Guia para escolha de um sistema operacional para o seu IoT dispositivo de borda

Usando a Internet das Coisas (IoT), as empresas podem coletar dados em tempo real, analisar tendências, gerar ideias, pista de recursos, e de responder rapidamente a problemas. No coração da maioria das soluções de IoT está um dispositivo que pode se registrar e se conectar à nuvem para enviar e receber dados. Alguns deles podem ser dispositivos edge, que executam algum processamento de dados no próprio dispositivo ou em um gateway de campo.

tornar tudo isso possível é o sistema operacional—SO) – mas não é uma abordagem de tamanho único. Os construtores de dispositivos que desejam escolher o sistema operacional certo para seu dispositivo IoT edge devem garantir que ele suporte os requisitos de hardware, aplicativos e conectividade necessários. Do Windows para IoT ao Azure RTOS ao Azure Sphere, diferentes sistemas operacionais em todo o portfólio de tecnologia Azure IoT têm recursos e benefícios específicos que podem atrair dependendo de suas necessidades. Abaixo estão quatro áreas e questões-chave que todo construtor de dispositivos deve considerar ao selecionar um sistema operacional para seus dispositivos IoT edge.

a necessidade de dispositivos IoT no intelligent edge

o padrão tradicional de aplicativos IoT tem sido fazer com que os dispositivos criem dados localmente e, em seguida, enviem esses dados para a nuvem onde são processados com inteligência artificial (ia) de alto valor ou aprendizado de máquina (ML) para produzir insights de negócios. Esses insights de negócios são usados com frequência para acionar ações, que são enviadas de volta aos dispositivos. Como você pode imaginar, esse padrão tradicional tem suas limitações: um atraso nas respostas em tempo real, conexões de internet esporádicas que inibem a transmissão de dados e gravidade de dados que torna difícil e caro mover conjuntos de dados para fins analíticos.

o uso de dispositivos de borda inteligentes ajuda a resolver esses problemas movendo a extração e a ação do insight para o próprio dispositivo local. Ao mover certas cargas de trabalho para a borda da rede, os dispositivos são capazes de gastar menos tempo se comunicando com a nuvem, reagir mais rapidamente às mudanças locais e operar de forma confiável, mesmo em períodos offline estendidos. Os benefícios adicionais do intelligent edge incluem tradução de Protocolo, normalização de dados e maior privacidade de dados, removendo PII no local.

4 perguntas para selecionar um sistema operacional IoT

dependendo da necessidade ou restrições específicas que impulsionam o desenvolvimento do seu dispositivo IoT edge, existem várias considerações que impulsionarão o processo de tomada de decisão. Uma das primeiras áreas em que os construtores de dispositivos geralmente começam é o nível de familiaridade com a plataforma. Se você tem experiência com isso, é provável que seja a primeira opção que você considera. No entanto, também sugerimos que você faça essas quatro perguntas antes de tomar uma decisão final.

1) que nível de confiabilidade e suporte de longo prazo é necessário?

a base desta questão é baseada no tipo de dispositivo de borda que está sendo criado. De smartphones e wearables a dispositivos médicos ou máquinas de venda automática, cada um tem seu próprio ciclo de vida. Do ponto de vista das vendas, isso é determinado pelo comportamento de compra do consumidor—ou seja, os fatores que influenciam a forma como uma organização ou indivíduo compra um produto, incluindo preço, durabilidade e recursos do produto. Do ponto de vista do desenvolvimento, um ciclo de vida do dispositivo é impactado pelo tempo que seu software, como o sistema operacional, é suportado.

dispositivos com preços baixos tendem a ter ciclos de vida mais curtos e, portanto, podem não precisar oferecer suporte a atualizações de recursos ou atualizações de software durante anos se os consumidores comprarem frequentemente novas versões. Outros dispositivos podem ser para sistemas de missão crítica e devem durar anos. Nesse caso, procurar um sistema operacional que ofereça suporte a longo prazo é essencial, pois pode ajudar seu dispositivo a permanecer protegido e atualizado ao longo dos anos. Os principais fatores a serem considerados quando se trata de confiabilidade e suporte a longo prazo incluem:

• é um dispositivo de propósito fixo? Este cenário tende a necessitar de o software ser ligada ao dispositivo e licenciado para o usuário como um produto completo, bem como que o OEM fornece suporte ao cliente para o produto completo, incluindo as funções executadas pelo sistema operacional.
• o dispositivo é um sistema especializado (por exemplo, sistemas de ponto de venda, caixas eletrônicos)? Sistemas especializados normalmente executam uma única tarefa importante e não exigem atualizações de recursos com a mesma frequência que outros dispositivos, mas isso significa que eles geralmente exigem uma opção de manutenção mais longa e precisam ser mantidos o mais estável e seguro possível. É por isso que é importante olhar para o modelo de manutenção oferecido com o sistema operacional.
• o aplicativo do dispositivo exige que o sistema operacional atenda a certas certificações ou padrões (por exemplo, ISO 62304 para dispositivos médicos)? Isso fica um pouco mais sutil com base no setor específico para o qual o dispositivo será usado. Mas, em um alto nível, significa avaliar suas opções de sistema operacional com quaisquer padrões ou requisitos específicos do setor em mente.
• o dispositivo requer uma interface de usuário rica (UI)? À medida que as soluções de IoT se tornam mais complexas, muitos exigirão um sistema operacional com uma IU abrangente . Isso também pode ser importante para dispositivos onde os clientes estarão interagindo regularmente com a interface, como uma bomba de gás ou quiosque de ingressos, e pode se beneficiar de uma interface do usuário intuitiva e fácil de usar.

Sabendo dispositivo construtores estão procurando OS recursos que ajudam seus dispositivos permanecem estáveis e compatíveis para o longo prazo, a Microsoft oferece várias edições para a construção de dispositivos do Windows para IoT plataforma—todos os quais são apoiados por 10 anos de suporte de longo prazo e são projetados para uma fácil integração com outros serviços Azure e plataformas.

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

O Windows 10 IoT Core é ideal para dispositivos que exigem uma pequena pegada, enquanto o Windows Server IoT 2019 é mais adequado para cargas de trabalho exigentes de computação de borda. Depois, há o Windows 10 IoT Enterprise, que possui recursos especializados para criar dispositivos de função fixa bloqueados para um conjunto específico de aplicativos e Periféricos.

O Windows 10 IoT Enterprise tem opções para suporte de curto e longo prazo. O canal de manutenção de longo prazo (LTSC) foi projetado especificamente para dispositivos especializados, incluindo máquinas IoT. Esta opção de suporte de longo prazo fornece atualizações regulares uma vez a cada 2-3 anos ao longo de uma década, permitindo que dispositivos de propósito fixo e especializados permaneçam funcionando por mais tempo.

2) Quais são seus requisitos de desempenho?

outro aspecto está alinhando as necessidades de sua solução IoT com os recursos reais do sistema operacional; especialmente no que se refere ao poder de computação ou processamento e desempenho em tempo real. As perguntas a serem consideradas incluem:

• quais são seus requisitos de latência previsíveis ou garantidos? Lembre-se de que quanto menor a latência necessária, mais consumo de energia você deve levar em consideração (e vice-versa).
• que nível de poder de computação é necessário para executar as tarefas do dispositivo? Fator no que é necessário para suportar não apenas o sistema operacional, mas também aplicativos em tempo de execução.
• quanta memória é necessária? Observe que o tamanho da memória pode ser um fator decisivo importante na escolha entre um sistema operacional ou RTOS.

conforme você passa por este exercício, como você prioriza os recursos acima certamente influenciará os recursos que você procura em um sistema operacional. Por exemplo, um dispositivo que prioriza respostas de milissegundos como um sistema de freios antibloqueio pode usar um sistema operacional diferente do que você encontra em um quiosque de tickets. Exemplos de dispositivos que se beneficiam de um sistema operacional com velocidades de processamento mais rápidas incluem rastreadores de fitness, telefones inteligentes e máquinas automatizadas industriais.

Benefícios de um sistema operacional em tempo real para IoT dispositivos de borda

Azure RTOS (Real Time Operating System) é incorporado um conjunto de desenvolvimento que inclui um pequeno, mas poderoso sistema operacional confiável, desempenho ultra-rápido em recursos limitados dos dispositivos. Desenvolvido com velocidade em mente, ele suporta os microcontroladores de 32 bits mais populares e ferramentas de desenvolvimento embarcadas.

para dispositivos de borda onde você está considerando um RTOS, é importante lembrar que seu principal objetivo é alocar o tempo de processamento entre várias tarefas de software embarcado, dividindo o software em partes frequentemente chamadas de “threads.”A troca entre threads ocorre tão rapidamente que é quase invisível para os usuários, permitindo tempos de resposta quase simultâneos.

este sistema operacional também é compatível com chips de muitos dos principais parceiros de silício, o que pode facilitar a implementação em suas soluções IoT pré-existentes. Além disso, sua pequena pegada de memória—no mínimo de apenas 2 KB—significa que ela pode operar bem em pequenos dispositivos com espaço de armazenamento limitado disponível. O RTOS do Azure também é compatível com outras plataformas e dispositivos do Azure, incluindo o Azure Sphere. Os dois são ideais juntos para aqueles que precisam de um com recursos de processamento em tempo real.

Welch Allyn Protocol Inc., uma empresa especializada em dispositivos médicos, utilizou a velocidade de processamento e a pegada de memória limitada do Azure RTOS ThreadX em seu monitor sem fio Vestível. Mudar para este sistema operacional tornou mais fácil para a equipe Welch Allyn se concentrar na implementação do aplicativo, em vez de gastar tempo depurando um sistema de terceiros.

3) Este sistema operacional trará segurança ao dispositivo?

sem dúvida, é imperativo que cada dispositivo que você construir fator de segurança em seu design. Isso também se estende ao sistema operacional que você escolhe executar nele. Um dispositivo IoT comprometido pode resultar em dados roubados ou processos interrompidos, entre outras coisas. O nível de recursos de segurança que você procura também pode variar dependendo da sensibilidade dos dados tratados e do setor ou aplicativo no qual o dispositivo intelligent edge será usado. Aspectos a considerar incluem:

• oferece defesas de software multicamadas e segurança renovável?
• você tem conexões seguras com criptografia e autenticação baseada em certificação?
• ele suporta compartimentalização dinâmica?

quando se trata de recursos de segurança nas edições do Windows for IoT, O Windows 10 IoT Core é configurado para fornecer suporte de nível empresarial a dispositivos IoT com recursos limitados, dado que o hardware tem os meios para suportá-lo. Enquanto isso, o Windows Server IoT 2019 vem equipado com camadas de segurança de silício para nuvem. Da mesma forma, o Windows 10 IoT Enterprise inclui medidas de segurança básicas e avançadas para dispositivos de propósito fixo, incluindo Proteção Avançada Contra Ameaças do Windows Defender, Filtro de gravação unificado (UWF) e armário de aplicativos.

Azure Sphere: segurança e integração de dispositivos IoT silício-nuvem

embora o Windows for IoT forneça uma solução da melhor classe para dispositivos com poder de processamento da classe MPU ou experiências ricas do usuário, o Azure Sphere é uma solução abrangente de segurança de dispositivos IoT usada para fortalecer dispositivos IoT com inovações de segurança da Microsoft e experiência em hardware, software e nuvem. Isso significa que você pode criar dispositivos conectados que são o Azure Sphere é composto por hardware certificado pelo Azure Sphere, o sistema operacional Azure Sphere e o serviço de segurança do Azure Sphere com atualizações contínuas de sistema operacional e segurança. O Azure Sphere OS é baseado em Linux e oferece defesa em profundidade por meio de camadas de proteção e atualizações de segurança contínuas.Além de oferecer defesa em profundidade e uma base de segurança para proteger ativamente dispositivos, o Azure Sphere foi projetado para integrar-se a qualquer serviço de nuvem, público ou privado. Você pode se conectar a outras nuvens para dados de aplicativos enquanto executa o Azure Sphere ou otimizar a eficiência usando o Azure Sphere ao lado do Visual Studio e do Azure IoT, permitindo uma estratégia robusta. Por exemplo, o IoT Central-uma plataforma de aplicativos IoT de software como serviço (SaaS) totalmente gerenciada que permite aos desenvolvedores criar aplicativos IoT sem Gerenciar A infraestrutura subjacente-pode ser emparelhado com a solução de segurança integrada do Azure Sphere. Isso fornece a base necessária para construir, monitorar e gerenciar dispositivos e produtos de IoT.

a tecnologia VERSE usou o Azure Sphere ao criar soluções de IoT para o Grupo Bimbo, uma das maiores empresas de panificação do mundo. Eles projetaram uma solução conectada para Bimbo baseada no Azure – do Azure IoT Hub, que conecta todos os dados transmitidos à plataforma para diferentes dispositivos e sensores de Borda ao banco de dados SQL do Azure, que armazena todos esses dados—que permitiu à empresa criar protótipos, responder e configurar mais rapidamente do que a concorrência. Além disso, com o Azure Sphere, a VERSE trabalhou para criar sensores de próxima geração para fornecer segurança de ponta a ponta nas fábricas. Não só os sensores ajudam a monitorar a segurança dos ativos físicos dentro da fábrica, mas que os dados sensíveis do sensor permanecem protegidos. Essa conexão geral e facilidade de integração permitiram que o VERSE transformasse uma colcha de retalhos de dispositivos de fábrica Bimbo em uma plataforma de nuvem com unidade de ponta a ponta.

4) este sistema operacional oferece escalabilidade?

a maioria das operações muda ao longo do tempo, mas se você está antecipando um grande crescimento com sua solução IoT, você vai querer priorizar um sistema operacional que pode escalar para qualquer tipo de dispositivo. Construir um dispositivo IoT edge com um sistema operacional escalável significa no futuro, você não precisará fazer alterações extensas para acomodar um sistema diferente. Um sistema operacional escalável pode lidar com recursos adicionais sem alterar a velocidade de saída—alguns podem até abranger vários dispositivos e geografias. As edições do Windows para IoT, incluindo o Windows 10 IoT Core, O Windows 10 IoT Enterprise e o Windows IoT Server, foram projetadas com escalabilidade e interoperabilidade do sistema em mente.O parceiro da Microsoft, PharmID, usou o Sistema Operacional Windows 10 IoT Core para criar soluções de validação de medicamentos para coletar e analisar dados de medicamentos. Médicos individuais usam a solução para verificar os medicamentos que prescrevem e hospitais e farmácias podem monitorar o que está entrando e saindo. Ao usar o Windows 10 IoT Core, A PharmID e seus clientes podem confiar na escalabilidade corporativa sem requisitos de recursos em escala corporativa. A PharmID pode criar e fornecer continuamente novos serviços e recursos de aplicativos sem grandes investimentos em R&D ou interrupções nas operações do cliente.

construir para experiências abrangentes de nuvem para borda

no final, o sistema operacional que você escolher é apenas uma peça do quebra-cabeça. Também recomendamos pensar em como o dispositivo será usado e os tipos de integrações que podem ser necessárias para criar uma solução completa. Desde o gerenciamento de recursos de nuvem e seu ambiente de borda até a análise e processamento de seus dados locais, até a extensão de inteligência e análise de nuvem para dispositivos de borda, há muito que você pode fazer com as tecnologias de borda.

e em todos os sistemas operacionais Microsoft disponíveis para dispositivos IoT edge—Windows para IoT, Azure RTOS ou Azure Sphere—um benefício que todos eles têm em comum é que eles podem se integrar facilmente a outras plataformas e serviços do Azure para que você possa desenvolver aplicativos IoT altamente personalizados e flexíveis.

Azure IoT Edge é apenas um exemplo projetado com essa integração edge to cloud em mente. Como um serviço totalmente gerenciado construído no Azure IoT Hub, ele permite que você mova determinadas cargas de trabalho para a borda da rede, de forma que seus dispositivos podem gastar menos tempo se comunicando com a nuvem, reagir mais rapidamente às alterações locais, e operar de forma confiável, mesmo em off-line estendida períodos. Além disso, ele funciona com seus dispositivos Linux ou Windows que suportam mecanismos de contêiner.

recursos adicionais para avaliar sistemas operacionais IoT

esses são apenas alguns dos aspectos a serem considerados ao selecionar um sistema operacional para o seu dispositivo IoT edge. E, é importante começar descobrindo quais recursos são críticos para você priorizar com base no caso de uso pretendido e nos aplicativos para o seu dispositivo edge. Para obter mais informações sobre a disponibilidade de IoT sistemas operacionais, procurar esses recursos adicionais:

• Windows para IoT white paper: a fundação para O seu inteligente borda
• Construir o seu IoT dispositivos com o Windows para IoT: Novas atualizações da plataforma para os desenvolvedores de dispositivo
• sistema operacional de tempo Real white paper: o Que é e por que você pode querer usar um
• Security white paper: Sete propriedades de dispositivos altamente protegidos
• Azure IoT: veja o que é possível da borda inteligente para a nuvem