Comment créer une architecture IoT de périphérie efficace

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Comment créer une architecture IoT de périphérie efficace


Un réseau IoT a été comparé à une version technologique d’une entité vivante car ses capteurs voient, entendent et ressentent l’environnement qui l’entoure. Tout comme les humains réagissent aux informations que nous obtenons de nos sens – comme la transpiration lorsque nous sommes surchauffés – les réseaux IoT utilisent des composants matériels et logiciels pour communiquer et travailler ensemble de manière transparente.

À mesure que le nombre de capteurs et d’appareils mobiles connectés augmente, les architectures IoT doivent évoluer. Les architectures informatiques d’aujourd’hui ne peuvent tout simplement pas rivaliser avec le volume de données générées par les appareils IoT et maintenir la puissance de traitement nécessaire pour transmettre et traiter ces données. La seule façon de suivre le rythme est d’intégrer l’informatique de pointe à l’architecture IoT.

L’architecture Edge IoT déplace les connexions réseau des ressources centralisées vers les ressources, les communications et le traitement traditionnel plus proches des appareils produisant les données afin de maintenir le volume et la vitesse des données. Le passage à la périphérie se concentre sur la priorisation et l’optimisation de la transmission de données pour l’ensemble du réseau.

Ce type d’architecture distribue l’intelligence sur le réseau IoT pour améliorer les performances, la bande passante, l’efficacité, la fiabilité et la sécurité.

Qu’est-ce que l’architecture IoT Edge?

Le Edge computing est une architecture informatique distribuée dans laquelle les données sont traitées aussi près que possible de la source d’origine. Dans une architecture IoT, cela signifie traiter les données plus près du matériel IoT et ne pas les envoyer vers le cloud ou un centre de données sur site pour traitement.

Exemple de système de passerelle IoT

Une architecture IoT de périphérie englobe tout, du point de terminaison du système – y compris les appareils, capteurs, actionneurs et appliances – à la passerelle IoT. La passerelle est le centre de communication du réseau IoT. Il exécute des fonctions critiques pour le réseau, telles que l’agrégation de données de capteur, la traduction entre les protocoles de capteur et le traitement des données de capteur avant que la passerelle ne transfère les données vers le cloud ou le réseau sur site.

Compte tenu de l’explosion des déploiements d’appareils IoT au cours des dernières années, disposer de l’architecture IoT de bord droit est un élément essentiel d’un réseau IoT hautement disponible et performant.

L’importance d’une architecture IoT de bord appropriée

Les appareils IoT génèrent d’énormes quantités de données et nécessitent des processus pour s’exécuter en quelques millisecondes. Selon Gartner, environ 10% des données générées par l’entreprise aujourd’hui sont créées et traitées en dehors d’un centre de données traditionnel ou du cloud. D’ici 2025, il prévoit que ce chiffre atteindra 75%. IDC a remarqué des tendances similaires et pense que la sphère de données mondiale atteindra 175 zettaoctets d’ici 2025.

Datasphere mondiale

Dans un environnement d’immeuble de bureaux connecté à l’IoT, des milliers de capteurs surveillent la température, la lumière, le bruit, la qualité de l’air et les systèmes de sécurité. Les actionneurs des systèmes clés réagissent aux changements détectés par les capteurs pour éteindre et rallumer les lumières, déverrouiller les portes de sécurité ou ajuster le système CVC en fonction des conditions météorologiques extérieures. Chaque appareil et actionneur IoT peut utiliser différents protocoles – tels que Wi-Fi, Bluetooth, ports série, Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) ou Zigbee – pour se connecter au réseau et peuvent avoir différents modèles de gestion et de sécurité.

Un réseau IoT de périphérie bien conçu peut gérer l’afflux de données de tous les appareils ainsi qu’une partie du traitement des données. Cependant, certaines fonctions, comme le déverrouillage d’une porte de sécurité, ne peuvent pas attendre le temps qu’il faudrait aux données pour faire le trajet aller-retour entre l’appareil IoT et une application ou un centre de données basé sur le cloud. D’autres périphériques de périphérie – comme un contrôleur à faible consommation qui est rarement utilisé – ne sont pas en mesure d’analyser les données qu’ils collectent car ils n’ont pas la puissance de calcul pour le faire, tandis que d’autres encore généreraient tellement de données que cela précieux sous sa forme brute.

Les avantages d’une architecture IoT de périphérie appropriée

Une architecture IoT de périphérie bien implémentée réduit la latence globale d’un système, augmentant les performances des applications et des appareils à forte utilisation. Il réduit également les goulots d’étranglement des données et des communications aux points d’intégration architecturale entre le réseau IoT et d’autres services ou parties du réseau, tels que le cloud, afin qu’il puisse fonctionner à la vitesse que les employés et les clients exigent aujourd’hui.

Une architecture IoT de périphérie appropriée peut également aider les organisations:

  • déployer rapidement et efficacement des projets IoT;
  • réduire les risques de sécurité du réseau IoT dans son ensemble;
  • mettre à l’échelle les projets IoT horizontalement et verticalement au sein d’une pile technologique; et
  • ajouter de nouvelles technologies de traitement telles que l’apprentissage automatique et l’IA à un réseau IoT.

Cela ne veut pas dire que le déploiement d’une architecture IoT de périphérie fonctionnera pour chaque organisation. Les organisations qui mettent en œuvre la technologie sans une stratégie de sécurité ou d’infrastructure informatique adéquate auront du mal à suivre et présenteront potentiellement plus de risques qu’elles n’en résoudraient.

Les professionnels de l’informatique et les chefs de file de la technologie doivent apprendre à jongler avec des objectifs commerciaux concurrents avec les technologies de rupture déployées aujourd’hui. Selon Ross Winser, analyste directeur principal chez Gartner, les outils et processus traditionnels atteignent rapidement leurs limites. En impliquant les professionnels et les dirigeants informatiques dès le début des discussions sur la planification de l’architecture IoT, a-t-il écrit dans un article de blog, les entreprises peuvent éviter l’effet en cascade de lacunes de service imprévues qui pourraient causer de graves maux de tête à l’avenir.

De quoi avez-vous besoin dans votre architecture IoT de périphérie?

La conception et la mise en œuvre d’une architecture IoT de périphérie dépendent de nombreux facteurs:

  • les appareils IoT, y compris leur âge, leur technologie d’intégration et leurs protocoles de communication;
  • combien de renseignements doivent être déployés en périphérie;
  • l’emplacement physique des appareils; et
  • les systèmes affectés par les périphériques IoT de périphérie.

Au niveau de base, l’architecture IoT de périphérie – sans inclure le centre de données, le cloud et la couche entreprise – se composera de deux couches: le périphérique périphérique et le serveur intermédiaire.

Couche périphérique Edge

Le niveau de l’appareil, ou périphérie, est la couche la plus externe de l’architecture IoT. Il se compose de divers composants matériels, notamment des capteurs, des dispositifs et des actionneurs.

Des capteurs surveillent l’état réel des produits et des machines connectés. Alors que la plupart des gens ne les considèrent que comme des objets physiques, tout ce qui recueille et transmet des données peut être considéré comme un capteur – par exemple, les capteurs de lumière, de température et d’humidité, les récepteurs GPS et les capteurs de diagnostic embarqués dans les véhicules.

Lorsqu’ils parlent d’IoT, les gens pensent généralement à des périphériques matériels dotés de capteurs pour les activer et les contrôler et transmettre des données IoT. Les exemples incluent les microcontrôleurs intégrés dans les véhicules intelligents et les appareils ménagers, et les ordinateurs à carte unique tels que les appareils Raspberry Pi intégrés dans la robotique ou les appareils industriels.

Les actionneurs contrôlent ou réagissent à quelque chose dans le système IoT. Il peut s’agir de matériel ou de logiciel affectant l’état physique d’un produit ou l’environnement. Les API déclenchent des actionneurs en fonction des données collectées à partir du reste de l’architecture IoT, telles que les lumières intelligentes, les points d’accès télécommandés, les moteurs, la robotique et les commandes logicielles.

Couche serveur intermédiaire

Également connue sous le nom de niveau de contrôle, cette couche de l’architecture IoT contient la passerelle IoT et d’autres serveurs qui facilitent la communication, déchargent les fonctions de traitement et pilotent les actions en périphérie. C’est un endroit pour pré-traiter localement les données collectées depuis la périphérie avant de les envoyer au centre de données ou au cloud.

Le prétraitement des données allège les contraintes de bande passante et optimise la quantité de données transmises au reste du système. La minimisation de la quantité de données transmises affecte les coûts de transmission du réseau, en particulier sur les réseaux cellulaires, ce qui entraîne des économies importantes. La plupart des passerelles permettent une communication bidirectionnelle et hiérarchisent les communications en fonction de règles et de directives définies. Par exemple, les passerelles peuvent contenir toutes les transmissions de données vers le sud tandis qu’un package de mise à jour de périphérique critique vient dans l’autre sens.

De plus, il permet d’appliquer des règles métier et des filtres critiques aux données en temps réel. Les données sont traitées, transmises ou stockées pour une utilisation ultérieure sur la base de ces filtres, permettant aux entreprises de gérer les données plus efficacement et de développer des informations plus utiles.

Un pilier fondateur

L’informatique de pointe est encore en développement, mais elle devient rapidement l’un des piliers de l’infrastructure informatique de chaque organisation. Le nombre d’appareils et de capteurs déployés sur la couche périphérique de périphérie augmente chaque jour. Les professionnels de l’informatique doivent savoir comment cela influence leur architecture globale.

Le choix et le placement des appareils deviennent plus vitaux étant donné la dépendance des systèmes et des organisations vis-à-vis de ces données pour fonctionner. Les organisations trouvent des façons nouvelles et innovantes d’utiliser l’IoT, et seules les architectures dotées d’une base solide seront en mesure de faire évoluer et de prendre en charge la technologie IoT de pointe de manière appropriée.