Guide till att välja ett operativsystem för din IOT edge-enhet

med hjälp av Internet of Things (IoT) kan företag samla in realtidsdata, analysera trender, generera insikter, spåra resurser och reagera snabbt på problem. Kärnan i de flesta IoT-lösningar är en enhet som kan registrera och ansluta till molnet för att skicka och ta emot data. Några av dessa kan vara kantenheter, som utför viss databehandling på själva enheten eller i en fältgateway.

att göra allt detta möjligt är operativsystemet (OS)—men det är inte en one-size-fits-all-strategi. Enhetsbyggare som vill välja rätt operativsystem för sin IoT edge-enhet måste se till att den stöder nödvändig hårdvara, applikationer och anslutningskrav. Från Windows för IoT till Azure RTOS till Azure Sphere har olika operativsystem i Azure IoT-teknikportföljen specifika funktioner och fördelar som kan tilltala beroende på dina behov. Nedan följer fyra områden och viktiga frågor som varje enhetsbyggare bör tänka på när man väljer ett operativsystem för sina IoT edge-enheter.

behovet av IoT-enheter på intelligent edge

det traditionella IoT-applikationsmönstret har varit att få enheter att skapa data lokalt och sedan skicka data till molnet där de bearbetas med högt värde artificiell intelligens (AI) eller maskininlärning (ML) för att producera affärsinsikter. Dessa affärsinsikter används sedan ofta för att utlösa åtgärder som skickas tillbaka till enheterna. Som du kan föreställa dig har detta traditionella mönster sina begränsningar: en fördröjning i realtidssvar, sporadiska Internetanslutningar som hämmar överföringen av data och datagravitation som gör det svårt och dyrt att flytta dataset för analytiska ändamål.

användningen av intelligenta kantenheter hjälper till att lösa dessa problem genom att flytta insight extraction och action till den lokala enheten själv. Genom att flytta vissa arbetsbelastningar till kanten av nätverket kan enheter spendera mindre tid på att kommunicera med molnet, reagera snabbare på lokala förändringar och fungera pålitligt även under längre offline-perioder. Ytterligare fördelar med intelligent edge inkluderar protokollöversättning, datanormalisering och ökad datasekretess genom att ta bort PII lokalt.

4 frågor för att välja ett IoT-operativsystem

beroende på det specifika behovet eller begränsningarna som driver utvecklingen av din IOT edge-enhet finns det flera överväganden som kommer att driva beslutsprocessen. Ett av de första områdena där enhetsbyggare ofta börjar är deras nivå av förtrogenhet med plattformen. Om du har erfarenhet av det är chansen att det kan vara det första alternativet du överväger. Men vi föreslår också att du ställer dessa fyra frågor innan du fattar ett slutgiltigt beslut.

1) Vilken nivå av tillförlitlighet och långsiktigt stöd behövs?

grunden för denna fråga är baserad på vilken typ av edge-enhet som skapas. Från smartphones och wearables till medicintekniska produkter eller automater, alla har sin egen livscykel. Ur ett försäljningsperspektiv bestäms detta av konsumentköpsbeteendet—det vill säga de faktorer som påverkar hur en organisation eller individ köper en produkt, inklusive pris, hållbarhet och produktegenskaper. Ur ett utvecklingsperspektiv påverkas en enhets livscykel av hur lång tid dess programvara, som operativsystemet, stöds.

enheter med låga prispunkter tenderar att ha kortare livscykler, och så kanske inte behöver stödja funktionsuppdateringar eller programuppgraderingar år på vägen om konsumenterna ofta köper nya versioner. Andra enheter kan vara för verksamhetskritiska system och förväntas pågå i flera år. I det här fallet är det viktigt att leta efter ett operativsystem som erbjuder långsiktigt stöd eftersom det kan hjälpa din enhet att förbli skyddad och uppdaterad genom åren. Viktiga faktorer att tänka på när det gäller tillförlitlighet och långsiktigt stöd är:

• är det en fast enhet? Detta scenario tenderar att kräva att programvaran är ansluten till enheten och licensierad till användaren som en komplett produkt, liksom att OEM tillhandahåller kundsupport för hela produkten, inklusive de funktioner som utförs av operativsystemet.
• är enheten ett specialiserat system (t. ex. försäljningssystem, bankomater)? Specialiserade system utför vanligtvis en enda viktig uppgift och kräver inte funktionsuppdateringar så ofta som andra enheter, men det betyder att de ofta kräver ett längre servicealternativ och måste hållas så stabila och säkra som möjligt. Det är därför det är viktigt att titta på servicemodellen som erbjuds med operativsystemet.
• kräver enhetsapplikationen att operativsystemet uppfyller vissa certifieringar eller standarder (t. ex. ISO 62304 för medicintekniska produkter)? Detta blir lite mer nyanserat baserat på den specifika bransch som enheten kommer att användas för. Men, på en hög nivå, det innebär att bedöma dina OS-alternativ med alla branschspecifika standarder eller krav i åtanke.
• kräver enheten ett rikt användargränssnitt (UI)? När IoT-lösningar blir mer komplexa kommer många att kräva ett operativsystem med ett omfattande användargränssnitt . Detta kan också vara viktigt för enheter där kunderna kommer att interagera regelbundet med gränssnittet, som en bensinpump eller biljettkiosk, och kan dra nytta av ett användargränssnitt som är intuitivt och enkelt att använda.

att veta att enhetsbyggare letar efter OS—funktioner som hjälper sina enheter att förbli stabila och stödda på lång sikt, erbjuder Microsoft flera utgåvor för att bygga enheter på Windows för IoT-plattformen-som alla stöds av 10 års långsiktigt stöd och är utformade för enkel integration med andra Azure-tjänster och plattformar.

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

Windows 10 IoT Core är idealisk för enheter som kräver ett litet fotavtryck, medan Windows Server IoT 2019 är mer lämpad för krävande arbetsbelastningar för edge computing. Sedan finns det Windows 10 IoT Enterprise, som har specialiserade funktioner för att skapa enheter med fast funktion som är låsta till en specifik uppsättning applikationer och kringutrustning.

Windows 10 IoT Enterprise har alternativ för både kort – och långsiktigt stöd. Den långsiktiga servicekanalen (ltsc) är utformad speciellt för specialiserade enheter, inklusive IoT-maskiner. Detta långsiktiga supportalternativ ger regelbundna uppdateringar en gång var 2-3 år under ett decennium, vilket gör att fasta och specialiserade enheter fortsätter att fungera längre.

2) Vilka är dina prestandakrav?

en annan aspekt är att anpassa behoven hos din IoT-lösning med de faktiska OS-funktionerna; särskilt när det gäller beräknings-eller processorkraft och realtidsprestanda. Frågor att tänka på inkluderar:

• vilka är dina förutsägbara eller garanterade latenskrav? Kom ihåg att ju lägre latens du behöver, desto mer strömförbrukning måste du faktor i (och vice versa).
• vilken nivå av beräkningseffekt krävs för att utföra enhetens uppgifter? Faktor i vad som behövs för att stödja inte bara operativsystemet, men också run-time applikationer.
• hur mycket minne krävs? Observera att minnesstorlek kan vara en viktig avgörande faktor när du väljer mellan ett OS eller RTOS.

när du går igenom denna övning kommer hur du prioriterar ovanstående funktioner säkert att påverka de funktioner du letar efter i ett operativsystem. Till exempel kan en enhet som prioriterar millisekundssvar som ett låsningsfritt bromssystem använda ett annat operativsystem än vad du hittar i en biljettkiosk. Exempel på enheter som drar nytta av ett operativsystem med snabbare bearbetningshastigheter inkluderar fitnessspårare, smarta telefoner och industriella automatiserade maskiner.

fördelar med ett realtidsoperativsystem för IoT edge-enheter

Azure RTOS (real Time Operating System) är en inbäddad utvecklingssvit som innehåller ett litet men kraftfullt operativsystem för pålitlig, ultrasnabb prestanda på resursbegränsade enheter. Utvecklad med hastighet i åtanke stöder den de mest populära 32-bitars mikrokontroller och inbäddade utvecklingsverktyg.

för edge-enheter där du funderar på en RTOS är det viktigt att komma ihåg att dess huvudsyfte är att fördela behandlingstiden mellan olika inbyggda programvaruuppgifter, dela programvara i delar som ofta kallas ”trådar.”Växlingen mellan trådar sker så snabbt att den är nästan osynlig för användarna, vilket möjliggör nästan samtidiga svarstider.

detta operativsystem är också kompatibelt med chips från många stora kiselpartners, vilket kan göra det lättare att implementera i dina befintliga IoT-lösningar. Dessutom betyder dess lilla minnesfotavtryck—åtminstone bara 2 KB-att det kan fungera bra i små enheter med begränsat lagringsutrymme tillgängligt. Azure RTOS är också kompatibelt med andra Azure-plattformar och enheter, inklusive Azure Sphere. De två är idealiska tillsammans för dem som behöver en med realtid bearbetningskapacitet.

Welch Allyn Protocol Inc., ett företag som specialiserat sig på medicintekniska produkter, utnyttjade bearbetningshastigheten och det begränsade minnesavtrycket för Azure RTOS ThreadX i sin bärbara trådlösa bildskärm. Byte till detta operativsystem gjorde det lättare för Welch Allyn-teamet att fokusera på att implementera applikationen, snarare än att behöva spendera tid på att felsöka ett tredjepartssystem.

3) kommer detta operativsystem att ge säkerhet till enheten?

utan tvekan är det absolut nödvändigt att varje enhet du bygger faktor säkerhet i sin design. Detta sträcker sig också till det operativsystem du väljer att köra på det. En komprometterad IoT-enhet kan bland annat resultera i stulna data eller störda processer. Nivån på säkerhetsfunktioner som du letar efter kan också variera beroende på känsligheten hos de data som hanteras och branschen eller applikationen där intelligent edge-enheten kommer att användas. Aspekter att tänka på inkluderar:

• erbjuder det flera lager programvara försvar och förnybar säkerhet?
• har du säkra anslutningar med kryptering och certifieringsbaserad autentisering?
• stöder det dynamisk uppdelning?

när det gäller säkerhetsfunktioner i Windows för IoT-utgåvor är Windows 10 IoT Core inrättat för att ge stöd på företagsnivå till resursbegränsade IoT-enheter, med tanke på hårdvaran har medel för att stödja den. Under tiden är Windows Server IoT 2019 utrustad med lager av kisel-till-moln-säkerhet. På samma sätt innehåller Windows 10 IoT Enterprise grundläggande och avancerade säkerhetsåtgärder för fasta enheter, inklusive Windows Defender Advanced Threat Protection, Unified Write Filter (UWF) och App Locker.

Azure Sphere: silicon-to-cloud IoT device security and integration

medan Windows för IoT är en förstklassig lösning för enheter med MPU-klassens processorkraft eller rika användarupplevelser, är Azure Sphere en omfattande IoT-enhetssäkerhetslösning som används för att stärka IoT-enheter med Microsoft-säkerhetsinnovationer och expertis inom hårdvara, programvara och molnet. Detta innebär att du kan skapa anslutna enheter som är Azure Sphere består av Azure Sphere-certifierad hårdvara, operativsystemet Azure Sphere och Azure Sphere Security Service med pågående OS och säkerhetsuppdateringar. Azure Sphere OS är Linux-baserat och erbjuder försvar på djupet genom lager av skydd och pågående säkerhetsuppdateringar.

förutom att erbjuda djupgående försvar och en grund för säkerhet för att aktivt skydda enheter, är Azure Sphere konstruerad för att integreras med alla molntjänster, offentliga eller privata. Du kan ansluta till andra moln för appdata medan du kör Azure Sphere eller optimera effektiviteten genom att använda Azure Sphere tillsammans med Visual Studio och Azure IoT, vilket möjliggör en robust strategi. Till exempel, IoT Central—en helt hanterad software-as-a-service (SaaS) IoT—appplattform som gör det möjligt för utvecklare att skapa IoT-applikationer utan att hantera den underliggande infrastrukturen-kan kopplas ihop med Azure Sphere: s integrerade säkerhetslösning. Att göra det ger grunden som behövs för att bygga, övervaka och hantera IoT-enheter och produkter.

VERSE-tekniken använde Azure Sphere när man skapade IoT-lösningar för Grupo Bimbo, ett av de största bakföretagen i världen. De designade en ansluten lösning för Bimbo baserad på Azure – från Azure IoT Hub som ansluter all data som strömmas till plattformen för olika kantenheter och sensorer till Azure SQL Database som lagrar all denna data—som gjorde det möjligt för företaget att prototypa, svara och konfigurera snabbare än konkurrenterna. Dessutom, med Azure Sphere, arbetade VERSE för att skapa nästa generations sensorer för att ge end-to-end-säkerhet inom fabriker. Sensorerna hjälper inte bara till att övervaka säkerheten för de fysiska tillgångarna inom fabriken, men den känsliga sensordata förblir skyddad. Denna övergripande anslutning och enkel integration gjorde det möjligt för VERSE att göra ett lapptäcke av bimbo-fabriksenheter till en molnplattform med end-to-end-enhet.

4) erbjuder detta operativsystem skalbarhet?

de flesta operationer förändras över tiden, men om du förväntar dig stor tillväxt med din IoT-lösning, vill du prioritera ett operativsystem som kan skala för alla typer av enheter. Att bygga en IoT edge-enhet med ett skalbart operativsystem innebär i framtiden att du inte behöver göra omfattande förändringar för att rymma ett annat system. Ett skalbart operativsystem kan hantera ytterligare resurser utan att ändra utgångshastigheten—vissa kan till och med sträcka sig över flera enheter och geografiska områden. Windows för IoT-utgåvor, inklusive Windows 10 IoT Core, Windows 10 IoT Enterprise och Windows IoT Server, är alla utformade med systemets skalbarhet och interoperabilitet i åtanke.

Microsoft-partner, PharmID, använde Windows 10 IoT-kärnoperativsystemet för att bygga läkemedelsvalideringslösningar för insamling och analys av läkemedelsdata. Enskilda läkare använder lösningen för att verifiera de läkemedel de förskriver och sjukhus och apotek kan övervaka vad som flyter in och ut. Genom att använda Windows 10 IoT Core kan PharmID och dess kunder lita på företagets skalbarhet utan resurskrav i företagsskala. PharmID kan kontinuerligt bygga och leverera nya applikationstjänster och funktioner utan stora r&d-investeringar eller störningar i kundverksamheten.

Bygg för omfattande moln-till-kant-upplevelser

i slutändan är operativsystemet du väljer bara en bit av pusslet. Vi rekommenderar också att du tänker på hur enheten ska användas och vilka typer av integrationer som kan behövas för att skapa en komplett lösning. Från att hantera molnresurser och din edge-miljö till att analysera och bearbeta dina lokala data till att utöka molnintelligens och analyser till edge-enheter, det finns mycket du kan göra med edge-teknik.

och över de tillgängliga Microsoft—operativsystemen för IoT edge—enheter-Windows för IoT, Azure RTOS eller Azure Sphere-en fördel som de alla har gemensamt är att de enkelt kan integreras med andra Azure-plattformar och tjänster så att du kan utveckla mycket anpassade och flexibla IoT-applikationer.

Azure IoT Edge är bara ett exempel utformat med denna edge to cloud-integration i åtanke. Som en helt hanterad tjänst byggd på Azure IoT Hub kan du flytta vissa arbetsbelastningar till kanten av nätverket så att dina enheter kan spendera mindre tid på att kommunicera med molnet, reagera snabbare på lokala förändringar och fungera pålitligt även under längre offline-perioder. Dessutom fungerar det med dina Linux-eller Windows-enheter som stöder containermotorer.

ytterligare resurser för utvärdering av IoT-operativsystem

dessa är bara några av de aspekter som ska beaktas när du väljer ett operativsystem för din IOT edge-enhet. Och det är viktigt att börja med att ta reda på vilka funktioner som är kritiska för att du ska prioritera baserat på det avsedda användningsfallet och applikationerna för din edge-enhet. För mer insikt om tillgängliga IoT-operativsystem, bläddra bland dessa ytterligare resurser:

• Windows för IoT vitbok: grunden för din intelligenta edge
• Bygg dina IoT-enheter med Windows för IoT: nya plattformsuppdateringar för enhetsutvecklare
• realtidsoperativsystem vitbok: vad det är och varför du kanske vill använda en
• säkerhet vitbok: Sju egenskaper hos mycket säkra enheter
• Azure IoT: se vad som är möjligt från intelligent edge till cloud