure Sphere, il sistema operativo Azure Sphere, e Azure Sphere Security Service con sistema operativo in corso e gli aggiornamenti di sicurezza. Il sistema operativo Azure Sphere è basato su Linux e offre una difesa approfondita attraverso livelli di protezione e aggiornamenti di sicurezza in corso.

Oltre ad offrire una difesa approfondita e una base di sicurezza per proteggere attivamente i dispositivi, Azure Sphere è progettato per integrarsi con qualsiasi servizio cloud, pubblico o privato. È possibile connettersi ad altri cloud per i dati delle app durante l’esecuzione di Azure Sphere o ottimizzare l’efficienza utilizzando Azure Sphere insieme a Visual Studio e Azure IoT, consentendo una strategia solida. Ad esempio, IoT Central, una piattaforma di app IoT software—as-a-service (SaaS) completamente gestita che consente agli sviluppatori di creare applicazioni IoT senza gestire l’infrastruttura sottostante, può essere abbinata alla soluzione di sicurezza integrata di Azure Sphere. Ciò fornisce le basi necessarie per creare, monitorare e gestire dispositivi e prodotti IoT.

La tecnologia VERSE ha utilizzato Azure Sphere durante la creazione di soluzioni IoT per Grupo Bimbo, una delle più grandi aziende di cottura al mondo. Hanno progettato una soluzione connessa per Bimbo basata su Azure-da Azure IoT Hub che collega tutti i dati in streaming alla piattaforma per diversi dispositivi edge e sensori al database SQL di Azure che memorizza tutti questi dati-che ha permesso all’azienda di prototipare, rispondere e configurare più velocemente della concorrenza. Inoltre, con Azure Sphere, VERSE ha lavorato per creare sensori di nuova generazione per fornire sicurezza end-to-end all’interno delle fabbriche. Non solo i sensori aiutano a monitorare la sicurezza delle risorse fisiche all’interno della fabbrica, ma i dati sensibili dei sensori rimangono protetti. Questa connessione complessiva e la facilità di integrazione ha permesso VERSE di trasformare un patchwork di dispositivi Bimbo factory in una piattaforma cloud con unità end-to-end.

4) Questo sistema operativo offre scalabilità?

La maggior parte delle operazioni cambia nel tempo, ma se stai anticipando una crescita importante con la tua soluzione IoT, ti consigliamo di dare la priorità a un sistema operativo in grado di scalare per qualsiasi tipo di dispositivo. La creazione di un dispositivo IoT edge con un sistema operativo scalabile significa che in futuro non sarà necessario apportare modifiche estese per adattarsi a un sistema diverso. Un sistema operativo scalabile in grado di gestire risorse aggiuntive senza modificare la velocità di uscita—alcuni possono anche estendersi su più dispositivi e aree geografiche. Le edizioni di Windows per IoT, tra cui Windows 10 IoT Core, Windows 10 IoT Enterprise e Windows IoT Server, sono tutte progettate pensando alla scalabilità e all’interoperabilità del sistema.

Il partner Microsoft, PharmID, ha utilizzato il sistema operativo Windows 10 IoT Core per creare soluzioni di convalida dei farmaci per la raccolta e l’analisi dei dati dei farmaci. I singoli medici usano la soluzione per verificare i farmaci che prescrivono e gli ospedali e le farmacie possono monitorare ciò che scorre dentro e fuori. Utilizzando Windows 10 IoT Core, PharmID e i suoi clienti possono fare affidamento sulla scalabilità aziendale senza requisiti di risorse su scala aziendale. PharmID può continuamente creare e fornire nuovi servizi e funzionalità applicative senza grandi investimenti R&D o interruzioni delle operazioni dei clienti.

Crea esperienze cloud-to-edge complete

Alla fine, il sistema operativo che scegli è solo un pezzo del puzzle. Si consiglia inoltre di pensare in anticipo a come verrà utilizzato il dispositivo e ai tipi di integrazioni che potrebbero essere necessarie per creare una soluzione completa. Dalla gestione delle risorse cloud e dell’ambiente edge, all’analisi e all’elaborazione dei dati on-premise, fino all’estensione dell’intelligence e dell’analisi del cloud ai dispositivi edge, con le tecnologie edge puoi fare molto.

E attraverso i sistemi operativi Microsoft disponibili per i dispositivi edge IoT—Windows per IoT, Azure RTOS o Azure Sphere—un vantaggio che tutti hanno in comune è che possono facilmente integrarsi con altre piattaforme e servizi Azure in modo da poter sviluppare applicazioni IoT altamente personalizzate e flessibili.

Azure IoT Edge è solo un esempio progettato con questa integrazione edge to cloud in mente. Come servizio completamente gestito basato su Azure IoT Hub, consente di spostare determinati carichi di lavoro sul bordo della rete in modo che i dispositivi possano dedicare meno tempo alla comunicazione con il cloud, reagire più rapidamente alle modifiche locali e operare in modo affidabile anche in periodi offline estesi. Inoltre, funziona con i dispositivi Linux o Windows che supportano i motori container.

Risorse aggiuntive per la valutazione dei sistemi operativi IoT

Questi sono solo alcuni degli aspetti da considerare quando si seleziona un sistema operativo per il dispositivo IoT edge. Inoltre, è importante iniziare a capire quali funzionalità sono fondamentali per la priorità in base al caso d’uso previsto e alle applicazioni per il dispositivo edge. Per ulteriori informazioni sulla disponibilità di IoT sistemi operativi, sfoglia queste risorse aggiuntive:

• Windows per IoT libro bianco: La fondazione per il tuo intelligent edge
• Costruisci il tuo IoT dispositivi con Windows per IoT: Nuovi aggiornamenti della piattaforma per sviluppatori di dispositivi
• sistema operativo Real-time carta bianca: che Cos’è e perché si potrebbe desiderare di utilizzare uno
• libro bianco sulla Sicurezza: Sette proprietà di dispositivi altamente protetti
• Azure IoT: scopri cosa è possibile dall’intelligent edge al cloud