Mestre kompleksitet i IoT-implementeringssoftware
Brugervejledning
Mestre kompleksitet i IoT-implementeringssoftware
Enhedshåndtering: hvordan man mestrer kompleksitet i IoT-implementeringer
En guide til vellykket IoT-enhedslivscyklusstyring
Hvidt papir | oktober 2021
Indledning
Internet of Things (IoT) har magten til dramatisk at øge effektiviteten af virksomheder på adskillige domæner og til at skabe helt nye forretningsmodeller. Gennem bilateral kommunikation i realtid med de tilsluttede smarte enheder vil du ikke kun modtage værdifulde data indsamlet af enhederne, men vil også være i stand til at udføre deres vedligeholdelse og administration automatisk og eksternt. For at kunne implementere en IoT-løsning for en virksomhed med succes, er det derfor afgørende at overveje grundlaget for enhver IoT-løsning: enhedsadministration.
Virksomheder kan forvente et komplekst IoT-enhedslandskab med heterogene enheder, der skal administreres gennem hele enhedens livscyklus. IoT-relaterede scenarier bliver mere komplekse og kræver udførelse af mere sofistikerede kommandoer. I lighed med operativsystemerne på vores stationære computere, smartphones og tablets har IoT-gateways og edge-enheder brug for hyppig pleje i form af softwareopdateringer eller ændringer af konfigurationer for at forbedre sikkerheden, implementere nye applikationer eller udvide funktioner i eksisterende applikationer. Denne hvidbog viser, hvorfor robust enhedsadministration er nøglen til en succesfuld virksomheds IoT-strategi.
8 IoT device management use cases
Enhedsstyring: nøglen til fremtidssikrede IoT-implementeringer
Læs rapporten
Bosch IoT Suite vurderet som den førende IoT-platform til enhedsadministration
Et IoT-løsningsscenarie inkluderer generelt tilslutning af enheder. Web-aktiverede enheder kan tilsluttes direkte, mens de, der ikke er det web-aktiverede er forbundet via en gateway. Heterogeniteten og mangfoldigheden af enheder i konstant udvikling er en afgørende faktor for en virksomheds IoT-arkitektur.
Kompleksiteten af virksomhedens IoT-implementering
2.1. Mangfoldighed af enheder og software
Under den indledende prototypingtage, det vigtigste mål er at vise, hvordan enheder kan forbindes, og hvilke værdier der kan opnås ved at analysere enhedsdataene. Virksomheder, der implementerer på dette tidlige stagUden at overveje en funktionsrig enhedsadministrationsløsning vil snart finde sig selv ude af stand til at håndtere det voksende antal enheds- og softwarekonfigurationer. Efterhånden som virksomhedens IoT-initiativ udvides, vil dens IoT-løsning være tvunget til at omfatte en varieret blanding af enheder og forbindelsesmekanismer. Med forskellige og distribuerede enheder vil driftsteamet også skulle håndtere flere firmwareversioner.
For nylig har der også været et skift i retning af at udføre mere behandling og beregning ved kanten, da større kant-enheder er i stand til at håndtere mere komplekse kommandoer. Softwaren til dette skal konstant opdateres, hvis den skal udtrække den maksimale værdi fra analyserne, og driftsteamet skal bruge et centralt værktøj til at muliggøre effektiv fjernvedligeholdelse. At levere en service, der gør det muligt for alle de forskellige dele af løsningen at bruge en fælles enhedsadministrationsplatform, låser op for operationel effektivitet og forkorter tiden til markedet betydeligt.
Vidste du det? Mere end 15 millioner enheder verden over er allerede forbundet via Boschs IoT-platform.
2.2. Skala
Mange IoT-projekter starter med et proof of concept og efterfølges ofte af en pilot med et begrænset antal brugere og enheder. Men da flere og flere enheder skal integreres, har virksomheden brug for en applikation eller API, der gør det nemt at administrere, overvåge og sikre det stigende antal forskellige, globalt distribuerede tilsluttede enheder. Kort sagt skal den finde en enhedshåndteringsløsning, der kan skaleres fra dag ét til de forskellige implementeringsscenarier. Et godt råd her er at tænke stort, men begynde i det små.
2.3. Sikkerhed
Sikkerhed er en af de mest åbenlyse grunde til, at en enhedsadministrationsplatform er påkrævet selv for små implementeringer. Regeringer indfører lovgivning, der kræver, at alle IoT-produkter kan lappes og opfylder de nyeste branchesikkerhedsstandarder. Med dette i tankerne bør enhver IoT-løsning designes med sikkerhed som det grundlæggende krav. IoT-enheder er ofte begrænset på grund af omkostningsfaktorer, som kan begrænse deres sikkerhedsmuligheder; dog skal selv begrænsede IoT-enheder have evnen til at opdatere deres firmware og software på grund af sikkerhedsændringer og fejlrettelser. Du har ikke råd til at spare på sikkerheden.
IoT-enhedslivscyklusstyring
Da virksomhedens IoT-systemer forventes at holde i mange år, er det afgørende at designe og planlægge for hele livscyklussen af enheder og applikationer.
Denne livscyklus omfatter sikkerhed, før-idriftsættelse, idriftsættelse, drift og nedlukning. Håndtering af IoT-livscyklussen præsenterer et højt niveau af kompleksitet og kræver en bred vifte af muligheder. Vi sigter på at fremhæve nogle generelle komponenter i IoT-enhedens livscyklus her; detaljer afhænger dog også af den anvendte enhedsadministrationsprotokol.
3.1. End-to-end sikkerhed
Enhedsgodkendelse er især vigtig, når der etableres sikre kommunikationsforbindelser. IoT-enheder skal godkendes ved hjælp af enhedsspecifikke sikkerhedsoplysninger. Dette gør det muligt for operationsteamet at identificere og blokere eller afbryde enheder, der anses for at være en trussel. En måde at autentificere enhederne på er at levere enhedsspecifikke private nøgler og enhedens tilsvarende digitale certifikater under produktionen (f.eks. X.509) og sørge for regelmæssige feltopdateringer af disse certifikater. Certifikaterne muliggør backend-adgangskontrol baseret på veletablerede og standardiserede valideringsmekanismer såsom gensidigt autentificeret TLS, som sikrer kryptering af alle typer forbindelse. En enhedsadministrationsløsning bør også være i stand til at tilbagekalde certifikater, hvis det er nødvendigt.
3.2. Før idriftsættelse
Enhedsadministration kræver, at en agent installeres på de tilsluttede enheder. Denne agent er software, der arbejder selvstændigt for at overvåge enhederne. Det gør det også muligt for fjernstyringssoftwaren til at kommunikere med enheden, f.eksample, til at sende kommandoer og modtage svar, når det kræves. Agenten skal konfigureres til automatisk at oprette forbindelse til det eksterne enhedsadministrationssystem med gyldige legitimationsoplysninger til godkendelse.
3.3. Idriftsættelse
3.3.1. Enhedsregistrering
En IoT-enhed skal registreres i systemet, før den tilsluttes og godkendes første gang. Enheder identificeres normalt ud fra serienumre, foruddelte nøgler eller unikke enhedscertifikater udstedt af betroede myndigheder.
3.3.2. Indledende klargøring
IoT-enheder sendes til kunder med fabriksindstillinger, hvilket betyder, at de ikke har nogen kundespecifikke softwarekonfigurationer, indstillinger osv. Et enhedsadministrationssystem kan dog matche brugeren med IoT-enheden og udføre en indledende klargøringsproces for at implementerer automatisk de nødvendige softwarekomponenter, konfigurationer osv. uden brugerinvolvering.
3.3.3. Dynamisk konfiguration
IoT-applikationer kan starte meget enkelt og blive mere modne og komplekse over tid. Dette kræver muligvis ikke kun dynamiske softwareopdateringer, men også konfigurationsændringer, der skal udføres uden at involvere brugeren eller afbryde tjenesten. Implementering af ny logik eller udførelse af serviceapplikationsopdateringer bør fuldføres uden nedetid. Dynamisk konfiguration gælder muligvis kun for én specifik IoT-enhed, en gruppe af IoT-enheder eller alle registrerede IoT-enheder.
3.4. Drift
3.4.1. Overvågning
Med det komplekse IoT-enhedslandskab er det nødvendigt at have et centralt dashboard, der viser en overview af enhederne og har mulighed for at konfigurere notifikationsregler baseret på enhedsstatus eller sensordata. På grund af aktivernes omfang og mangfoldighed er det vigtigt at være i stand til fleksibelt og dynamisk at oprette grupper af enheder ved hjælp af specifikke kriterier for effektiv drift og overvågning af din flåde.
Hvad angår selve enhederne, er det også vigtigt at have en vagthund til at sikre, at de i tilfælde af en funktionsfejl i det mindste automatisk kan genstarte sig selv eller helst fejlsøge problemet selvstændigt.
3.4.2. Håndterbare enhedstyper IoT-implementeringsscenarier kan variere afhængigt af domænet og applikationen. Moderne edge-enheder adskiller sig med hensyn til muligheder og tilslutningsmetoder, og en IoT-løsning skal understøtte en række forskellige målplatformstyper.
Enterprise IoT-løsninger skal ofte håndtere mindre typer edge-enheder, som har begrænsede muligheder og ikke kan forbindes direkte over internettet, men snarere gennem en gateway. I det følgende afsnit oplister vi de mest almindelige typer af IoT-enheder:
1. Små mikrocontrollere
Små mikrocontrollere er omkostningseffektive og energibegrænsede enheder, sædvanligvis batteridrevne, og er meget velegnede til grundlæggende edge-funktioner, f.eks. telemetribrug. De er kundespecifikke, normalt indlejrede, og softwaren til dem udvikles som en del af produktdesignprocessen. Dette giver dig mulighed for at reducere den tilpasning, der er nødvendig for at gøre en enhed IoT-klar. Små mikrocontrollere understøtter enhedsadministrationsfunktioner såsom fjernkonfiguration og firmwareopdatering.
- Operativsystem: Real-time operativsystemer, såsom FreeRTOS, TI-RTOS, Zypher
- Referenceenheder: ESP-kort, STMicro STM32 Nucleo, NXP FRDM-K64F, SiliconLabs EFM32GG-DK3750, XDK Cross Domain Development Kit
2. Kraftige mikrocontrollere
Kraftige mikrocontrollere ligner gateways med hensyn til hardware, men de adskiller sig med hensyn til software, idet de er temmelig enkeltformålsenheder. De giver avancerede edge computing-funktioner, såsom ressource- og enhedsabstraktion, historik, software- og firmwareopdateringer, softwarepakkehåndtering, fjernkonfiguration osv.
- Operativsystem: Embedded Linux
- Referenceenheder: B/S/H systemmaster
3. Gateways
Gateways eller routere er meget almindelige i smarte hjem, intelligente bygninger og industrielle miljøer. Disse enheder kan være meget kraftfulde, da de skal forbindes med et væld af edge-enheder ved hjælp af forskellige kommunikationsprotokoller. Gateways giver avancerede edge computing-funktioner, såsom ressource- og enhedsabstraktion, historik, analyser, software- og firmwareopdateringer, softwarepakkehåndtering, fjernkonfiguration osv. Du kan også udføre firmwareadministration på de tilsluttede enheder gennem en gateway. De kan endda tilføjes til opsætningen på et senere tidspunkttage og kan tjene forskellige formål, der ændrer sig over tid.
- Operativsystem: Embedded Linux
- Referenceenheder: Raspberry Pi, BeagleBone, iTraMS Gen-2A, Rexroth ctrl
4. Mobil enhed som gateway
Moderne smartphones kan bruges som gateways og er meget praktiske til scenarier i smarte hjem. De giver forbindelse som proxy til WiFi- og Bluetooth LE-enheder, som kræver regelmæssige opdateringer. Når de bruges som en gateway, tillader mobile enheder opdatering og fjernkonfiguration af enhedsagenten.
- Operativsystem: iOS eller Android
- Referenceenheder: Almindelige smartphone-enheder
5. 5G edge node Velegnet til industrielle formål og specifikke miljøbehov, 5G edge noder bruges ofte i datacentre på stedet og kan implementeres på eksisterende enheder som en 5G udvidelse. De giver populære funktioner såsom ressource- og enhedsabstraktioner, historie, analyser, software- og firmwareopdateringer, fjernkonfiguration, softwarepakkehåndtering osv.
- Operativsystem: Linux
- Referenceenheder: x86-drevet hardware
Et enhedsadministrationssystem skal kunne håndtere en blanding af alle disse typer af IoT-enheder, som kan forbindes gennem forskellige netværksprotokoller såsom HTTP, MQTT, AMQP, LoRaWAN, LwM2M osv. I visse tilfælde kan det også være nødvendigt at implementere proprietære administrationsprotokoller.
Her er en kort beskrivelse af nogle populære tilslutningsprotokoller:
MQTT En let IoT-tilslutningsprotokol til publicering/subscribe, nyttig til forbindelser med fjerntliggende steder, hvor et lille kodefodaftryk er påkrævet. MQTT kan udføre visse enhedsadministrationshandlinger såsom firmwareopdateringer og er tilgængelig for forskellige programmeringssprog såsom Lua, Python eller C/C++.
LwM2M
En enhedsadministrationsprotokol designet til fjernstyring af begrænsede enheder og tilhørende serviceaktivering. Det understøtter enhedsadministration, såsom firmwareopdateringer og fjernkonfiguration. Den har et moderne arkitektonisk design baseret på REST, definerer en udvidelig ressource og datamodel og bygger på CoAP-standarden for sikker dataoverførsel.
LPWAN-protokoller (LoRaWAN, Sigfox)
IoT-protokoller er velegnede til begrænsede enheder i wide-area-netværk såsom smarte byer. På grund af deres strømbesparende implementering passer de godt til brugssituationer, hvor batterikapaciteten er en begrænset ressource.
3.4.3. Masseenhedshåndtering
Masseenhedsstyring, også kendt som bulk device management, overses ofte i mindre IoT-implementeringer, der endnu ikke er opskaleret. Simple enhedsadministrationsforanstaltninger kan være tilstrækkelige i starten, men vil være begrænsende, efterhånden som IoT-projekter med forskellige enheder vokser i størrelse og mangfoldighed. At være i stand til nemt at skabe dynamiske hierarkier og vilkårlige logiske grupperinger af aktiver, så enhedsstyringsforanstaltninger kan anvendes i stor skala, vil hjælpe med at øge implementerings- og vedligeholdelseseffektiviteten. Sådanne tiltag kan variere fra firmware- og softwareopdateringer til udførelse af komplekse scripts, der tager hensyn til input fra de enkelte enheder. Derudover kan masseenhedsstyringsforanstaltninger finjusteres gennem en række udførelsesscenarier opsat som engangsopgaver eller tilbagevendende og automatiserede regler, lanceret øjeblikkeligt og betingelsesløst eller udløst af foruddefinerede hændelser, tidsplaner, begrænsninger og betingelser. En sådan nøglefunktionalitet vil også være en fordeltage når udviklingsteamet udfører A/B-test og campmålstyring.
3.4.4. Software- og firmwarestyring og opdateringer
Enhedshåndtering kræver mulighed for centralt at opdatere software og firmware på globalt distribuerede enheder. Dette inkluderer at skubbe firmware til enhedsflåden og med fremkomsten af kompleks kantbehandling skubbe softwarepakker uafhængige af firmwarepakker. Sådanne softwareudrulninger skal være staged på tværs af en gruppe af enheder for at sikre pålidelighed, selv når forbindelsen går i stykker. Fremtidssikrede IoT-løsninger skal kunne opdateres trådløst, da de fleste aktiver er implementeret i fjerntliggende miljøer fordelt over hele kloden. For effektiv løbende software- og firmwarevedligeholdelse er det afgørende vigtigt at være i stand til at oprette brugerdefinerede logiske grupperinger og automatisere disse opgaver.
Bosch IoT Remote Manager
Vidste du det? Bosch IoT Suite er kerneaktivereren af Daimlers firmware-opdateringer. Omkring fire millioner bilejere modtager allerede nye versioner af køretøjssoftware f.eksample, infotainmentsystem opdateres bekvemt og sikkert via mobilnetværket. Det betyder, at de ikke længere behøver at besøge deres forhandler udelukkende for at få en softwareopdatering. Bosch IoT Suite er kommunikationshubben for køretøjer, der modtager trådløse opdateringer.
3.4.5. Fjernkonfiguration
At kunne ændre konfigurationer eksternt er afgørende for driftsteamet. Når de er rullet ud, skal enheder i marken opdateres ofte, så de holder trit med økosystemets udvikling. Dette kan omfatte alt fra at skifte skyside URLs til at omkonfigurere klientautorisation, øge eller formindske genforbindelsesintervaller osv. Massestyringsfunktioner komplementerer alle konfigurationsrelaterede job, da evnen til at udløse massemålinger baseret på komplekse regler og køre dem på planlagte tidspunkter på en gentagelig måde er af afgørende betydning til operationer.
3.4.6. Diagnostik
IoT-implementering er en løbende proces, der involverer konstant overvågning og diagnostik med det formål at minimere nedetid og strømline driften. Når enheder er på fjerntliggende steder, er adgang til administrative revisionslogfiler, enhedsdiagnoselogfiler, forbindelseslogfiler osv. en af de mest vitale funktioner til fejlfinding. Hvis yderligere analyse er påkrævet, bør enhedsadministrationssystemet være i stand til at fjernudløse detaljeret logning og downloade loggen files til analyse, sparer værdifuld tid og forbedring af driftseffektiviteten.
3.4.7. Integration
Medmindre man vedtager en klar-til-brug-tjeneste, vil virksomheds-IoT-løsninger normalt kræve adgang til at udtænke administrationskapaciteter gennem et rigt sæt API'er, som gør det muligt at integrere eksterne tjenester eller tilpasse brugergrænseflader og arbejdsgange. I tider med open source-udvikling er levering af REST og sprogspecifikke API'er såsom Java API en standard til at opfylde fjernforbindelse og administrationsbrug.
3.5. Nedlukning
Nedlukning kan påvirke hele IoT-løsningen eller kun dedikerede komponenter; f.eksample, udskiftning eller dekommissionering af en enkelt enhed. Certifikater bør derefter tilbagekaldes, og andre fortrolige eller følsomme data bør slettes på en sikker måde.
Konklusion
At gøre tingenes internet til virkelighed er en transformationsrejse, der inspirerer til flere forretningsinnovationer.
I betragtning af det stigende antal IoT-innovationer er det afgørende for virksomheder at vælge den optimale enhedsadministrationsplatform lige i begyndelsen af denne rejse. Denne platform skal være i stand til at klare heterogeniteten og mangfoldigheden i et konstant udviklende virksomheds IoT-landskab og skal være i stand til at håndtere det voksende antal tilsluttede enheder gennem hele deres livscyklus.
Bosch IoT Suite er en komplet, fleksibel og open source-baseret softwareplatform til IoT-løsninger. Det giver skalerbare og funktionsrige tjenester til at håndtere enhedsadministrationsscenarier gennem hele enhedens livscyklus, inklusive aktiv- og softwareadministration. Bosch IoT Suite adresserer enhedsadministration med dedikerede løsninger til on-premise og cloud-implementeringer.
Dine produkter til IoT-enhedshåndtering
 Bosch loT Device Management |
Bosch lot udrulning |
Bosch loT Remote Manager |
| Administrer alle dine IoT-enheder nemt og fleksibelt i skyen gennem hele deres livscyklus | Administrer og kontroller software- og firmwareopdateringer til IoT-enheder i skyen |
On-premise enhedsadministration, overvågning og softwareforsyning |
Kundecasestudie
Vil du starte et IoT-initiativ? Du har brug for enhedsadministration. Kundecasestudie: Smights IoT-initiativ
Direkte bookbare og udstyret med brugervenlige UI'er, vores enhedsadministrationsløsninger kan bruges med det samme, men tillader også fuld integration gennem moderne API'er. Derudover har vores professionelle serviceteams gjort det muligt for kunder at administrere IoT-enheder i mange år. Vi har erfaringen og ekspertisen til at hjælpe dig i din IoT-rejse og operationalisere dine IoT-ideer, mens du koncentrerer dig om det, der er vigtigt for din virksomhed. Du kan fokusere på IoT-applikationsudvikling, der tilføjer værdi, snarere end på IoT-platformudvikling, hosting og vedligeholdelse. Voks hurtigt fra prototyping til at fungere som en fuldskala IoT-aktiveret virksomhed med Bosch IoT Suite.
Prøv enhedsadministrationsfunktionerne i Bosch IoT Suite med vores gratis abonnementer
Bosch i tingenes internet
Vi tror på, at tilslutning er mere end blot teknologi, det er en del af vores liv. Det forbedrer mobiliteten, former fremtidens byer og gør boliger smartere, industriforbindelser og sundhedspleje mere effektive. På alle områder arbejder Bosch hen imod en forbundet verden.
Som en stor enhedsproducent har vi erfaring med millioner af tilsluttede og administrerede enheder i forskellige brancher. Derfor kender vi de udfordringer, der er involveret i IoT-implementeringer udenad og den brede vifte af device management use cases, der behandles.
Vi har udviklet en enhedsadministrationsløsning, der gør dig i stand til at være på toppen af heterogeniteten og mangfoldigheden af konstant udviklende enheder og aktiver, og dermed sikre, at din IoT-løsning forbliver oppe og køre, efterhånden som teknologien udvikler sig.
Gratis planer: Test Bosch IoT Suite gratis
Anmod om en live demo
Følg @Bosch_IO på Twitter
Følg @Bosch_IO på LinkedIn
Europa
Bosch.IO GmbH
Ullsteinstraße 128
12109 Berlin
Tyskland
Tlf. + 49 30 726112-0
www.bosch.io
Asien
Bosch.IO GmbH
c/o Robert Bosch (SEA) Pte Ltd.
11 Bishan Street 21
Singapore 573943
Tlf. +65 6571 2220
www.bosch.io
Dokumenter/ressourcer
 |
BOSCH Master Complexity in IoT Deployment Software [pdfBrugervejledning Master Complexity in IoT Deployments Software, Master Complexity in IoT Deployments, Software |
