Infrastruktura zařízení a možnosti připojení

  • Článek

Tento přehled představuje klíčové koncepty, jak se zařízení připojují ke cloudu v typickém řešení Azure IoT. Článek také představuje volitelné prvky infrastruktury, jako jsou brány a mosty. Každá část obsahuje odkazy na obsah, který poskytuje další podrobnosti a pokyny.

Aplikace IoT Central interně používají službu IoT Hub a službu Device Provisioning Service (DPS). Koncepty v tomto článku se proto vztahují na to, jestli používáte IoT Central k prozkoumání scénáře IoT nebo sestavování řešení pomocí IoT Hubu a DPS.

Následující diagram znázorňuje základní zobrazení komponent v typickém řešení IoT. Tento článek se zaměřuje na připojení mezi zařízeními a cloudovými službami IoT, včetně bran a mostů zobrazených v diagramu.

Diagram znázorňující architekturu řešení IoT vysoké úrovně, která zvýrazňuje oblasti připojení zařízení

Primitiva

Zařízení Azure IoT používají k výměně dat s cloudovými službami následující primitivy. Zařízení používají:

  • Zprávy typu zařízení-cloud pro odesílání telemetrie časových řad do cloudu. Například data o teplotě shromážděná ze senzoru připojeného k zařízení.
  • Dvojčata zařízení ke sdílení a synchronizaci stavových dat s cloudem Zařízení může například pomocí dvojčete zařízení hlásit aktuální stav ventilu, který řídí do cloudu a přijímat požadovanou cílovou teplotu z cloudu.
  • Digitální dvojčata , která představují zařízení v digitálním světě. Digitální dvojče může například představovat fyzické umístění zařízení, jeho schopnosti a vztahy s jinými zařízeními.
  • Nahrávání souborů pro mediální soubory, jako jsou zachycené obrázky a video. Přerušovaně připojená zařízení můžou odesílat dávky telemetrie. Zařízení můžou komprimovat nahrávání, aby se ušetřila šířka pásma.
  • Přímé metody pro příjem příkazů z cloudu Přímá metoda může mít parametry a vrátit odpověď. Cloud může například volat přímou metodu, která požádá zařízení o restartování.
  • Zprávy typu cloud-zařízení přijímají jednosměrná oznámení z cloudu. Například oznámení, že aktualizace je připravená ke stažení.

Další informace najdete v doprovodných materiálech ke komunikaci typu zařízení-cloud a pokyny ke komunikaci typu Cloud-zařízení.

Koncové body cloudu orientované na zařízení

Azure IoT Hub zveřejňuje kolekci koncových bodů pro zařízení, které umožňují zařízením vyměňovat data s cloudem. Mezi tyto koncové body patří:

  • Odesílání zpráv typu zařízení-cloud Zařízení používá tento koncový bod k odesílání zpráv typu zařízení-cloud.
  • Načtěte a aktualizujte vlastnosti dvojčete zařízení. Zařízení používá tento koncový bod pro přístup k vlastnostem dvojčete zařízení.
  • Příjem žádostí o přímé metody Zařízení používá tento koncový bod k naslouchání žádostem přímé metody.

Každé centrum IoT má jedinečný název hostitele, který používáte k připojení zařízení k centru. Název hostitele je ve formátu iothubname.azure-devices.net. Pokud používáte některou ze sad SDK zařízení, nemusíte znát úplné názvy jednotlivých koncových bodů, protože sady SDK poskytují abstrakce vyšší úrovně. Zařízení ale potřebuje znát název hostitele centra IoT, ke kterému se připojuje.

Zařízení může navázat zabezpečené připojení ke službě IoT Hub:

  • Přímo, v takovém případě musíte zařízení poskytnout připojovací řetězec, který obsahuje název hostitele.
  • Nepřímo pomocí DPS, v takovém případě se zařízení připojí ke známému koncovému bodu DPS a načte připojovací řetězec pro centrum IoT, ke kterému je přiřazen.

Výhodou použití DPS je, že nemusíte konfigurovat všechna vaše zařízení pomocí připojovacích řetězců, které jsou specifické pro vaše centrum IoT. Místo toho nakonfigurujete svá zařízení tak, aby se připojila ke známému společnému koncovému bodu DPS, kde zjistí podrobnosti o připojení. Další informace najdete v tématu Služba Device Provisioning.

Další informace o implementaci automatického opětovného připojení ke koncovým bodům najdete v tématu Správa opětovného připojení zařízení za účelem vytvoření odolných aplikací.

Připojovací řetězec zařízení

Zařízení připojovací řetězec poskytuje zařízení s informacemi, které potřebuje k zabezpečenému připojení k centru IoT. Připojovací řetězec obsahuje následující informace:

  • Název hostitele centra IoT.
  • ID zařízení zaregistrované ve službě IoT Hub.
  • Informace o zabezpečení, které zařízení potřebuje k navázání zabezpečeného připojení k centru IoT.

Ověřování

Zařízení Azure IoT používají protokol TLS k ověření pravosti centra IoT nebo koncového bodu DPS, ke kterému se připojují. Sady SDK zařízení zahrnují certifikát DIGiCert Global Root G2 TLS, který aktuálně potřebují k navázání zabezpečeného připojení k centru IoT. Další informace najdete v tématu Podpora protokolu TLS (Transport Layer Security) ve službě IoT Hub a podpoře protokolu TLS ve službě Azure IoT Hub Device Provisioning Service (DPS).

Zařízení Azure IoT můžou používat tokeny sdíleného přístupového podpisu (SAS) nebo certifikáty X.509 k ověření v centru IoT. Certifikáty X.509 se doporučují v produkčním prostředí. Další informace o ověřování zařízení najdete tady:

Všechna data vyměňovaná mezi zařízením a centrem IoT se šifrují.

Další informace o zabezpečení v řešení IoT najdete v tématu Architektura zabezpečení pro řešení IoT.

Protokoly

Zařízení IoT může při připojení ke koncovému bodu IoT Hub nebo DPS používat jeden z několika síťových protokolů:

Poznámka:

IoT Hub má omezenou podporu funkcí pro MQTT. Pokud vaše řešení potřebuje podporu MQTT v3.1.1 nebo v5, doporučujeme podporu MQTT ve službě Azure Event Grid. Další informace najdete v tématu Porovnání podpory MQTT ve službě IoT Hub a Event Gridu.

Další informace o tom, jak zvolit protokol pro připojení zařízení ke cloudu, najdete tady:

Scénáře průmyslového IoT často používají standardní otevřené rozhraní open interface architektury OPC UA (Open Interface) sjednocené komunikace s otevřenou platformou. Pokud chcete povolit připojení ke cloudu Azure, použijte operace Azure IoT. Další informace najdete v tématu Co je operace Azure IoT?

vzory Připojení

Existují dvě široké kategorie vzorů připojení, které zařízení IoT používají pro připojení ke cloudu:

Trvalá připojení

Trvalá připojení se vyžadují, když vaše řešení potřebuje možnosti příkazů a řízení . Ve scénářích příkazů a řízení vaše řešení IoT odesílá příkazy do zařízení, která řídí jejich chování téměř v reálném čase. Trvalá připojení udržují síťové připojení ke cloudu a znovu se připojují vždy, když dojde k přerušení. Pro trvalá připojení zařízení k centru IoT použijte protokol MQTT nebo protokol AMQP. Sady SDK pro zařízení IoT umožňují vytvářet trvalá připojení k centru IoT jak protokoly MQTT, tak protokoly AMQP.

Dočasné připojení

Dočasné připojení jsou krátká připojení, která zařízení posílají telemetrii do centra IoT. Jakmile zařízení odešle telemetrii, připojení se zahodí. Zařízení se znovu připojí, když má další telemetrii, která se má odeslat. Dočasné připojení nejsou vhodná pro scénáře příkazů a řízení. Klient zařízení může použít rozhraní HTTP API, pokud vše, co je potřeba udělat, odesílá telemetrii.

Brány polí

Brány polí (někdy označované jako hraniční brány) se obvykle nasazují místně a blízko vašich zařízení IoT. Brány polí zpracovávají komunikaci s cloudem jménem vašich zařízení IoT. Brány polí můžou:

  • Proveďte překlad protokolu. Například povolení připojení zařízení s podporou Bluetooth ke cloudu.
  • Správa offline a odpojených scénářů Například ukládání telemetrie do vyrovnávací paměti, když je koncový bod cloudu nedostupný.
  • Před odesláním do cloudu můžete filtrovat, komprimovat nebo agregovat telemetrii.
  • Spuštěním logiky na hraničním zařízení odeberete latenci spojenou se spuštěnou logikou jménem zařízení v cloudu. Například zjištění špičky teploty a otevření ventilu v reakci.

Azure IoT Edge můžete použít k nasazení brány polí do místního prostředí. IoT Edge poskytuje sadu funkcí, které umožňují nasazovat a spravovat brány polí ve velkém měřítku. IoT Edge také poskytuje sadu modulů, které můžete použít k implementaci běžných scénářů brány. Další informace najdete v tématu Co je Azure IoT Edge?

Zařízení IoT Edge může udržovat trvalé připojení k centru IoT. Brána předává telemetrii zařízení do IoT Hubu. Tato možnost umožňuje příkazy a řízení podřízených zařízení připojených k zařízení IoT Edge.

Mosty

Most zařízení umožňuje zařízením připojeným ke cloudu jiného výrobce než Microsoft připojit se k vašemu řešení IoT. Mezi příklady cloudů jiných společností než Microsoft patří Sigfox, Částicový cloud zařízení a Síť Věcí.

Opensourcový most zařízení IoT Central funguje jako překladatel, který předává telemetrii do aplikace IoT Central. Další informace najdete v tématu Azure IoT Central Device Bridge. Existují řešení mostu jiného typu než Microsoft, jako je tartabit IoT Bridge, pro připojení zařízení k centru IoT.

Další kroky

Teď, když jste viděli přehled připojení zařízení v řešeních Azure IoT, patří několik navrhovaných dalších kroků: