ghid pentru selectarea unui sistem de operare pentru dispozitivul IoT edge

folosind Internetul obiectelor (IoT), companiile pot colecta date în timp real, pot analiza tendințele, pot genera informații, pot urmări resurse și pot răspunde rapid la probleme. În centrul majorității soluțiilor IoT se află un dispozitiv care se poate înregistra și conecta cu cloud pentru a trimite și primi date. Unele dintre acestea pot fi dispozitive edge, care efectuează unele prelucrări de date pe dispozitivul însuși sau într-un gateway de câmp.

a face toate acestea posibile este sistemul de operare (OS)—totuși nu este o abordare unică. Constructorii de dispozitive care doresc să aleagă sistemul de operare potrivit pentru dispozitivul lor IoT edge trebuie să se asigure că acceptă cerințele hardware, aplicații și conectivitate necesare. De la Windows pentru IoT la Azure RTOS la Azure Sphere, diferite sisteme de Operare din portofoliul tehnologiei Azure IoT au caracteristici și beneficii specifice care ar putea atrage în funcție de nevoile dvs. Mai jos sunt patru domenii și întrebări cheie pe care fiecare constructor de dispozitive ar trebui să le ia în considerare atunci când selectează un sistem de operare pentru dispozitivele lor IoT edge.

nevoia de dispozitive IoT la marginea inteligentă

modelul tradițional al aplicației IoT a fost ca dispozitivele să creeze date la nivel local și apoi să trimită aceste date în cloud unde sunt procesate cu inteligență artificială de mare valoare (AI) sau învățare automată (ML) pentru a produce informații de afaceri. Aceste informații de afaceri sunt apoi utilizate frecvent pentru a declanșa acțiuni, care sunt trimise înapoi la dispozitive. După cum vă puteți imagina, acest model tradițional are limitările sale: o întârziere a răspunsurilor în timp real, conexiuni sporadice la internet care inhibă transmiterea datelor și gravitatea datelor care face dificilă și costisitoare mutarea seturilor de date în scopuri analitice.

utilizarea dispozitivelor inteligente edge ajută la rezolvarea acestor probleme prin mutarea extragerii și acțiunii insight către dispozitivul local în sine. Prin mutarea anumitor sarcini de lucru la marginea rețelei, dispozitivele sunt capabile să petreacă mai puțin timp comunicând cu cloud-ul, să reacționeze mai rapid la schimbările locale și să funcționeze fiabil chiar și în perioade offline extinse. Avantajele suplimentare ale intelligent edge includ traducerea protocolului, normalizarea datelor și creșterea confidențialității datelor prin eliminarea PII on-premises.

4 întrebări pentru selectarea unui sistem de operare IoT

în funcție de nevoia specifică sau de restricțiile care determină dezvoltarea dispozitivului dvs. Unul dintre primele domenii în care încep adesea constructorii de dispozitive este nivelul lor de familiaritate cu platforma. Dacă aveți experiență cu ea, sunt șanse ar putea fi prima opțiune luați în considerare. Cu toate acestea, vă sugerăm, de asemenea, să puneți aceste patru întrebări înainte de a lua o decizie finală.

1) Ce nivel de fiabilitate și suport pe termen lung este necesar?

fundamentul acestei întrebări se bazează pe tipul de dispozitiv edge creat. De la smartphone-uri și purtabile la dispozitive medicale sau automate, fiecare are propriul ciclu de viață. Din perspectiva vânzărilor, acest lucru este determinat de comportamentul de cumpărare al consumatorului—adică de factorii care influențează modul în care o organizație sau o persoană cumpără un produs, inclusiv prețul, durabilitatea și caracteristicile produsului. Din perspectiva dezvoltării, un ciclu de viață al dispozitivului este afectat de durata de timp în care software-ul său, cum ar fi sistemul de operare, este acceptat.

dispozitivele cu puncte de preț scăzute tind să aibă cicluri de viață mai scurte și, prin urmare, este posibil să nu fie nevoie să accepte actualizări de funcții sau upgrade-uri de software ani de zile dacă consumatorii achiziționează frecvent versiuni noi. Alte dispozitive ar putea fi pentru sisteme critice pentru misiune și se așteaptă să dureze ani de zile. În acest caz, căutarea unui sistem de operare care să ofere asistență pe termen lung este esențială, deoarece vă poate ajuta dispozitivul să rămână protejat și actualizat de-a lungul anilor. Factorii cheie de luat în considerare atunci când vine vorba de fiabilitate și asistență pe termen lung includ:

• este un dispozitiv cu scop fix? Acest scenariu tinde să solicite ca software-ul să fie atașat la dispozitiv și licențiat utilizatorului ca produs complet, precum și ca OEM să ofere asistență clienților pentru produsul complet, inclusiv funcțiile îndeplinite de sistemul de operare.
• este dispozitivul un sistem specializat (de exemplu, sisteme de puncte de vânzare, bancomate)? Sistemele specializate îndeplinesc de obicei o singură sarcină importantă și nu necesită actualizări ale caracteristicilor la fel de des ca alte dispozitive, dar înseamnă că necesită adesea o opțiune de service mai lungă și trebuie păstrate cât mai stabile și sigure posibil. Acesta este motivul pentru care este important să vă uitați la modelul de service oferit cu sistemul de operare.
• aplicația dispozitivului necesită ca sistemul de Operare să îndeplinească anumite certificări sau standarde (de exemplu, ISO 62304 pentru dispozitive medicale)? Acest lucru devine un pic mai nuanțat pe baza industriei specifice pentru care va fi utilizat dispozitivul. Dar, la un nivel înalt, înseamnă evaluarea opțiunilor sistemului de operare, ținând cont de orice standarde sau cerințe specifice industriei.
• dispozitivul necesită o interfață de utilizator bogată (UI)? Pe măsură ce soluțiile IoT devin mai complexe, multe vor necesita un sistem de operare cu o interfață cuprinzătoare . Acest lucru poate fi important și pentru dispozitivele în care clienții vor interacționa în mod regulat cu interfața, cum ar fi o pompă de gaz sau un chioșc de bilete, și ar putea beneficia de o interfață intuitivă și ușor de utilizat.

știind că constructorii de dispozitive caută capabilități de sistem de operare care să le ajute dispozitivele să rămână stabile și acceptate pe termen lung, Microsoft oferă mai multe ediții pentru construirea dispozitivelor pe platforma Windows for IoT—toate fiind susținute de 10 ani de asistență pe termen lung și sunt concepute pentru o integrare ușoară cu alte servicii și platforme Azure.

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

Windows 10 IoT Core este ideal pentru dispozitivele care necesită o amprentă mică, în timp ce Windows Server IoT 2019 este mai potrivit pentru sarcini de lucru solicitante. Apoi, există Windows 10 IoT Enterprise, care are caracteristici specializate pentru a crea dispozitive cu funcții fixe blocate la un set specific de aplicații și periferice.

Windows 10 IoT Enterprise are opțiuni atât pentru asistență pe termen scurt, cât și pe termen lung. Canalul de service pe termen lung (ltsc) este conceput special pentru dispozitive specializate, inclusiv mașini IoT. Această opțiune de asistență pe termen lung oferă actualizări regulate o dată la 2-3 ani pe parcursul unui deceniu, permițând dispozitivelor cu scop fix și specializate să rămână în funcțiune mai mult timp.

2) care sunt cerințele dumneavoastră de performanță?

un alt aspect este alinierea nevoilor soluției dvs. IoT cu capacitățile reale ale sistemului de operare; mai ales că se referă la puterea de calcul sau procesare și performanța în timp real. Întrebările de luat în considerare includ:

• care sunt cerințele dvs. de latență previzibile sau garantate? Amintiți-vă că latența mai mică de care aveți nevoie, cu atât trebuie să luați în considerare mai mult consumul de energie (și invers).
• ce nivel de putere de calcul este necesar pentru a efectua sarcinile dispozitivului? Factorul în ceea ce este necesar pentru a sprijini nu numai sistemul de operare, ci și aplicațiile run-time.
• câtă memorie este necesară? Rețineți că dimensiunea memoriei poate fi un factor decisiv important atunci când alegeți între un sistem de operare sau RTOS.

pe măsură ce parcurgeți acest exercițiu, modul în care acordați prioritate capabilităților de mai sus va influența cu siguranță caracteristicile pe care le căutați într-un sistem de operare. De exemplu, un dispozitiv care prioritizează răspunsurile de milisecunde, cum ar fi un sistem de frânare anti-blocare, ar putea folosi un sistem de operare diferit de ceea ce găsiți într-un chioșc de bilete. Exemple de dispozitive care beneficiază de un sistem de operare cu viteze de procesare mai rapide includ trackere de fitness, telefoane inteligente și mașini automate industriale.

beneficiile unui sistem de operare în timp real pentru dispozitivele IoT edge

Azure RTOS (Real time Operating System) este o suită de dezvoltare încorporată care include un sistem de operare mic, dar puternic, pentru performanțe fiabile, ultra-rapide pe dispozitivele cu resurse limitate. Dezvoltat având în vedere viteza, acceptă cele mai populare microcontrolere pe 32 de biți și instrumente de dezvoltare încorporate.

pentru dispozitivele edge în care aveți în vedere un RTOS, este important să rețineți că scopul său principal este de a aloca timp de procesare între diferite sarcini software încorporate, împărțind software-ul în porțiuni adesea denumite „fire”.”Comutarea între fire are loc atât de repede încât este aproape invizibilă pentru utilizatori, permițând timpi de răspuns aproape simultani.

acest sistem de operare este, de asemenea, compatibil cu cipuri de la mulți parteneri majori de siliciu, ceea ce poate facilita implementarea în soluțiile IoT preexistente. În plus, amprenta sa mică de memorie—la un minim de doar 2 KB—înseamnă că poate funcționa bine în dispozitive mici, cu spațiu de stocare limitat disponibil. Azure RTOS este, de asemenea, compatibil cu alte platforme și dispozitive Azure, inclusiv Azure Sphere. Cele două sunt ideale împreună pentru cei care au nevoie de o cu capabilități de procesare în timp real.

Welch Allyn Protocol Inc., o companie specializată în dispozitive medicale, a utilizat viteza de procesare și amprenta limitată de memorie a Azure RTOS ThreadX în monitorul wireless portabil. Trecerea la acest sistem de operare a făcut mai ușor pentru echipa Welch Allyn să se concentreze pe implementarea aplicației, mai degrabă decât să petreacă timp depanând un sistem terț.

3) acest sistem de operare va aduce securitate dispozitivului?

fără îndoială, este imperativ ca fiecare dispozitiv pe care îl construiți factor de securitate în designul său. Acest lucru se extinde și la sistemul de operare pe care alegeți să îl rulați. Un dispozitiv IoT compromis poate duce, printre altele, la date furate sau la procese perturbate. Nivelul caracteristicilor de securitate pe care le căutați poate varia, de asemenea, în funcție de sensibilitatea datelor manipulate și de industria sau aplicația în care va fi utilizat dispozitivul inteligent edge. Aspectele de luat în considerare includ:

• oferă apărare software multistrat și securitate regenerabilă?
• aveți conexiuni sigure cu criptare și autentificare bazată pe certificare?
• suportă compartimentarea dinamică?

când vine vorba de caracteristicile de securitate din edițiile Windows pentru IoT, Windows 10 IoT Core este configurat pentru a oferi suport la nivel de întreprindere dispozitivelor IoT cu resurse limitate, având în vedere că hardware-ul are mijloacele necesare pentru a-l susține. Între timp, Windows Server IoT 2019 vine echipat cu straturi de securitate silicon-to-cloud. În mod similar, Windows 10 IoT Enterprise include măsuri de securitate de bază și avansate pentru dispozitivele cu scop fix, inclusiv Windows Defender Advanced Threat Protection, Unified Write Filter (UWF) și App Locker.

Azure Sphere: securitate și integrare dispozitive IoT silicon-to-cloud

în timp ce Windows pentru IoT oferă cea mai bună soluție din clasă pentru dispozitive cu putere de procesare de clasă MPU sau experiențe bogate ale utilizatorilor, Azure Sphere este o soluție cuprinzătoare de securitate a dispozitivelor IoT utilizată pentru a fortifica dispozitivele IoT cu inovații de securitate Microsoft și expertiză în hardware, software și cloud. Aceasta înseamnă că puteți crea dispozitive conectate care sunt Azure Sphere este format din Hardware certificat Azure Sphere, sistemul de operare Azure Sphere și serviciul de securitate Azure Sphere cu actualizări de sistem de operare și securitate în curs. Sistemul de Operare Azure Sphere este bazat pe Linux și oferă apărare în profunzime prin straturi de protecție și actualizări de securitate în curs.

pe lângă faptul că oferă apărare în profunzime și o bază de securitate pentru protejarea activă a dispozitivelor, Azure Sphere este proiectat să se integreze cu orice serviciu cloud, public sau privat. Vă puteți conecta la alți nori pentru datele aplicațiilor în timp ce rulați Azure Sphere sau optimizați eficiența utilizând Azure Sphere alături de Visual Studio și Azure IoT, permițând o strategie robustă. De exemplu, IoT Central—o platformă de aplicații IoT software-as-a-service (SaaS) complet gestionată, care permite dezvoltatorilor să creeze aplicații IoT fără a gestiona infrastructura de bază—poate fi asociată cu soluția de securitate integrată Azure Sphere. Acest lucru oferă fundamentul necesar pentru a construi, monitoriza și gestiona dispozitivele și produsele IoT.

tehnologia VERSE a folosit Azure Sphere în timp ce crea soluții IoT pentru Grupo Bimbo, una dintre cele mai mari companii de coacere din lume. Ei au proiectat o soluție conectată pentru Bimbo bazată pe Azure—de la Azure IoT Hub care conectează toate datele transmise la platformă pentru diferite dispozitive edge și senzori la baza de date Azure SQL care stochează toate aceste date—care a permis companiei să prototipeze, să răspundă și să configureze mai repede decât concurența. Mai mult, cu Azure Sphere, VERSE a lucrat pentru a crea senzori de generație următoare pentru a oferi securitate end-to-end în fabrici. Nu numai că senzorii ajută la monitorizarea siguranței activelor fizice din fabrică, dar datele senzorilor sensibili rămân protejate. Această conexiune generală și ușurința integrării au permis versetului să transforme un mozaic de dispozitive din fabrică Bimbo într-o platformă cloud cu unitate end-to-end.

4) oferă acest sistem de operare scalabilitate?

majoritatea operațiunilor se schimbă în timp, dar dacă anticipați o creștere majoră cu soluția IoT, veți dori să acordați prioritate unui sistem de operare care poate fi scalat pentru orice tip de dispozitiv. Construirea unui dispozitiv IoT edge cu un sistem de operare scalabil înseamnă în viitor, nu va trebui să faceți modificări extinse pentru a găzdui un sistem diferit. Un sistem de operare scalabil poate gestiona resurse suplimentare fără a schimba viteza de ieșire—unele pot acoperi chiar mai multe dispozitive și zone geografice. Edițiile Windows pentru IoT, inclusiv Windows 10 IoT Core, Windows 10 IoT Enterprise și Windows IoT Server, sunt toate proiectate având în vedere scalabilitatea și interoperabilitatea sistemului.

partenerul Microsoft, PharmID, a folosit sistemul de operare Windows 10 IoT Core pentru a construi soluții de validare a medicamentelor pentru colectarea și analizarea datelor despre medicamente. Medicii individuali folosesc soluția pentru a verifica medicamentele pe care le prescriu, iar spitalele și farmaciile pot monitoriza ceea ce intră și iese. Prin utilizarea Windows 10 IoT Core, PharmID și clienții săi se pot baza pe scalabilitatea întreprinderii fără cerințe de resurse la scară de întreprindere. PharmID poate construi și livra în mod continuu noi servicii și funcții de aplicații fără investiții mari R & D sau întreruperi ale operațiunilor clienților.

construiți pentru experiențe complete de tip cloud-to-edge

în cele din urmă, sistemul de operare pe care îl alegeți este doar o piesă a puzzle-ului. De asemenea, vă recomandăm să vă gândiți înainte la modul în care va fi utilizat dispozitivul și la tipurile de integrări care ar putea fi necesare pentru a crea o soluție completă. De la gestionarea resurselor cloud și a mediului dvs. edge până la analizarea și procesarea datelor dvs. locale până la extinderea informațiilor și analizelor cloud la dispozitivele edge, puteți face multe cu tehnologiile edge.

și în sistemele de operare Microsoft disponibile pentru dispozitivele IoT edge—Windows pentru IoT, Azure RTOS sau Azure Sphere—un beneficiu pe care toate îl au în comun este că se pot integra cu ușurință cu alte platforme și servicii Azure, astfel încât să puteți dezvolta aplicații IoT extrem de personalizate și flexibile.

Azure IoT Edge este doar un exemplu conceput având în vedere această integrare edge to cloud. Fiind un serviciu complet gestionat, construit pe Azure IoT Hub, vă permite să mutați anumite sarcini de lucru la marginea rețelei, astfel încât dispozitivele dvs. să poată petrece mai puțin timp comunicând cu cloud-ul, să reacționeze mai rapid la schimbările locale și să funcționeze fiabil chiar și în perioade offline extinse. În plus, funcționează cu dispozitivele Linux sau Windows care acceptă motoarele de containere.

resurse suplimentare pentru evaluarea sistemelor de operare IoT

acestea sunt doar câteva dintre aspectele de luat în considerare atunci când selectați un sistem de operare pentru dispozitivul dvs. Și, este important să începeți prin a afla ce caracteristici sunt esențiale pentru a acorda prioritate pe baza cazului de utilizare prevăzut și a aplicațiilor pentru dispozitivul dvs. Pentru mai multe informații despre sistemele de operare IoT disponibile, răsfoiți aceste resurse suplimentare:

• Windows pentru IoT hârtie albă: Fundația pentru marginea dvs. inteligentă
• Construiți-vă dispozitivele IoT cu Windows pentru IoT: noi actualizări de platformă pentru dezvoltatorii de dispozitive
• sistem de operare în timp real hârtie albă: ce este și de ce ați putea dori să utilizați unul
• hârtie albă de securitate: Șapte proprietăți ale dispozitivelor extrem de securizate
• Azure IoT: vedeți ce este posibil de la Edge inteligent la cloud