IoT वास्तुकला

लगभग एक साल पहले, मैंने IoT समाधानों की वास्तुकला पर लेखों की एक श्रृंखला प्रकाशित करना शुरू किया। (पहले लेख के लिए लिंक habr.com/en/post/420173 )। और अंत में, श्रृंखला का दूसरा लेख आपके न्यायालय में जाता है।


IoT प्रोजेक्ट एक जैसे लगते हैं, और यह सच है कि वे आम घटक साझा करते हैं। लेकिन एक ही समय में, IoT परियोजनाओं में मूलभूत अंतर होते हैं, जो बाजार अनुरोध और हल किए जाने वाले कार्यों की कक्षाओं के साथ शुरू होते हैं।

जाहिर है, प्रत्येक समाधान "खरोंच से" विकसित करना बेहद अक्षम है। प्रोग्रामिंग पैटर्न के सिद्धांत के अनुसार कई घटकों का पुन: उपयोग किया जा सकता है।

इस लेख में, हम IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों और उनके संबंधित कार्यान्वयन का विश्लेषण करेंगे। नतीजतन, IoT वास्तुकला को लागू करने के चरणों पर सिफारिशें दी जाएंगी और हम IoT समाधानों के सामान्य रुझानों को उजागर करने का प्रयास करेंगे।

हम मुख्य समस्या क्षेत्रों को तैयार करने का भी प्रयास करेंगे, जिसके विचार से यह विशिष्ट IoT समाधानों और आर्किटेक्चर के संभावित समस्या क्षेत्रों के लिए आर्किटेक्चर का निर्माण शुरू करने के लायक है।

IoT अनुप्रयोग

आज IoT समाधानों के अनुप्रयोग के तीन मुख्य भौगोलिक क्षेत्रों में एक विभाजन है:

यूरोप

यूरोप में IoT बाजार प्राकृतिक संसाधनों के संरक्षण से संबंधित परियोजनाओं पर विचार कर रहा है। एक विशिष्ट उदाहरण दिन / रात की रोशनी, हीटिंग का स्वचालन, जल प्रबंधन, फायर अलार्म है।

सुदूर पूर्व क्षेत्र

इस बाजार में, IoT समाधानों के लिए पहली प्राथमिकता सुरक्षा है। विशिष्ट अनुप्रयोग ऐसे कैमरे हैं जो सड़क, परिवहन और घर पर असामान्य स्थितियों का पता लगाते हैं। दूसरा प्रमुख क्षेत्र सुरक्षा और आपदा रोकथाम समाधान है जैसे कि भूकंपीय गतिविधि, तूफान, टाइफून, सुनामी।

उत्तर अमेरिकी बाजार

व्यवसाय प्रक्रियाओं के अनुकूलन के उद्देश्य से IoT परियोजनाएं, जैसे कि परिवहन का अनुकूलन, माल की कुशल डिलीवरी, साथ ही स्मार्ट घरों और शहरों के तत्व, मुख्य रूप से इस बाजार पर प्रतिनिधित्व करते हैं।

बेशक, IoT समाधान एक बाजार से दूसरे बाजार में प्रवेश करते हैं और अनन्य विशेषाधिकार नहीं हैं। प्रत्येक क्षेत्र में, हम IoT समाधानों के सभी वर्गों को पा सकते हैं। आज के वैश्विक बाजारों में मौजूद IoT उत्पादों की इन कक्षाओं को वर्गीकृत करना हमारे लिए महत्वपूर्ण है। निम्नलिखित IoT समाधानों के ऐसे वर्गों की सूची है:

• स्मार्ट सिटी। मुख्य कार्य ऑटोमोबाइल यातायात, रात / दिन की स्ट्रीट लाइटिंग, पैदल चलने वालों के लिए खतरनाक चेतावनी और शहर में गैर-मानक और खतरनाक स्थितियों का निर्धारण करने के प्रबंधन और विनियमन हैं।
• स्मार्ट घर। मुख्य कार्य सुरक्षा, एक बुद्धिमान डोरबेल, टीवी और रसोई नियंत्रण, स्वचालित सिंचाई और प्रकाश व्यवस्था, आग, गैस, पानी का रिसाव और घर का तापमान अलार्म हैं।
• मौसम और प्राकृतिक आपदाएं। मौसम संबंधी जानकारी, भूकंपीय गतिविधि, आग पर नियंत्रण। मौसम का पूर्वानुमान।
• घर, शहर, देश में संसाधनों के उपयोग का अनुकूलन। प्रकाश, बिजली, हीटिंग, अनुकूलन और उपयोग की भविष्यवाणी, उदाहरण के लिए, बिजली संयंत्रों में ईंधन।
• परिवहन, वितरण, भंडारण और छँटाई का अनुकूलन। डीएचएल, फेडएक्स जैसी कंपनियां इष्टतम परिवहन मार्गों के निर्माण के लिए समाधान का उपयोग करती हैं। प्रमुख हवाई अड्डों पर भंडारण और छँटाई टर्मिनलों।
• कारखाने की निगरानी और नियंत्रण, कन्वेयर लाइन प्रबंधन। रोबोट को नियंत्रित करें। माल की छँटाई, कच्चे माल और तैयार उत्पादों का परीक्षण।
• परिष्कृत तंत्र, उच्च तकनीक वाले उपकरण, जैसे आधुनिक कार, हवाई जहाज, आदि स्वचालित नियंत्रण प्रणाली, चोरी-रोधी सुरक्षा, प्रणाली इकाइयों का नियंत्रण। नींद को रोकने के लिए चालक के चेहरे और शरीर की पहचान, ध्यान का नुकसान। सिस्टम घटकों के रखरखाव और प्रतिस्थापन की भविष्यवाणी।

IoT वास्तुकला

IoT सॉल्यूशंस की सामान्य टोपोलॉजी

नीचे दिया गया आंकड़ा IoT समाधानों की स्तरित वास्तुकला को दर्शाता है। IoT टोपोलॉजी एक पारंपरिक लेयर मॉडल जैसे OSI से अलग है। यह एक रेखीय या अधिक जटिल प्रवाह ग्राफ नहीं है। कुछ घटक वैकल्पिक हैं और समाधान के एक विशेष वर्ग में उपलब्ध नहीं हो सकते हैं। दो प्रकार के तर्क मौजूद हो सकते हैं - एम 2 एम (कार से कार तक) और एम 2 पी (कार से आदमी तक), साथ ही अधिक विशिष्ट मामले जैसे कि सी 2 सी (कार से कार तक, आमतौर पर एक एलटीई मोबाइल संचार सेल में)।

IoT समाधान में दो भौतिक स्थान हैं - पहला अंत (परिधीय) उपकरण है, और दूसरा सर्वर या क्लाउड पर बैकएंड डेटा केंद्र में है। उसी समय, यह क्लासिक क्लाइंट-सर्वर एप्लिकेशन आर्किटेक्चर नहीं है, जैसा कि हम बाद में देखेंगे।



नीचे हम प्रत्येक स्तर का अलग-अलग विश्लेषण करेंगे और इसकी विशेषताओं की तुलना IoT समाधानों की वास्तविक कक्षाओं से करेंगे।

भौतिक परत - भौतिक परत

यह स्तर दो प्रकार के ऑपरेशनों का प्रतिनिधित्व करता है - जानकारी एकत्र करना (सेंसर) और यांत्रिक कार्य (कार्यकारी तंत्र) करना।

सेंसर को निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

• सेंसर:
  
  
  • प्रकाश: फोटो डायोड / ट्रांजिस्टर / प्रतिरोध, पीर डिटेक्टर
  • साउंड: माइक्रोफोन, अल्ट्रासोनिक सेंसर
  • स्विच, विशेष रूप से सीमा स्विच में, यांत्रिक आंदोलन के चरम बिंदुओं को पंजीकृत करना। रोटेशन के कोण को मापने या रोटेशन की गति।
  • विद्युत चुम्बकीय सेंसर, विद्युत समाई, अधिष्ठापन, प्रतिरोध जैसे परिवर्तनों को मापने वाले विद्युत चुम्बकीय सेंसर।
• जटिल या यौगिक सेंसर। इनमें विशेष सेंसर, जैसे गैस, स्पेक्ट्रम आदि शामिल हैं, साथ ही एक अलग प्रकार का सूचना संग्रह उपकरण है जो बढ़ते हुए अनुप्रयोग को प्राप्त कर रहा है - वीडियो कैमरा।

IoT समाधान में, भौतिक तत्वों की कुछ सामान्य आवश्यकताएं हैं:

• IoT समाधान में उच्च मात्रा के कारण जितना संभव हो उतना कम कीमत।
• बैटरी संचालित, जिसके बदले कम बिजली की खपत की आवश्यकता होती है। आज के बाजार की मांग 1 से 10 वर्षों तक रखरखाव के बिना परिधीय उपकरणों का संचालन है।
• अक्सर न्यूनतम स्थापना और रखरखाव की लागत के साथ दुर्गम और दूरस्थ स्थानों में स्थित है।
• वीडियो कैमरों का उपयोग करने के मामले में, कृत्रिम बुद्धि के आधार पर निर्णय लेने के साथ प्राथमिक छवि प्रसंस्करण

IoT समाधान के एक्ट्यूएटर्स प्रवेश द्वार के ताले खोलते हैं, एक्टीस इंजन, सेल्सीन को चालू करते हैं, लाइट, हीटिंग, पानी, गैस, आदि को चालू करते हैं। एक्चुएटर्स के कार्यान्वयन में कोई बड़े बदलाव नहीं होते हैं। इसलिए, IoT समाधान का यह भाग इस आलेख में शामिल नहीं किया जाएगा।

निम्नलिखित IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में भौतिक परत की एक तालिका है:

हम भौतिक परत की आवश्यकताओं के लिए दो समस्याओं को संक्षेप में प्रस्तुत कर सकते हैं:

• कम बिजली की खपत। शीर्ष परतों के साथ एक उच्च स्तर के एकीकरण की आवश्यकता होती है।
• वीडियो कैमरों का उपयोग। इसके लिए उच्च स्तर के साथ एकीकरण की भी आवश्यकता होती है और परिधीय उपकरण में कार्यान्वित AI / ML फ़ंक्शन।

एज लेयर - पेरिफेरल कंप्यूटिंग लेवल

यह स्तर आमतौर पर एकल सेंसर या एक्चुएटर से जुड़ा होता है। यह एनालॉग जानकारी को डिजिटल और / या इसके विपरीत परिवर्तित करने के लिए न्यूनतम कार्यक्षमता प्रदान करता है। कनेक्टिंग सेंसर के लिए, कीमत और बिजली की खपत के लिए समान आवश्यकताएं हैं। इस प्रकार के उपकरणों का उत्पादन करने वाले कई निर्माताओं के पास डेटा मॉडल, कॉन्फ़िगरेशन और संचालन के लिए एक भी मानक नहीं है, जो व्यक्तिगत एकीकरण समस्याएं पैदा करता है।

बिजली की खपत को कम करने के लिए, बाह्य उपकरणों में आमतौर पर ऑपरेशन के चार तरीके होते हैं:

• नींद मोड
• सेंसर से जानकारी को मापना और एकत्र करना
• संचार, संचार और सूचना प्राप्त करने की विधा
• स्थापना और कनेक्शन मोड

निम्नलिखित एक परिधीय उपकरण का एक ब्लॉक आरेख है।

एक परिधीय उपकरण आमतौर पर तीन स्तरों को जोड़ती है: भौतिक, परिधीय कंप्यूटिंग और संचार। परिधीय कंप्यूटिंग स्तर की मुख्य कार्यक्षमता स्थानीय ईटीएल (एक्सट्रैक्ट, ट्रांसफॉर्मेशन और लोड) है - सेंसर से जानकारी प्राप्त करना, परिवर्तित करना और सहेजना। यह स्तर न केवल सेंसर से जानकारी एकत्र करने के लिए, बल्कि इसे एक मानक रूप में लाने, हस्तक्षेप, प्रारंभिक विश्लेषण और स्थानीय भंडारण को छानने के लिए भी जिम्मेदार है।

नीचे दी गई तालिका IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में परिधीय कंप्यूटिंग के स्तर को दर्शाती है:

तो, परिधीय कंप्यूटिंग के स्तर की मुख्य आवश्यकताएं:
कम बिजली की खपत। यह कम-शक्ति वाले हार्डवेयर और स्लीप / वेकअप एल्गोरिदम के साथ प्राप्त किया जा सकता है। अक्सर कृत्रिम बुद्धि के एक स्थानीय तत्व की उपस्थिति।

स्थानीय नेटवर्क परत - परिधीय संचार परत

डेटा ट्रांसफर परिधीय उपकरण का सबसे अधिक ऊर्जा-गहन हिस्सा है, जैसा कि अधिकांश परिधीय उपकरण मुख्य और वायर्ड संचार से जुड़े नहीं हैं। इसके अलावा, परिधीय उपकरण गेटवे (कुछ किलोमीटर के भीतर) से काफी दूर स्थित हो सकते हैं। दूसरी ओर, प्रेषित सूचना की मात्रा आमतौर पर काफी कम होती है। निम्नलिखित प्रोटोकॉल परिधीय संचार स्तर पर उपयोग किए जाते हैं:

• ZigBee / Zwave
• BLE
• Lora
• मालिकाना कम बैंड

दूरी और विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए इस स्तर पर आज एड हॉक और मेष का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कॉन्फ़िगरेशन उद्देश्यों के लिए, एनएफसी प्रोटोकॉल का भी उपयोग किया जा सकता है। पहली स्थापना और / या रखरखाव के दौरान, मोबाइल एप्लिकेशन वाला एक सेवा इंजीनियर परिधीय संचार परत के माध्यम से एक परिधीय उपकरण से जुड़ सकता है। कभी-कभी एक परिधीय उपकरण पर मुद्रित क्यू-कोड का उपयोग प्रमाणीकरण के लिए भी किया जाता है।

नीचे दी गई तालिका IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में परिधीय संचार के स्तर को दर्शाती है:

गेटवे लेयर - गेटवे स्तर

IoT समाधान में गेटवे परत होने के कई कारण हैं:

• यदि बैकएंड को कच्ची जानकारी मिलती है, तो इससे उसकी शक्ति बढ़ जाएगी और लागत बहुत अधिक होगी।
• बड़ी संख्या में बाह्य उपकरणों के लिए बैकएंड वास्तविक समय की प्रतिक्रिया की गारंटी नहीं दे सकता है।
• सुरक्षा प्रतिबंधों के कारण, कुछ जानकारी बैकएंड को नहीं भेजी जा सकती है और मनुष्यों द्वारा निरंतर निगरानी नहीं की जा सकती है। इस तरह की जानकारी में सड़क निगरानी कैमरे, चिकित्सा जानकारी आदि के डेटा शामिल हैं।

गेटवे को निम्नलिखित बुनियादी कार्यक्षमता प्रदान करनी चाहिए:

• उनके बाह्य उपकरणों से ईटीएल के दूसरे स्तर को लागू करें।
• एक महत्वपूर्ण स्थिति को ठीक करें और बैकएंड के साथ संचार के बिना भी एक स्थानीय प्रतिक्रिया दें। इसकी तुलना मस्तिष्क की भागीदारी के बिना किसी व्यक्ति के दिल की धड़कन या फेफड़े के श्वसन के संकेतों से की जा सकती है।
• Backunicnd के साथ संवाद करें। परिधीय उपकरणों से सर्वर में संसाधित जानकारी भेजता है और परिधीय उपकरणों के लिए कॉन्फ़िगरेशन डेटा प्राप्त करता है।
• परिधीय उपकरणों की स्थिति, और उनके द्वारा एकत्र किए गए डेटा के बारे में जानकारी सहेजें।

कुछ मामलों में, AI / ML (कृत्रिम बुद्धिमत्ता / मशीन लर्निंग) कार्यक्षमता गेटवे स्तर पर मौजूद होनी चाहिए। गेटवे डिवाइस मुख्य रूप से मेन द्वारा संचालित होता है या इसमें एक बड़ी निर्मित बैटरी होती है, लेकिन कुछ समाधानों में कम बिजली की खपत भी होती है। इस स्थिति में, एक अतिरिक्त समस्या उत्पन्न होती है - परिधीय डिवाइस के साथ संचार के लिए सिंक्रनाइज़ेशन प्रोटोकॉल। उनमें से एक (गेटवे या पेरिफेरल डिवाइस) संदेश "संचार के लिए तैयार" को संचारित करना चाहिए, अन्य डिवाइस की तुलना में अधिक बार संवाद करने के लिए तैयार है। चुनाव प्रत्येक डिवाइस की कुल बिजली खपत और रखरखाव के बिना आवश्यक समय पर निर्भर करेगा।

आज, हम वीडियो कैमरा के रूप में सूचना के स्रोत के साथ अनुप्रयोगों की संख्या बढ़ा रहे हैं। इन विशिष्ट समाधानों में, गेटवे और एज को एक साथ एकीकृत किया जा सकता है। ऐसे अनुप्रयोगों में AI / ML कार्यक्षमता बहुत लोकप्रिय हो रही है। एम्बेडेड सिस्टम के लिए नई मशीन खुफिया त्वरक के साथ, यह समाधान एक वास्तविकता बन गया है।
अलग से, यह स्मार्ट होम सॉल्यूशंस के लिए गेटवे के बारे में कहा जाना चाहिए। समाधान के इस वर्ग में एक प्रवेश द्वार अक्सर एसटीबी उपकरणों के साथ संयुक्त होता है - टेलीविजन एडेप्टर या एक घर सुरक्षा नियंत्रण इकाई के साथ। पहले एकीकरण के लिए एक खुला RDK-V प्लेटफॉर्म पहले से मौजूद है। निकट भविष्य में हमें तीनों घटकों - गेटवे + एसटीबी + सुरक्षा को एक उपकरण में और एकीकृत करने की उम्मीद करनी चाहिए। इसमें मशीन वीडियो / ऑडियो मान्यता के लिए NAS (स्थानीय फ़ाइल भंडारण) और AI / ML सेवाओं की भी सुविधा होगी। एलेक्सा जैसे ऑडियो मान्यता डिवाइस क्लाउड इन्फ्रास्ट्रक्चर पर आधारित हैं, लेकिन प्राथमिक मान्यता संभवतः परिधीय स्तर तक ले जाएगी।

नीचे दी गई तालिका IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में गेटवे स्तर को दर्शाती है:

वाइड नेटवर्क लेयर - बाहरी लिंक लेयर

यह परत समग्र समाधान के परिधीय और बैकएंड भागों को अलग करती है। गेटवे मुख्य रूप से 4 जी / 5 जी जैसे मोबाइल वायरलेस का उपयोग करके बैकएंड से जुड़ा है, लेकिन कभी-कभी वायर्ड इंटरनेट का उपयोग किया जाता है। बाहरी संचार की तार्किक परत में आईवीटी समाधानों के लिए एक मानकीकृत प्रोटोकॉल होता है जिसे लवएम 2 एम कहा जाता है। LvM2M प्रोटोकॉल को प्रत्येक परिधीय उपकरण तक पहुंचने के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन चूंकि कई परिधीय विक्रेता LvM2M इंटरफेस का समर्थन नहीं करते हैं, गेटवे डिवाइस इस समस्या को हल कर सकता है और परिधीय उपकरणों के साथ संचार के लिए एक आवरण बना सकता है।

बाहरी संचार परत में संचार सेवाएं और आईएसओ मॉडल भी शामिल हैं। इसमें DNS बैलेंसिंग और स्थान सेवाएं, सीओएपी परिवहन प्रोटोकॉल, डीटीएलएस एन्क्रिप्शन और कई अन्य घटक शामिल हैं जो इस लेख के दायरे से परे हैं।

एक महत्वपूर्ण टिप्पणी हमें यहाँ करनी है। LvM2M प्रोटोकॉल DTLS एन्क्रिप्शन प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। DTLS प्रोटोकॉल सुरक्षा कुंजी और हैंडशेक सत्र के साथ एक प्रोटोकॉल है। यह पॉइंट-टू-पॉइंट आधार पर काम करता है। DTLS पैकेट को डिक्रिप्ट करने के लिए, हमें उसी बैक एंड इंस्टेंस का उपयोग करना चाहिए जो हमारे पास कनेक्शन सत्र के दौरान था। यह लोड बैलेंसर के लिए एक समस्या बन गया है, जो हमारे सर्किट में सुरक्षा परत का हिस्सा है। लोड बैलेंसर, बदले में, उच्च सिस्टम लोड पर स्वचालित स्केलिंग के लिए आवश्यक है। इस सीमा से बचने के लिए, DNS का उपयोग लोड बैलेंसर के रूप में किया जाता है। हर N DNS क्वेरी को सुरक्षा स्तर के उदाहरण के लिए एक नया IP पता प्राप्त होता है।

नीचे IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में बाहरी संचार के स्तर की एक तालिका है:

Security Layer —

यह परत अन्य इंटरनेट से संबंधित सेवाओं के साथ AAA (प्रमाणीकरण, प्राधिकरण और लेखा) और एन्क्रिप्शन / डिक्रिप्शन फ़ंक्शन प्रदान करती है। सभी क्लाउड के अपने सुरक्षा कार्यान्वयन हैं, लेकिन कार्यात्मक रूप से वे सभी भूमिकाओं और अनुमतियों के सिद्धांत पर निर्मित हैं। जैसा कि ऊपर दिए गए पैराग्राफ में बताया गया है, यह परत DTLS एन्क्रिप्टेड कनेक्शन के टर्मिनेटर के रूप में भी काम करती है।

बैकएंड से एंडेंड कनेक्टिविटी भी एक सुरक्षा परत घटक है।
नीचे दी गई तालिका में IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में सुरक्षा का स्तर दिखाया गया है:

Middleware Layer —

यह परत लोड संतुलन, संदेश कतारबद्ध और स्ट्रीमिंग के साथ आंतरिक क्लाउड कार्यक्षमता प्रदान करती है। इस परत के घटकों को डुप्लिकेट किया जाना चाहिए और स्वचालित रूप से स्केल किया जाना चाहिए। स्तर को मुख्य रूप से क्लाउड प्रदाताओं से माइक्रोसर्विस या पीएएएस के आधार पर लागू किया जाता है। यह आवश्यकता जंप के प्रतिमान से उपजी है और डेटा मात्रा में डुबकी। ऑटो स्केलिंग बैकएंड कार्यान्वयन की लागत को कम करता है। सेवा का वास्तविक कार्यान्वयन अलग हो सकता है, लेकिन सामान्य सिद्धांत एक ही रहता है - बफरिंग और लोड संतुलन के साथ अतुल्यकालिक संदेश हस्तांतरण प्रदान करने के लिए। इस तरह, विभिन्न बैकेंड घटक लोड के आधार पर अपना काम स्वतंत्र रूप से और पैमाने पर क्षैतिज रूप से कर सकते हैं।

आंकड़ा इंट्रा-सर्वर संचार पैटर्न का एक योजनाबद्ध ब्लॉक आरेख दिखाता है। लोड बैलेंसर को विभिन्न सेवाओं के बीच लोड वितरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कतार - कतारें अतुल्यकालिक धारावाहिक सेवाओं के लिए मध्यवर्ती बफरिंग प्रदान करती हैं। सदस्य - प्राप्तकर्ता पिछले संदेशों को संसाधित करने के बाद क्रमिक रूप से संदेश प्राप्त करने के लिए अपने तर्क के अनुरूप कतारों की सदस्यता लेते हैं।

नीचे दी गई तालिका आईओटी समाधानों के विभिन्न वर्गों में इंट्रा-सर्वर संचार के स्तर को दर्शाती है:

Etl परत - डेटा संग्रह, प्रसंस्करण और भंडारण का स्तर

आंतरिक ETL स्तर (निष्कर्षण, रूपांतरण और लोडिंग) तीसरा ETL ऑपरेशन है। पहला पेरिफेरल डिवाइस में था, दूसरा गेटवे में। बैक एंड ईटीएल सभी परिधीय उपकरणों और गेटवे से डेटा एकत्र करता है और निम्नलिखित कार्यों के लिए जिम्मेदार है:

• जानकारी जुटाना
• मानक दृश्य के लिए जानकारी लाना

इस परत को लागू करने की सामान्य योजना को आंकड़े में दिखाया गया है। डेटा एकत्र करने (निकालने) के संचालन में प्रासंगिक कतारों से जानकारी पढ़ना शामिल है। ट्रांसफॉर्मेशन ऑपरेशन को विशिष्ट क्लाउड सेवाओं, जैसे कि लैम्ब्डा, या कंटेनरों के अंदर कंप्यूटिंग साधनों और सिर्फ आभासी मशीनों द्वारा किया जा सकता है। उपरोक्त तरीकों में से प्रत्येक में इसके सकारात्मक और नकारात्मक गुण हैं। उदाहरण के लिए, लैम्ब्डा सेवा लगभग पूर्ण स्वचालन के लिए सुविधाजनक है, लेकिन इसमें महत्वपूर्ण निर्माण समय है और इसलिए यह लागू नहीं होता है यदि आपको दिखाई देने वाली घटनाओं के लिए त्वरित प्रतिक्रिया की आवश्यकता है। लैम्बडा भी निरंतर प्रसंस्करण के लिए खराब रूप से अनुकूल है, क्योंकि यह उपयोग के समय के लिए शुल्क लिया जाता है। सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली सेवा कंटेनरीकृत कंप्यूटिंग है। वे आसानी से स्केलेबल हैं और आसानी से विभिन्न बैकएंड में पोर्ट किए जाते हैं।इस ऑपरेशन का मुख्य उद्देश्य भंडारण, छंटाई और खोज के लिए डेटा को सुविधाजनक रूप में लाना है। ऐसा करने के लिए, डेटा को अक्सर विभिन्न संदेशों और यहां तक ​​कि कतार से जोड़ा जाता है।

भंडारण संचालन (लोड) भंडारण, छंटाई और बाद में सूचना पुनर्प्राप्ति के लिए करना है। इसके उपयोग के लिए जानकारी और विकल्पों के प्रकार के आधार पर, विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है। यदि डेटा में एक सख्त योजना (टेबल कॉलम) नहीं है, तो इसे NoSQL डेटाबेस में संग्रहीत किया जाता है। हालाँकि, यदि डेटा को एक निश्चित स्कीमा द्वारा व्यवस्थित किया जा सकता है, तो SQL डेटाबेस प्रकार का उपयोग किया जाता है। उत्तरार्द्ध, बदले में, 2 प्रकार हैं - ओएलटीपी (ऑनलाइन ट्रांसेक्शनल प्रोसेसिंग) और ओएलएपी (ऑनलाइन एनालिटिक प्रोसेसिंग)। जैसा कि नाम का अर्थ है, पहला प्रकार ईटीएल प्रक्रिया के लिए अधिक उपयुक्त है - डेटाबेस में नए मान लिखना, जबकि दूसरा डेटा की खोज और विश्लेषण के लिए अधिक सुविधाजनक है। इसलिए, अक्सर ओएलटीपी डेटाबेस में डाउनलोड करने के बाद, पृष्ठभूमि में, डेटा को ओएलएपी में कॉपी किया जाता है। ऐसे हालात हैं जब डेटा डेटाबेस में स्टोर करना सुविधाजनक या असंभव नहीं है,उदाहरण के लिए, एक रिकॉर्ड के रूप में, यह डेटा एक बकेट में दर्ज किया गया है, और रिकॉर्ड के मेटाडेटा को डेटाबेस में संग्रहीत किया जाता है। भंडारण लागत को कम करने के लिए, अप्रचलित डेटा संग्रहीत या हटा दिया जाता है। और इस स्तर का अंतिम घटक ग्राहकों के लिए प्रस्तुति और विश्लेषण सेवाओं के लिए नए संग्रहीत डेटा की उपलब्धता की आंतरिक अधिसूचना है।

नीचे IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में संग्रह, प्रसंस्करण और भंडारण के स्तर की एक तालिका दी गई है:

बिग डेटा और एनालिटिक लेयर - एनालिटिक्स लेयर

विशिष्ट IoT अनुप्रयोग पर निर्भर करता है। बड़े डेटा और विश्लेषणात्मक स्तर परिधीय उपकरणों के पूरे सेट से स्थितिजन्य जानकारी निकालेंगे। यह हिस्सा कम मानकीकृत है, क्योंकि यह विभिन्न समस्याओं के समाधान के कारण एक अनुप्रयोग से दूसरे में बहुत भिन्न है। इस परत में एआई / एमएल एल्गोरिदम का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
एक अलग श्रेणी भविष्य की घटनाओं की भविष्यवाणी है, जैसे एक गोदाम में आवश्यक भाग, भविष्य के संसाधनों की खपत, मौसम, आदि

। नीचे दी गई तालिका में IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में विश्लेषण का स्तर दिखाया गया है:

Notification layer —

इस स्तर पर कई घटक हो सकते हैं, लेकिन उन सभी में सदस्यता अधिसूचना एल्गोरिथ्म है। क्लाइंट एप्लिकेशन आवश्यक घटनाओं की सदस्यता लेता है और जब ऐसा होता है, तो सूचना संकेत प्राप्त होता है - एक अधिसूचना। ये मुख्य रूप से ईमेल एप्लिकेशन और मोबाइल क्लाइंट, कम फोन कॉल (आपातकालीन अलर्ट के लिए उपयोग किए जाने वाले) हैं। मोबाइल एप्लिकेशन को बिजली की खपत के लिए स्लीप मोड में प्रवेश करने के लिए मजबूर किया जाता है, लेकिन आईओएस और एंड्रॉइड में एक अधिसूचना तंत्र है जो नए डेटा के आगमन का संकेत देता है।

नीचे दी गई तालिका IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में अधिसूचना स्तर को दर्शाती है:

Presentation Layer —

एक IoT एप्लिकेशन में दो धाराएँ हो सकती हैं: M2M (मशीन से मशीन तक) और M2P (मशीन से व्यक्ति तक)। एम 2 एम स्ट्रीम से जुड़ी प्रस्तुति परत, जहां बैक एंड जानकारी संसाधित करता है और इसे क्लाइंट या सपोर्ट इंजीनियर को प्रदान करता है। आज इस स्तर के लिए कोई मानकीकृत यूआई / यूएक्स प्रतिनिधित्व नहीं है, लेकिन मुझे उम्मीद है कि यह निकट भविष्य में दिखाई देगा।

प्रस्तुति परत को बनाए रखने, कॉन्फ़िगर करने और सिस्टम की स्थिति को बदलने के लिए भी जिम्मेदार है, जिसमें बाह्य उपकरणों और गेटवे शामिल हैं। इसमें परिधीय उपकरणों के एक्ट्यूएटर्स को नियंत्रित करने के लिए कमांड भी शामिल हैं।

नीचे दी गई तालिका IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों में प्रस्तुति स्तर दिखाती है:

विन्यास परत - विन्यास स्तर

यह स्तर दोनों धाराओं पर लागू होता है - एम 2 एम और एम 2 पी और परिधीय उपकरणों की तीन प्रकार की स्थितियों के लिए भंडारण के रूप में काम करता है:

• परिधीय डिवाइस की वर्तमान स्थिति
• , .
• — . .

एक परिधीय उपकरण और यहां तक ​​कि एक प्रवेश द्वार के पास बैकएंड के लिए केवल एक छोटा कनेक्शन समय हो सकता है। इस पर हमने पहले चर्चा की। क्लाइंट या सिस्टम से स्थिति में कोई भी परिवर्तन इस स्तर पर संग्रहीत किया जाता है, और संचार समय के दौरान गेटवे या परिधीय डिवाइस पर भेजा जाता है।

काम करने के लिए इस तर्क के लिए, निम्नलिखित संचार प्रक्रिया आमतौर पर लागू की जाती है:



यदि गेटवे सूचना हस्तांतरण योजना में मौजूद है, तो परिधीय उपकरणों से अधिकांश जानकारी कई परिधीय उपकरणों से एकत्रित डेटा पैकेट के रूप में सर्वर भाग को भेजी जाती है।

नीचे दी गई तालिका IoT समाधानों के विभिन्न वर्गों के लिए विन्यास स्तर दिखाती है:

परिणाम और IoT समाधानों की वास्तुकला का निर्माण कैसे करें।

उपर्युक्त का सारांश प्रस्तुत करना। निम्नलिखित विकास रुझान IoT समाधानों में देखे गए हैं:

• सेंसर 2 समूहों में विभाजित हैं:
  
  • सबसे कम संभव ऊर्जा की खपत के साथ सरल, सस्ता। कम गति और उच्च श्रेणी की जानकारी स्थानांतरण। ये वास्तव में वन-टाइम डिवाइस हैं जो सर्विस करने योग्य नहीं हैं।
  • कैमकॉर्डर के आधार पर। डिवाइस एक परिधीय कंप्यूटर के साथ एकीकृत है। इसमें पैटर्न मान्यता और बुनियादी निर्णय लेने के लिए अंतर्निहित तंत्र हैं।
• ETL — , backend. , , — .
• , . . — LvM2M.
• Backend Cloud. AWS.
• , WEB . . .

एक IoT वास्तु समाधान का निर्माण कहाँ से शुरू करें? इस प्रश्न के उत्तर के लिए एक भी दृष्टिकोण नहीं है। और यहाँ मैं अपनी निजी राय दूंगा:

1. डेटा मॉडल को परिभाषित करें जो हम गेटवे से प्राप्त कर सकते हैं, अर्थात। बैकेंड को हस्तांतरित।
2. जाँच करें कि कौन से परिधीय उपकरण डेटा एकत्र कर सकते हैं और गेटवे द्वारा प्रेषित मॉडल को लाने के लिए इसे कैसे संसाधित किया जाना चाहिए।
3. बाह्य उपकरणों के लिए आवश्यकताओं की जाँच करें - दूरी, जानकारी की मात्रा, बिजली की खपत, आदि।
4. उपयुक्त परिधीय कंप्यूटिंग डिवाइस का चयन करें, सेंसर के संबंध में इसका स्थान, उनके काम का प्रोटोकॉल।
5. सहित क्लाउड भाग की वास्तुकला को हल करें:
   
   
   • सुरक्षा
   • लोड साझा करना
   • क्लाउड एसिंक्रोनस डेटा ट्रांसफर
   • तत्वों का भंडारण, रूप और डेटा जीवन चक्र
   • सिस्टम सूचना हस्तांतरण का एक ग्राफ बनाएँ
   • विश्लेषणात्मक मॉडल, AI / ML घटक बनाएँ
   • सूचनाओं के प्रकार और सामग्री विकसित करें
   • सेवाओं की अतिरेक और ऑटो स्केलेबिलिटी सेट करें
   • अनुमानित लागत और अनुकूलन
6. मोबाइल ग्राहकों के लिए यूआई / यूएक्स डिजाइन
7. परिधीय डेटा प्रतिक्रिया बनाएँ

मुझे उम्मीद है कि यह लेख उपयोगी होगा, कम से कम IoT परियोजनाओं के पहले परिचय के लिए। भविष्य में, मैं IoT समाधानों के विशिष्ट कार्यान्वयन देने का प्रयास करूंगा।