BOSCH Master Complexity in IoT Deployments ソフトウェアユーザーガイド

IoT 展開ソフトウェアの複雑さをマスターする
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3 エンタープライズ IoT 展開の複雑さ

IoT 展開ソフトウェアの複雑さをマスターする

デバイス管理: IoT 展開の複雑さを克服する方法
IoT デバイスのライフサイクル管理を成功させるためのガイド
ホワイトペーパー | 2021年XNUMX月

導入

モノのインターネット (IoT) には、さまざまな分野でビジネスの効率を劇的に高め、まったく新しいビジネスモデルを生み出す力があります。接続されたスマートデバイスとのリアルタイムの双方向通信により、デバイスが収集した貴重なデータを受け取るだけでなく、それらの保守と管理を自動的かつリモートで実行できます。したがって、企業向けの IoT ソリューションの展開を成功させるには、あらゆる IoT ソリューションの基盤であるデバイス管理を考慮することが重要です。
企業は、デバイスのライフサイクル全体を通じて管理する必要がある異種デバイスを含む複雑な IoT デバイスランドスケープを期待できます。 IoT 関連のシナリオはますます複雑になり、より高度なコマンドの実行が必要になります。デスクトップコンピューター、スマートフォン、タブレットのオペレーティングシステムと同様に、IoT ゲートウェイとエッジデバイスは、セキュリティの向上、新しいアプリケーションの展開、または既存のアプリケーションの機能の拡張のために、ソフトウェアの更新または構成の変更という形で頻繁にケアする必要があります。このホワイトペーパーでは、堅牢なデバイス管理がエンタープライズ IoT 戦略の成功の鍵となる理由を説明します。
8 IoT デバイス管理のユースケース
デバイス管理: 将来性のある IoT 展開の鍵
レポートを読む
Bosch IoT Suite は、デバイス管理の主要な IoT プラットフォームとして評価されています
一般に、IoT ソリューションのシナリオには、デバイスの接続が含まれます。 Web対応デバイスは直接接続できますが、そうでないデバイスは直接接続できます。 web-enabled は、ゲートウェイを介して接続されます。絶えず進化するデバイスの異質性と多様性は、エンタープライズ IoT アーキテクチャの決定要因です。

エンタープライズ IoT 展開の複雑さ

2.1. デバイスとソフトウェアの多様性
初期プロトタイピング中tagつまり、主な目標は、デバイスを接続する方法と、デバイスデータを分析することで得られる価値を示すことです。この早い段階で展開する企業tag機能豊富なデバイス管理ソリューションを考慮しないと、増加するデバイスおよびソフトウェア構成をすぐに処理できなくなります。同社の IoT イニシアチブが拡大するにつれて、同社の IoT ソリューションには、デバイスと接続メカニズムのさまざまな組み合わせを含めることが余儀なくされます。多様で分散したデバイスでは、運用チームは複数のファームウェアバージョンにも対処する必要があります。
最近では、より大きなエッジデバイスがより複雑なコマンドを処理できるようになるため、エッジでより多くの処理と計算を実行する方向への移行も見られます。分析から最大の価値を引き出すには、このためのソフトウェアを常に更新する必要があり、運用チームは効率的なリモートメンテナンスを可能にするための中央ツールが必要になります。ソリューションのさまざまな部分すべてが共通のデバイス管理プラットフォームを使用できるようにするサービスを提供することで、運用効率が向上し、市場投入までの時間が大幅に短縮されます。

知ってますか？世界中で 15 万台を超えるデバイスが、ボッシュの IoT プラットフォームを介してすでに接続されています。

2.2. スケール
多くの IoT プロジェクトは概念実証から始まり、多くの場合、限られた数のユーザーとデバイスでのパイロットが続きます。しかし、ますます多くのデバイスを統合する必要があるため、同社は、増加する多様でグローバルに分散した接続デバイスを簡単に管理、監視、および保護できるアプリケーションまたは API を必要としています。つまり、初日からさまざまな展開シナリオに拡張できるデバイス管理ソリューションを見つける必要があります。ここでの良いアドバイスは、大きく考えて小さく始めることです。
2.3. セキュリティ
セキュリティは、小規模な展開であってもデバイス管理プラットフォームが必要な最も明白な理由の XNUMX つです。政府は、すべての IoT 製品にパッチを適用し、最新の業界セキュリティ基準を満たすことを要求する法律を導入しています。これを念頭に置いて、すべての IoT ソリューションは、セキュリティを基本的な要件として設計する必要があります。 IoT デバイスは、多くの場合、コスト要因によって制約を受け、セキュリティ機能が制限される可能性があります。ただし、制約のある IoT デバイスであっても、セキュリティの変更やバグ修正のために、ファームウェアとソフトウェアを更新する機能が必要です。セキュリティを軽視する余裕はありません。

IoT デバイスのライフサイクル管理

エンタープライズ IoT システムは何年も続くことが予想されるため、デバイスとアプリケーションのライフサイクル全体を設計および計画することが重要です。
このライフサイクルには、セキュリティ、試運転前、試運転、運用、廃止が含まれます。 IoT ライフサイクルの管理は非常に複雑であり、幅広い機能が必要です。ここでは、IoT デバイスのライフサイクルのいくつかの一般的なコンポーネントを強調することを目指しています。ただし、詳細は、使用するデバイス管理プロトコルの種類によっても異なります。
3.1. エンドツーエンドのセキュリティ
安全な通信リンクを確立する場合、デバイス認証は特に重要です。 IoT デバイスは、デバイス固有のセキュリティ資格情報を使用して認証する必要があります。これにより、運用チームは、脅威と見なされるデバイスを特定してブロックまたは切断できます。デバイスを認証する 509 つの方法は、生産中にデバイス固有の秘密鍵とデバイスの対応するデジタル証明書 (X.XNUMX など) を提供し、それらの証明書の定期的なフィールド更新を提供することです。証明書は、相互認証 TLS などの十分に確立された標準化された検証メカニズムに基づくバックエンドアクセス制御を有効にし、あらゆる種類の接続の暗号化を保証します。デバイス管理ソリューションは、必要に応じて証明書を取り消すこともできる必要があります。

3.2. 事前試運転
デバイス管理では、接続されたデバイスにエージェントを展開する必要があります。このエージェントは、デバイスを監視するために自律的に動作するソフトウェアです。また、リモートデバイス管理ソフトウェアがデバイスと通信できるようにします。ampファイル、コマンドを送信し、必要に応じて応答を受信します。エージェントは、認証用の有効な資格情報を使用してリモートデバイス管理システムに自動的に接続するように構成する必要があります。
3.3. 試運転
3.3.1.デバイス登録
初めて IoT デバイスを接続して認証する前に、システムに登録する必要があります。デバイスは通常、シリアル番号、事前共有キー、または信頼できる機関によって発行された一意のデバイス証明書に基づいて識別されます。
3.3.2. 初期プロビジョニング
IoT デバイスは、工場出荷時の設定で顧客に出荷されます。つまり、顧客固有のソフトウェア構成や設定などはありません。ただし、デバイス管理システムは、ユーザーを IoT デバイスに一致させ、最初のプロビジョニングプロセスを実行して、ユーザーの関与なしに、必要なソフトウェアコンポーネント、構成などを自動的に展開します。
3.3.3. 動的構成
IoT アプリケーションは非常に単純なものから始まり、時間の経過とともに成熟して複雑になる可能性があります。これには、動的なソフトウェア更新だけでなく、ユーザーが関与したりサービスを中断したりせずに実行される構成変更も必要になる場合があります。新しいロジックのデプロイまたはサービスアプリケーションの更新の実行は、ダウンタイムなしで完了する必要があります。動的構成は、XNUMX つの特定の IoT デバイスのみ、IoT デバイスのグループ、またはすべての登録済み IoT デバイスに適用できます。
3.4. 運用
3.4.1. 監視
複雑な IoT デバイスの状況では、オーバービューを表示する中央ダッシュボードが必要です。view デバイスのステータスまたはセンサーデータに基づいて通知ルールを構成する機能があります。アセットの規模と多様性のため、特定の基準を使用してデバイスのグループを柔軟かつ動的に作成できることは、効率的な運用とフリートの監視にとって重要です。
デバイス自体に関しては、誤動作が発生した場合に少なくとも自動的に再起動するか、できれば自律的に問題をトラブルシューティングできるようにするためのウォッチドッグを用意することも重要です。
3.4.2. 管理可能なデバイスの種類 IoT の展開シナリオは、ドメインとアプリケーションによって異なります。最新のエッジデバイスは機能と接続方法が異なり、IoT ソリューションはさまざまなターゲットプラットフォームタイプをサポートする必要があります。
エンタープライズ IoT ソリューションは、多くの場合、機能が制限されており、インターネット経由で直接接続することはできず、ゲートウェイを介して接続できない、より小型のタイプのエッジデバイスに対処する必要があります。次のセクションでは、最も一般的な種類の IoT デバイスを一覧表示します。

1. 小型マイコン
小型マイクロコントローラーは、コスト効率が高く、エネルギーに制約のあるデバイスであり、通常はバッテリー駆動であり、テレメトリーのユースケースなどの基本的なエッジ機能に非常に適しています。それらは顧客固有であり、通常は組み込まれており、それらのソフトウェアは製品設計プロセスの一部として開発されます。これにより、デバイスを IoT 対応にするために必要なカスタマイズを減らすことができます。小型マイクロコントローラーは、リモート構成やファームウェア更新などのデバイス管理機能をサポートします。

オペレーティングシステム: FreeRTOS、TI-RTOS、Zypher などのリアルタイムオペレーティングシステム

リファレンスデバイス: ESP ボード、STMicro STM32 Nucleo、NXP FRDM-K64F、SiliconLabs EFM32GG-DK3750、XDK クロスドメイン開発キット

2. 強力なマイクロコントローラ
強力なマイクロコントローラーは、ハードウェアの点ではゲートウェイに似ていますが、ソフトウェアの点では異なり、どちらかと言えば単一目的のデバイスです。リソースとデバイスの抽象化、履歴、ソフトウェアとファームウェアの更新、ソフトウェアパッケージ管理、リモート構成など、高度なエッジコンピューティング機能を提供します。

オペレーティングシステム：組み込みLinux
参照機器：B/S/H システムマスター

3。ゲートウェイ
ゲートウェイまたはルーターは、スマートホーム、インテリジェントビルディング、および産業環境で非常に一般的です。これらのデバイスは、さまざまな通信プロトコルを使用して多数のエッジデバイスと接続する必要があるため、非常に強力です。ゲートウェイは、リソースとデバイスの抽象化、履歴、分析、ソフトウェアとファームウェアの更新、ソフトウェアパッケージの管理、リモート構成などの高度なエッジコンピューティング機能を提供します。また、ゲートウェイを介して接続されたデバイスでファームウェア管理を実行することもできます。後でセットアップに追加することもできますtage であり、時間の経過とともに変化するさまざまな目的に役立つ可能性があります。

オペレーティングシステム：組み込みLinux
参照デバイス: Raspberry Pi、BeagleBone、iTraMS Gen-2A、Rexroth ctrl

4. ゲートウェイとしてのモバイルデバイス
最新のスマートフォンはゲートウェイとして使用でき、スマートホームのシナリオに非常に便利です。これらは、定期的な更新が必要な WiFi および Bluetooth LE デバイスのプロキシとして接続を提供します。モバイルデバイスをゲートウェイとして使用すると、デバイスエージェントの更新とリモート構成が可能になります。

オペレーティングシステム: iOS または Android
参照デバイス: 主流のスマートフォンデバイス

5. 5G エッジノード産業用および特定の環境のニーズに適した 5G エッジノードは、多くの場合、オンサイトのデータセンターで使用され、既存のデバイスに 5G 拡張として展開できます。リソースとデバイスの抽象化、履歴、分析、ソフトウェアとファームウェアの更新、リモート構成、ソフトウェアパッケージ管理などの一般的な機能を提供します。

オペレーティングシステム：Linuxの
参照デバイス: x86 搭載ハードウェア

デバイス管理システムは、HTTP、MQTT、AMQP、LoRaWAN、LwM2M などのさまざまなネットワークプロトコルを介して接続できる、これらすべてのタイプの IoT デバイスの組み合わせを管理できる必要があります。場合によっては、それが必要になることもあります。独自の管理プロトコルを実装します。
以下は、いくつかの一般的な接続プロトコルの簡単な説明です。
MQTT 軽量のパブリッシュ/サブスクライブ IoT 接続プロトコルで、小さなコードフットプリントが必要なリモートロケーションとの接続に役立ちます。 MQTT は、ファームウェアの更新などの特定のデバイス管理操作を実行でき、Lua、Python、C/C++ などのさまざまなプログラミング言語で使用できます。
翻訳:
制約のあるデバイスのリモート管理および関連するサービスの有効化のために設計されたデバイス管理プロトコル。ファームウェアの更新やリモート構成などのデバイス管理操作をサポートします。 REST に基づく最新のアーキテクチャ設計を特徴とし、拡張可能なリソースとデータモデルを定義し、CoAP セキュアデータ転送標準に基づいて構築されています。
LPWAN プロトコル (LoRaWAN、Sigfox)
IoT プロトコルは、スマートシティなどの広域ネットワーク内の制約のあるデバイスに適しています。省電力の実装により、バッテリー容量が限られたリソースであるユースケースに適しています。
3.4.3. 大量のデバイス管理
一括デバイス管理とも呼ばれる大量デバイス管理は、まだスケールアップされていない小規模な IoT 展開では見落とされることがよくあります。最初は単純なデバイス管理手段で十分かもしれませんが、さまざまなデバイスを使用する IoT プロジェクトの規模と多様性が増大するにつれて、これでは限界があります。デバイス管理手段を大規模に適用できるように、資産の動的な階層と任意の論理グループを簡単に作成できると、展開と保守の効率が向上します。このような対策は、ファームウェアやソフトウェアの更新から、個々のデバイスからの入力を考慮した複雑なスクリプトの実行にまで及びます。さらに、大規模なデバイス管理手段は、XNUMX 回限りのタスクまたは自動化された繰り返しルールとして設定された多数の実行シナリオを通じて微調整され、即時かつ無条件に起動されるか、事前定義されたイベント、スケジュール、制約、および条件によってトリガーされます。このような重要な機能も有利になりますtage 開発チームが A/B テストを実施するとき、および campアイン管理。
3.4.4. ソフトウェアとファームウェアの管理と更新
デバイス管理には、グローバルに分散したデバイスのソフトウェアとファームウェアを一元的に更新する機能が必要です。これには、ファームウェアをデバイスフリートにプッシュすることや、複雑なエッジ処理の出現により、ファームウェアパッケージから独立してソフトウェアパッケージをプッシュすることが含まれます。このようなソフトウェアのロールアウトは、s である必要があります。tag接続が切断された場合でも信頼性を確保するために、デバイスのグループ全体で ED を実行します。ほとんどの資産は世界中に分散したリモート環境に展開されているため、将来性のある IoT ソリューションは無線で更新できる必要があります。ソフトウェアとファームウェアの継続的なメンテナンスを効果的に行うには、カスタムの論理グループを作成し、これらのタスクを自動化できることが非常に重要です。
Bosch IoT リモートマネージャー
知ってますか？ Bosch IoT Suite は、Daimler のファームウェアの無線更新の中核を成すものです。約 XNUMX 万台の車の所有者が、すでに新しいバージョンの車両ソフトウェアを ex 用に受け取っています。ampつまり、インフォテインメントシステムは、セルラーネットワークを介して便利かつ安全に更新されます。これは、ソフトウェアの更新を入手するためだけにディーラーに行く必要がなくなったことを意味します。 Bosch IoT Suite は、ワイヤレスアップデートの受信側にある車両の通信ハブです。
3.4.5. リモート構成
構成をリモートで変更できることは、運用チームにとって非常に重要です。展開後は、フィールドのデバイスを頻繁に更新して、エコシステムの進化に対応できるようにする必要があります。これには、クラウド側の変更が含まれる場合があります URLクライアント認証の再構成、再接続間隔の増減など。複雑なルールに基づいて大量測定をトリガーし、スケジュールされた時間に反復可能な方法でそれらを実行する機能が最も重要であるため、大量管理機能は構成関連のすべてのジョブを補完します。操作用。
3.4.6. 診断
IoT の展開は、ダウンタイムの最小化と運用の合理化を目的とした継続的な監視と診断を含む継続的なプロセスです。デバイスが遠隔地にある場合、管理監査ログ、デバイス診断ログ、接続ログなどへのアクセスは、トラブルシューティングにとって最も重要な機能の XNUMX つです。さらに分析が必要な場合、デバイス管理システムはリモートで詳細ログをトリガーし、ログをダウンロードできる必要があります。 files を分析に使用することで、貴重な時間を節約し、運用効率を向上させます。
3.4.7. 統合
すぐに使用できるサービスを採用しない限り、エンタープライズ IoT ソリューションは通常、豊富な API セットを介してデバイス管理機能にアクセスする必要があります。これにより、外部サービスを統合したり、ユーザーインターフェイスやワークフローをカスタマイズしたりできます。オープンソース開発の時代には、REST および Java API などの言語固有の API を提供することは、リモート接続および管理のユースケースを満たすための標準です。
3.5.廃止措置
廃止は、IoT ソリューション全体または専用コンポーネントのみに影響を与える可能性があります。例えばample、単一のデバイスの交換または廃止。その後、証明書を失効させ、その他の機密データや機密データを安全な方法で削除する必要があります。

結論

モノのインターネットを実現することは、複数のビジネスイノベーションを刺激する変革の旅です。
IoT イノベーションの数が増加していることを考えると、企業はこの旅の最初に最適なデバイス管理プラットフォームを選択することが重要です。このプラットフォームは、絶えず進化するエンタープライズ IoT ランドスケープの異質性と多様性に対処できる必要があり、ライフサイクル全体を通じて増加する接続デバイスを管理できなければなりません。
Bosch IoT Suite は、IoT ソリューション向けの完全で柔軟なオープンソースベースのソフトウェアプラットフォームです。スケーラブルで機能豊富なサービスを提供し、資産やソフトウェアの管理を含む、デバイスのライフサイクル全体にわたるデバイス管理シナリオに対応します。 Bosch IoT Suite は、オンプレミスおよびクラウド展開用の専用ソリューションでデバイス管理に対応します。
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