Domine a complexidade no software de implantações de IoT
Guia do usuário
Domine a complexidade no software de implantações de IoT
Gerenciamento de dispositivos: como dominar a complexidade em implantações de IoT
Um guia para o gerenciamento bem-sucedido do ciclo de vida do dispositivo IoT
Papel branco | Outubro de 2021
Introdução
A Internet das Coisas (IoT) tem o poder de aumentar drasticamente a eficiência das empresas em vários domínios e criar modelos de negócios completamente novos. Através da comunicação bilateral em tempo real com os dispositivos inteligentes conectados, você não apenas receberá dados valiosos coletados pelos dispositivos, mas também poderá realizar sua manutenção e gerenciamento de forma automática e remota. Assim, para implantar com sucesso uma solução de IoT para uma empresa, é crucial considerar a base de qualquer solução de IoT: gerenciamento de dispositivos.
As empresas podem esperar um cenário complexo de dispositivos IoT com dispositivos heterogêneos que precisam ser gerenciados durante todo o ciclo de vida do dispositivo. Os cenários relacionados à IoT estão ficando mais complexos e exigem a execução de comandos mais sofisticados. Semelhante aos sistemas operacionais de nossos computadores desktop, smartphones e tablets, gateways IoT e dispositivos de borda precisam de cuidados frequentes na forma de atualizações de software ou alterações nas configurações para melhorar a segurança, implantar novos aplicativos ou estender recursos de aplicativos existentes. Este white paper mostrará por que o gerenciamento robusto de dispositivos é fundamental para uma estratégia de IoT empresarial bem-sucedida.
8 casos de uso de gerenciamento de dispositivos IoT
Gerenciamento de dispositivos: a chave para implantações de IoT preparadas para o futuro
Leia o relatório
Bosch IoT Suite classificada como a plataforma IoT líder para gerenciamento de dispositivos
Um cenário de solução de IoT geralmente inclui dispositivos de conexão. Web-dispositivos habilitados podem ser conectados diretamente, enquanto aqueles que não são web-enabled são conectados por meio de um gateway. A heterogeneidade e a diversidade de dispositivos em constante evolução é um fator definidor de uma arquitetura corporativa de IoT.
A complexidade da implantação corporativa de IoT
2.1. Diversidade de dispositivos e software
Durante a prototipagem inicial stage, o objetivo principal é mostrar como os dispositivos podem ser conectados e quais valores podem ser obtidos com a análise dos dados do dispositivo. As empresas que implantam neste início detage sem considerar uma solução de gerenciamento de dispositivos rica em recursos logo se verá incapaz de lidar com o crescente número de configurações de dispositivos e softwares. À medida que a iniciativa de IoT da empresa se expande, sua solução de IoT será forçada a incluir uma mistura variada de dispositivos e mecanismos de conexão. Com dispositivos diversos e distribuídos, a equipe de operações também terá que lidar com várias versões de firmware.
Recentemente, também houve uma mudança para realizar mais processamento e computação na borda, pois dispositivos de borda maiores são capazes de lidar com comandos mais complexos. O software para isso precisa ser constantemente atualizado para extrair o máximo valor das análises, e a equipe de operações precisará de uma ferramenta central para permitir uma manutenção remota eficiente. Fornecer um serviço que permite que todas as diferentes partes da solução usem uma plataforma comum de gerenciamento de dispositivos desbloqueia a eficiência operacional e reduz significativamente o tempo de lançamento no mercado.
Você sabia? Mais de 15 milhões de dispositivos em todo o mundo já estão conectados através da plataforma IoT da Bosch.
2.2. Escala
Muitos projetos de IoT começam com uma prova de conceito e geralmente são seguidos por um piloto com um número limitado de usuários e dispositivos. No entanto, à medida que mais e mais dispositivos precisam ser integrados, a empresa precisa de um aplicativo ou API que permita gerenciar, monitorar e proteger facilmente o número crescente de diversos dispositivos conectados distribuídos globalmente. Em resumo, ela precisa encontrar uma solução de gerenciamento de dispositivos que possa ser dimensionada desde o primeiro dia até os vários cenários de implantação. Um bom conselho aqui é pensar grande, mas começar pequeno.
2.3. Segurança
A segurança é uma das razões mais óbvias pelas quais uma plataforma de gerenciamento de dispositivos é necessária, mesmo para implantações de pequena escala. Os governos estão introduzindo legislação que exige que todos os produtos de IoT sejam passíveis de correção e atendam aos mais recentes padrões de segurança do setor. Com isso em mente, qualquer solução de IoT deve ser projetada tendo a segurança como requisito fundamental. Os dispositivos IoT geralmente são limitados devido a fatores de custo, que podem limitar seus recursos de segurança; no entanto, mesmo dispositivos IoT restritos devem ter a capacidade de atualizar seu firmware e software devido a alterações de segurança e correções de bugs. Você não pode se dar ao luxo de economizar em segurança.
Gerenciamento do ciclo de vida do dispositivo IoT
Como os sistemas corporativos de IoT devem durar muitos anos, é fundamental projetar e planejar todo o ciclo de vida dos dispositivos e aplicativos.
Este ciclo de vida inclui segurança, pré-comissionamento, comissionamento, operações e descomissionamento. O gerenciamento do ciclo de vida da IoT apresenta um alto nível de complexidade e requer uma ampla gama de recursos. Nosso objetivo é destacar alguns componentes gerais do ciclo de vida do dispositivo IoT aqui; no entanto, os detalhes também dependem do tipo de protocolo de gerenciamento de dispositivo usado.
3.1. Segurança de ponta a ponta
A autenticação do dispositivo é especialmente importante ao estabelecer links de comunicação seguros. Os dispositivos IoT devem ser autenticados usando credenciais de segurança específicas do dispositivo. Isso permite que a equipe de operações identifique e bloqueie ou desconecte dispositivos considerados uma ameaça. Uma maneira de autenticar os dispositivos é fornecer chaves privadas específicas do dispositivo e os certificados digitais correspondentes do dispositivo durante a produção (por exemplo, X.509) e fornecer atualizações regulares de campo desses certificados. Os certificados permitem o controle de acesso de back-end com base em mecanismos de validação bem estabelecidos e padronizados, como TLS mutuamente autenticado, que garante criptografia para todos os tipos de conectividade. Uma solução de gerenciamento de dispositivos também deve ser capaz de revogar certificados, se necessário.
3.2. Pré-comissionamento
O gerenciamento de dispositivos requer que um agente seja implantado nos dispositivos conectados. Este agente é um software que funciona de forma autônoma para monitorar os dispositivos. Também permite que o software de gerenciamento remoto de dispositivos se comunique com o dispositivo, por ex.ample, para enviar comandos e receber respostas quando necessário. O agente precisa ser configurado para se conectar automaticamente ao sistema de gerenciamento de dispositivo remoto com credenciais válidas para autenticação.
3.3. Comissionamento
3.3.1. Registro do dispositivo
Um dispositivo IoT deve ser registrado no sistema antes de ser conectado e autenticado pela primeira vez. Os dispositivos geralmente são identificados com base em números de série, chaves pré-compartilhadas ou certificados de dispositivos exclusivos emitidos por autoridades confiáveis.
3.3.2. Provisionamento inicial
Os dispositivos IoT são enviados aos clientes com configurações de fábrica, o que significa que eles não têm configurações de software, configurações etc. específicas do cliente. No entanto, um sistema de gerenciamento de dispositivos pode corresponder o usuário ao dispositivo IoT e realizar um processo de provisionamento inicial para implantar automaticamente os componentes de software necessários, configurações, etc. sem qualquer envolvimento do usuário.
3.3.3. Configuração dinâmica
Os aplicativos de IoT podem começar muito simples e se tornar mais maduros e complexos ao longo do tempo. Isso pode exigir não apenas atualizações dinâmicas de software, mas também alterações de configuração sem envolver o usuário ou interromper o serviço. A implantação de nova lógica ou a execução de atualizações de aplicativos de serviço devem ser concluídas sem qualquer tempo de inatividade. A configuração dinâmica pode ser aplicada a apenas um dispositivo IoT específico, um grupo de dispositivos IoT ou todos os dispositivos IoT registrados.
3.4. Operações
3.4.1. Monitoramento
Com o cenário complexo de dispositivos IoT, é necessário ter um painel central que exiba umview dos dispositivos e tem a capacidade de configurar regras de notificação com base no status do dispositivo ou nos dados do sensor. Devido à escala e diversidade dos ativos, poder criar grupos de dispositivos de forma flexível e dinâmica usando critérios específicos é importante para operações eficientes e o monitoramento de sua frota.
Quanto aos próprios dispositivos, também é importante ter um watchdog para garantir que, em caso de mau funcionamento, eles possam pelo menos se reinicializar automaticamente ou, de preferência, solucionar o problema de forma autônoma.
3.4.2. Os cenários de implantação de IoT de tipos de dispositivos gerenciáveis podem variar dependendo do domínio e do aplicativo. Os dispositivos de borda modernos diferem em termos de recursos e métodos de conectividade e uma solução de IoT deve oferecer suporte a uma variedade de tipos de plataforma de destino.
As soluções corporativas de IoT geralmente precisam lidar com tipos menores de dispositivos de borda, que têm recursos limitados e não podem ser conectados diretamente pela Internet, mas por meio de um gateway. Na seção a seguir, listamos os tipos mais comuns de dispositivos IoT:
1. Pequenos microcontroladores
Pequenos microcontroladores são dispositivos econômicos e com restrição de energia, geralmente alimentados por bateria, e são muito adequados para recursos básicos de borda, por exemplo, casos de uso de telemetria. Eles são específicos do cliente, geralmente incorporados e o software para eles é desenvolvido como parte do processo de design do produto. Isso permite reduzir a personalização necessária para tornar um dispositivo pronto para IoT. Microcontroladores pequenos suportam recursos de gerenciamento de dispositivos, como configuração remota e atualização de firmware.
- Sistema operacional: Sistemas operacionais em tempo real, como FreeRTOS, TI-RTOS, Zypher
- Dispositivos de referência: placas ESP, STMicro STM32 Nucleo, NXP FRDM-K64F, SiliconLabs EFM32GG-DK3750, XDK Cross Domain Development Kit
2. Microcontroladores poderosos
Microcontroladores poderosos são semelhantes aos gateways em termos de hardware, mas diferem em termos de software, sendo dispositivos de propósito único. Eles fornecem recursos avançados de computação de borda, como abstração de recursos e dispositivos, histórico, atualizações de software e firmware, gerenciamento de pacotes de software, configuração remota etc.
- Sistema operacional: Linux integrado
- Dispositivos de referência: mestre do sistema B/S/H
3. Entradas
Gateways ou roteadores são muito comuns em casas inteligentes, edifícios inteligentes e ambientes industriais. Esses dispositivos podem ser muito poderosos, pois precisam se conectar a vários dispositivos de borda usando diferentes protocolos de comunicação. Os gateways fornecem recursos avançados de computação de borda, como abstração de recursos e dispositivos, histórico, análises, atualizações de software e firmware, gerenciamento de pacotes de software, configuração remota etc. Você também pode executar o gerenciamento de firmware nos dispositivos conectados por meio de um gateway. Eles podem até ser adicionados à configuração posteriormentetage e podem servir a propósitos diferentes que mudam ao longo do tempo.
- Sistema operacional: Linux integrado
- Dispositivos de referência: Raspberry Pi, BeagleBone, iTraMS Gen-2A, Rexroth ctrl
4. Dispositivo móvel como gateway
Os smartphones modernos podem ser usados como gateways e são muito convenientes para cenários de casa inteligente. Eles fornecem conectividade como um proxy para dispositivos WiFi e Bluetooth LE, que exigem atualizações regulares. Quando usados como gateway, os dispositivos móveis permitem a atualização e configuração remota do agente do dispositivo.
- Sistema operacional: iOS ou Android
- Dispositivos de referência: dispositivos de smartphones convencionais
5. Nó de borda 5G Adequado para fins industriais e necessidades específicas de ambiente, os nós de borda 5G são frequentemente usados em data centers no local e podem ser implantados em dispositivos existentes como uma extensão 5G. Eles fornecem recursos populares, como abstrações de recursos e dispositivos, histórico, análises, atualizações de software e firmware, configuração remota, gerenciamento de pacotes de software, etc.
- Sistema operacional: Linux
- Dispositivos de referência: hardware alimentado por x86
Um sistema de gerenciamento de dispositivos deve ser capaz de gerenciar um mix de todos esses tipos de dispositivos IoT, que podem ser conectados através de diversos protocolos de rede, como HTTP, MQTT, AMQP, LoRaWAN, LwM2M, etc. Em alguns casos, também pode ser necessário para implementar protocolos de gerenciamento proprietários.
Aqui está uma breve descrição de alguns protocolos de conectividade populares:
MQTT Um protocolo de conectividade IoT de publicação/assinatura leve, útil para conexões com locais remotos onde é necessário um pequeno espaço de código. O MQTT pode executar determinadas operações de gerenciamento de dispositivos, como atualizações de firmware, e está disponível para diferentes linguagens de programação, como Lua, Python ou C/C++.
LwM2M
Um protocolo de gerenciamento de dispositivos projetado para gerenciamento remoto de dispositivos restritos e habilitação de serviços relacionados. Ele suporta operações de gerenciamento de dispositivos, como atualizações de firmware e configuração remota. Ele apresenta um design arquitetônico moderno baseado em REST, define um recurso extensível e um modelo de dados e se baseia no padrão de transferência segura de dados CoAP.
Protocolos LPWAN (LoRaWAN, Sigfox)
Os protocolos de IoT são adequados para dispositivos restritos em redes de longa distância, como cidades inteligentes. Devido à sua implementação de economia de energia, eles se encaixam bem em casos de uso em que a capacidade da bateria é um recurso limitado.
3.4.3. Gerenciamento de dispositivos em massa
O gerenciamento de dispositivos em massa, também conhecido como gerenciamento de dispositivos em massa, geralmente é negligenciado em implantações de IoT menores que ainda não foram ampliadas. Medidas simples de gerenciamento de dispositivos podem ser suficientes no início, mas serão limitantes à medida que os projetos de IoT com vários dispositivos crescem em tamanho e diversidade. Ser capaz de criar facilmente hierarquias dinâmicas e agrupamentos lógicos arbitrários de ativos, para que as medidas de gerenciamento de dispositivos possam ser aplicadas em grande escala, ajudará a aumentar a eficiência da implantação e manutenção. Tais medidas podem variar desde atualizações de firmware e software até a execução de scripts complexos que levam em consideração a entrada dos dispositivos individuais. Além disso, as medidas de gerenciamento de dispositivos em massa podem ser ajustadas por meio de vários cenários de execução configurados como tarefas únicas ou regras recorrentes e automatizadas, iniciadas instantânea e incondicionalmente ou acionadas por eventos, cronogramas, restrições e condições predefinidos. Essa funcionalidade chave também será vantajosatage quando a equipe de desenvolvimento realiza testes A/B e campgestão de ign.
3.4.4. Gerenciamento e atualizações de software e firmware
O gerenciamento de dispositivos requer a capacidade de atualizar software e firmware de forma centralizada em dispositivos distribuídos globalmente. Isso inclui enviar firmware para a frota de dispositivos e, com o advento do processamento de borda complexo, enviar pacotes de software independentes dos pacotes de firmware. Esses lançamentos de software precisam sertagem um grupo de dispositivos para garantir a confiabilidade mesmo quando a conectividade falha. As soluções de IoT preparadas para o futuro precisam ser atualizadas pelo ar, pois a maioria dos ativos é implantada em ambientes remotos distribuídos ao redor do mundo. Para uma manutenção contínua efetiva de software e firmware, é extremamente importante poder criar agrupamentos lógicos personalizados e automatizar essas tarefas.
Gerenciador Remoto Bosch IoT
Você sabia? O Bosch IoT Suite é o principal facilitador das atualizações de firmware over-the-air da Daimler. Cerca de quatro milhões de proprietários de automóveis já recebem novas versões de software de veículos para example, o sistema de infoentretenimento é atualizado de forma conveniente e segura através da rede celular. Isso significa que eles não precisam mais visitar o revendedor apenas para obter uma atualização de software. O Bosch IoT Suite é o hub de comunicação para veículos que recebem atualizações sem fio.
3.4.5. Configuração remota
Ser capaz de modificar configurações remotamente é crucial para a equipe de operações. Uma vez implementados, os dispositivos em campo precisam ser atualizados com frequência para acompanhar a evolução do ecossistema. Isso pode incluir qualquer coisa, desde mudanças no lado da nuvem URLs para reconfigurar a autorização do cliente, aumentar ou diminuir os intervalos de reconexão, etc. Os recursos de gerenciamento de massa complementam todos os trabalhos relacionados à configuração, pois a capacidade de acionar medidas em massa com base em regras complexas e executá-las em horários programados de maneira repetível é de suma importância para operações.
3.4.6. Diagnóstico
A implantação de IoT é um processo contínuo que envolve monitoramento e diagnóstico constantes com o objetivo de minimizar o tempo de inatividade e agilizar as operações. Quando os dispositivos estão em locais remotos, o acesso aos logs de auditoria administrativa, logs de diagnóstico do dispositivo, logs de conectividade etc. é um dos recursos mais vitais para a solução de problemas. Se for necessária uma análise mais aprofundada, o sistema de gerenciamento de dispositivos deve ser capaz de acionar remotamente o log detalhado e baixar o log files para análise, economizando tempo valioso e melhorando a eficiência das operações.
3.4.7. Integração
A menos que adote um serviço pronto para uso, as soluções corporativas de IoT geralmente exigirão acesso para desenvolver recursos de gerenciamento por meio de um rico conjunto de APIs, que possibilitam integrar serviços externos ou personalizar interfaces de usuário e fluxos de trabalho. Em tempos de desenvolvimento de código aberto, fornecer REST e APIs específicas de linguagem, como a API Java, é um padrão para atender a casos de uso de conexão e gerenciamento remotos.
3.5. Descomissionamento
O descomissionamento pode afetar toda a solução de IoT ou apenas componentes dedicados; para example, substituindo ou desativando um único dispositivo. Os certificados devem então ser revogados e outros dados confidenciais ou sensíveis devem ser excluídos de forma segura.
Conclusão
Tornar a Internet das Coisas uma realidade é uma jornada transformacional que inspira várias inovações de negócios.
Dado o número crescente de inovações de IoT, é fundamental que as empresas selecionem a plataforma de gerenciamento de dispositivos ideal logo no início desta jornada. Essa plataforma precisa ser capaz de lidar com a heterogeneidade e a diversidade de um cenário de IoT empresarial em constante evolução e deve ser capaz de gerenciar o número crescente de dispositivos conectados ao longo de todo o seu ciclo de vida.
O Bosch IoT Suite é uma plataforma de software completa, flexível e baseada em código aberto para soluções de IoT. Ele fornece serviços escaláveis e ricos em recursos para lidar com cenários de gerenciamento de dispositivos durante todo o ciclo de vida do dispositivo, incluindo gerenciamento de ativos e software. O Bosch IoT Suite aborda o gerenciamento de dispositivos com soluções dedicadas para implantações no local e na nuvem.
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