IoT-teknologier og -protokoller

Kom godt i gang med IoT. Med denne vejledning får du et stærkt grundlag for IoT-teknologier og -protokoller, der kan hjælpe dig med at træffe de rette valg i forhold til dit projekt.

En vejledning til IoT-teknologier og -protokoller

Tingenes internet (IoT – Internet of Things) er en konvergens af integrerede systemer, netværk med trådløse sensorer, kontrolsystemer og automatisering, der muliggør forbundne fabrikker, intelligent detailhandel, intelligente hjem og byer samt enheder, man kan tage med sig. Med IoT-teknologier kan du transformere din virksomhed med datadrevet indsigt, forbedrede driftsprocesser, nye former for line of business og mere effektiv brug af materialer.

IoT-teknologier bliver fortsat udvidet med utallige tjenesteudbydere, en lang række platforme og millioner af nye enheder, der kommer til hvert år, så udviklere skal træffe mange beslutninger, før de indtræder i IoT-økosystemet. Denne vejledning er udarbejdet for at hjælpe dig med at forstå almindelige IoT-protokoller, energi og forbindelseskrav.

Økosystem for IoT-teknologi

Økosystemet for IoT-teknologien består af følgende lag: enheder, data, netværksmuligheder og teknologibrugere.

Enhedslag

Kombinationen af sensorer, aktuatorer, hardware, software, netværksmuligheder og gateways, der udgør en enhed, som opretter forbindelse og interagerer med et netværk.

Datalag

De data, der indsamles, behandles, sendes, gemmes, analyseres, præsenteres og bruges i forskellige forretningskontekster.

Forretningslag

IoT-teknologiens forretningsfunktioner, herunder administration af fakturering og datamarkedspladser.

Brugerlag

De komponenter, der gør det muligt for mennesker at interagere med IoT-enheder.

IoT-teknologistakken, del 1:
IoT-enheder

IoT-enheder

Her er nogle almindelige begreber, der er relateret til enheder i IoT-teknologistakken:

Integrerede systemer

Omfatter både hardware og software og administrerer en bestemt funktion relateret til et større system. Integrerede systemer er baseret på mikroprocessorer eller mikrocontrollere.

Intelligente enheder

Disse enheder har evnen til at beregne og indeholder ofte en mikrocontroller.

Microcontroller Unit (MCU)

Disse små computere er integreret i mikrochips og indeholder CPU'er, RAM og ROM. Selvom de indeholder de elementer, der skal bruges til at udføre enkle opgaver, er mikrocontrollere mere begrænset i energi end mikroprocessorer.

Microprocessor Unit (MPU)

Gem CPU-funktionerne på enkelte eller flere integrerede kredsløb. Selvom mikroprocessorer kræver, at eksterne enheder fuldfører opgaver, reducerer de behandlingsomkostningerne markant, da de kun indeholder en CPU.

Enheder, der ikke kan beregne

Disse enheder opretter kun forbindelse til og overfører data og har ikke mulighed for at beregne.

Transducere

Fysiske enheder, der konverterer en form for energi til en anden. I forbindelse med IoT-enheder omfatter dette de interne sensorer og aktuatorer, der overfører data, i takt med at objekter interagerer med deres miljø.

  • Aktuatorer

    Udfør fysiske handlinger, når deres kontrolcenter giver instruktioner, som regel på grund af ændringer, der er identificeret af sensorer.

  • Sensorer

    Registrerer ændringer i deres miljø og opretter elektriske impulser for at kommunikere. Sensorer registrerer ofte miljøskift, f.eks. ændringer i temperatur samt kemiske og fysiske placeringer.

IoT-teknologistakken, del 2:
IoT-protokoller og -netværksmuligheder

Når du planlægger et IoT-projekt, er det vigtigt at overveje, hvordan enheden opretter forbindelse og kommunikerer. Dette afgør, hvilke IoT-protokoller der gælder for det.

Forbindelse til IoT-enheder

I IoT-teknologistakken opretter enheder forbindelse enten via gateways eller indbygget funktionalitet.

Hvad er IoT-gateways?

Gateways forbinder IoT-enheder til cloudmiljøet. Data, der indsamles fra IoT-enheder via en gateway, bliver forbehandlet på grænseenheden og bliver derefter sendt til cloudmiljøet.

Brug af IoT-gateways forlænger batterilevetiden, sænker ventetiden og reducerer transmissionsstørrelser. Med gateways kan du også oprette forbindelse til enheder uden direkte internetadgang og levere et ekstra sikkerhedslag ved at beskytte data, der bevæger sig i begge retninger.

Hvordan opretter jeg forbindelse mellem IoT-enheder og netværket?

Den type netværksmulighed, du skal bruge, afhænger af enheden, dens funktion og dens brugere. Den afstand, som dataene skal bevæge sig – enten kort eller langt – bestemmer den påkrævede type IoT-netværksmulighed.

Typer af IoT-netværk

Netværk med lavt strømforbrug og kort rækkevidde

Disse netværk er velegnede til private hjem, kontorer og andre mindre miljøer. De udlåner sig selv til små batterier – og i nogle tilfælde batterifrie konfigurationer – og er ofte billige at drive.

Almindelige eksempler omfatter:

Bluetooth

Bluetooth er godt til dataoverførsler med høj hastighed og sender både stemme- og datasignaler op til 10 meter.

Wi-Fi/802.11

De lave driftsomkostninger ved Wi-Fi gør det til en standard i mange hjem og på mange kontorer. Det er dog ikke nødvendigvis det rette valg i alle scenarier pga. den begrænsede rækkevidde og energiforbruget døgnet rundt.

Z-Wave

Et lokalnetværk til anordninger i hjemmet, der kommunikerer ved hjælp af radiobølger med lavt strømforbrug. Z-Wave tilbyder interoperabilitet på programlag mellem systemer til automatisering i hjemmet.

Zigbee

Zigbee er et populært valg i forbindelse med automatisering i hjemmet og medicinsk udstyr og passer bedst til personlige netværk med små enheder med lavt strømforbrug og lav båndbredde tæt på.

Low-Power, Wide-Area Network (LPWAN)

Muliggør kommunikation på tværs af minimum 500 meter, kræver minimal energi og bruges til de fleste IoT-enheder. Der oprettes f.eks. forbindelse til sikre, batteridrevne mobilenheder i begge retninger via LoRaWANs (Long-Range Wide-Area Networks).

Almindelige eksempler omfatter:

4G LTE IoT

Tilbyder høj kapacitet og lav ventetid, hvilket gør disse netværk til et godt valg i forbindelse med IoT-scenarier, der kræver oplysninger eller opdateringer i realtid.

5G IoT

Selvom det endnu ikke er tilgængeligt, forventes det, at 5G IoT-netværk muliggør yderligere innovationer inden for IoT ved at levere meget hurtigere downloadhastigheder og netværksmuligheder til mange flere enheder i et givet område.

Cat-0

Disse LTE-baserede netværk har den laveste pris. De danner grundlag for Cat-M, som er en teknologi, der vil erstatte 2G.

Cat-1

Denne standard for IoT på mobil vil med tiden erstatte 3G. Netværk med Cat-1 er nemme at konfigurere og er en fantastisk løsning til programmer, der kræver en stemme- eller browsergrænseflade.

LTE Cat-M1

Disse netværk er fuldt kompatible med LTE-netværk. De optimerer omkostningerne og energiforbruget i en anden generation af LTE-chips, der er udviklet specielt til IoT-programmer.

Smalbånd

Denne standard for radioteknologi fungerer på et delsæt af LTE-standarden. Der fokuseres på indendørs dækning, og der tilbydes lave omkostninger og en lang batterilevetid.

NB-IoT/Cat-M2

Bruger DSSS-modulation (Direct-Sequence Spread Spectrum) til at sende data direkte til serveren, hvorved behovet for en gateway elimineres. Selvom NB-IoT-netværk koster mere at konfigurere, er de billigere at køre, fordi de ikke kræver nogen gateway.

Sigfox

Denne førende globale IoT-netværksudbyder tilbyder trådløse netværk til at oprette forbindelse til objekter med lavt strømforbrug, der udsender kontinuerlige data.

IoT-protokoller: Sådan kommunikerer IoT-enheder med netværket

IoT-enheder kommunikerer ved hjælp af IoT-protokoller. Internet Protocol (IP) er et sæt regler, der dikterer, hvordan data sendes til internettet. IoT-protokoller sikrer, at oplysninger fra én enhed eller sensor bliver læst og forstået af en anden. På grund af de mange forskellige typer tilgængelige IoT-enheder, er det vigtigt at bruge den rette protokol i den rette kontekst.

Hvilken IoT-protokol er den rette for mig?

Den type IoT-protokol, du bruger, afhænger af det lag for systemarkitekturen, som dine data skal bevæge sig i. OSI-modellen (Open Systems Interconnection) indeholder en oversigt over de forskellige lag, der sender og modtager data. Hver protokol i IoT-systemarkitekturen muliggør kommunikation mellem enheder, enheder og gateways, gateways og datacentre, gateways og cloudmiljøer samt kommunikation mellem datacentre.

Programlag

Programlaget fungerer som grænseflade mellem brugeren og enheden.

Advanced Message Queuing Protocol (AMQP)

Et softwarelag, der skaber interoperabilitet mellem beskedmiddleware. Det hjælper en række systemer og programmer med at arbejde sammen og opretter en standardiseret besked i industriel skala.

Constrained Application Protocol (CoAP)

En begrænset båndbredde og en begrænset netværksprotokol, der er udviklet til enheder med begrænset kapacitet til at oprette forbindelse mellem maskiner. CoAP er også en protokol til dokumentoverførsler, der kører via UDP (User Datagram Protocol).

Data Distribution Service (DDS)

En alsidig peer to peer-kommunikationsprotokol, der udfører alt lige fra kørsel af små enheder til oprettelse af forbindelse til netværk med høj ydeevne. DDS strømliner udrulning, øger pålideligheden og reducerer kompleksiteten.

Message Queue Telemetry Transport (MQTT)

En beskedprotokol, der er udviklet til let kommunikation mellem maskiner, og som primært bruges til forbindelser med lav båndbredde til fjernplaceringer. MQTT bruger et mønster af typen udgiver-abonnent og er ideelt til mindre enheder, der kræver effektiv båndbredde og batteriforbrug.

Transportlag

Transportlaget muliggør og beskytter datakommunikationen, i takt med at det bevæger sig mellem lag.

Transmission Control Protocol (TCP)

Den dominerende protokol for hovedparten af internetforbindelserne. Den tilbyder kommunikation mellem værter, opdeler store datasæt i individuelle pakker og gensender og samler pakker igen efter behov.

User Datagram Protocol (UDP)

En kommunikationsprotokol, der muliggør kommunikation mellem processer og kører på IP. UDP forbedrer dataoverførselshastigheder via TCP og passer bedst til programmer, der kræver tabsfrie dataoverførsler.

Netværkslag

Netværkslaget hjælper individuelle enheder med at kommunikere med routeren.

6LoWPAN

En version af IPv6 med lavt strømforbrug, der reducerer transmissionstiden.

IPv6

Den seneste opdatering til IP dirigerer trafik på tværs af internettet og identificerer og finder enheder på netværket.

Lag for datalink

Datalaget overfører data i systemarkitekturen og identificerer og retter fejl, der blev fundet på det fysiske lag.

IEEE 802.15.4

En radiostandard for en trådløs forbindelse med lavt strømforbrug. Det bruges sammen med Zigbee, 6LoWPAN og andre standarder til at skabe integrerede trådløse netværk.

LPWAN

Denne type netværk muliggør kommunikation på tværs af et minimum på 500 meter. LoRaWAN er et eksempel på LPWAN, der er optimeret til lavt energiforbrug.

Fysisk lag

Det fysiske lag etablerer en kommunikationskanal, der gør det muligt for enheder i et specifikt miljø at oprette forbindelse til hinanden.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Reducerer energiforbruget og omkostningerne markant og bevarer en tilsvarende forbindelsesrækkevidde som det klassiske Bluetooth. BLE fungerer lokalt på tværs af mobiloperativsystemer og er hurtigt ved at blive en favorit blandt forbrugerelektronik pga. de lave omkostninger og den lange batterilevetid.

Ethernet

Denne kabelforbundne forbindelse er en billigere mulighed, der giver hurtig dataforbindelse og lav ventetid.

Long-Term Evolution (LTE)

En trådløs kommunikationsstandard for bredbånd til mobilenheder og dataterminaler. LTE øger kapaciteten og hastigheden for trådløse netværk og understøtter multicast- og broadcast-streams.

Near Field Communication (NFC)

Et sæt kommunikationsprotokoller, der bruger elektromagnetiske felter, og som gør det muligt for to enheder inden for fire centimeters afstand at kommunikere med hinanden. NFC-aktiverede enheder fungerer som identitetskort og bruges ofte til kontaktløse mobilbetalinger, billetudstedelse og chipkort.

Radio Frequency Identification (RFID)

Der bruges elektromagnetiske felter til at spore elektroniske tags, der ellers er uden strøm. Kompatibelt hardware leverer strøm og kommunikerer med disse tags og læser deres oplysninger med henblik på identifikation og godkendelse.

Wi-Fi/802.11

En standard i mange hjem og på mange kontorer. Selvom det er en billig løsning, passer det muligvis ikke til alle scenarier pga. den begrænsede rækkevidde og energiforbruget døgnet rundt.

IoT-teknologistakken, del 3:
IoT-platforme

Med IoT-platforme er det nemt at skabe og lancere IoT-projekter ved at levere en enkelt tjeneste, der administrerer din udrulning, dine enheder og dine data. IoT-platforme administrerer hardware- og softwareprotokoller, byder på sikkerhed og godkendelse samt leverer brugergrænseflader.

Den nøjagtige definition af en IoT-platform varierer, fordi mere end 400 tjenesteudbydere tilbyder funktioner, der spænder fra software og hardware til SDK'er og API'er. De fleste IoT-platforme omfatter dog følgende:

  • En IoT-cloudgateway
  • Godkendelse, enhedshåndtering og API'er
  • Cloudinfrastruktur
  • Integrationer af programmer fra tredjepart

Administrerede tjenester

Administrerede IoT-tjenester hjælper virksomheder med proaktivt at drive og vedligeholde deres IoT-økosystem. Der findes en række administrerede IoT-tjenester, der kan hjælpe med at strømline og understøtte processen til udarbejdelse, udrulning, administration og overvågning af dit IoT-projekt.

Sådan er IoT relateret til aktuelle teknologier

Virtual reality og IoT

Når virtual reality og IoT bruges sammen, får du hjælp til at kontekstualisere komplekse systemer visuelt og træffe beslutninger i realtid. Forstærket virkelighed (også kaldet mixed reality) skaber en visuel overlejring af indsamlede data og har en række praktiske anvendelsesmuligheder, når det parres med IoT. Kombinationen af virtual reality og IoT har medført teknologiske fremskridt inden for en række brancher, f.eks. sundhedsvæsenet, teknisk service, transport og produktion.

Kvanteberegning og IoT

Den betydelige mængde data, der genereres af IoT, udlåner naturligt sig selv til kvanteberegningens evne til at skynde sig gennem tunge beregninger. Derudover hjælper kvantekryptografi med at tilføre et sikkerhedsniveau, der kræves, men som i øjeblikket forhindres af lav beregningsstrøm, som er indgroet i de fleste IoT-enheder.

Blokkæde og IoT

Der er i øjeblikket ingen måde at bekræfte, at data fra IoT ikke er blevet manipuleret på, før de bliver solgt eller delt. Blokkæden og IoT arbejder sammen for at nedbryde datasiloer og opbygge tillid, så man kan bekræfte, spore og stole på data.

Åben kildekode og IoT

Teknologier i åben kildekode sætter fart på IoT, hvilket giver udviklere mulighed for at bruge de værktøjer, de vil, til programmer med IoT-teknologi.

Serveruafhængighed og IoT

Med den varierende trafik i forbindelse med IoT-projekter får man med serveruafhængighed en omkostningseffektiv måde at skalere dynamisk på – uden at skulle administrere infrastruktur.

Kubernetes og IoT

Med en udrulningsmodel uden nedetid hjælper Kubernetes med at holde IoT-projekter opdateret i realtid uden at påvirke brugerne. Kubernetes skalerer nemt og effektivt ved hjælp af cloudressourcer og leverer en fælles platform til udrulning på grænseenheder.

Kunstig intelligens og IoT

IoT-systemer indsamler så store mængder data, at det ofte er nødvendigt at bruge kunstig intelligens og maskinel indlæring til at sortere og analysere disse data, så du kan registrere mønstre og udføre handlinger på baggrund af indsigt. Med kunstig intelligens kan du f.eks. analysere data, der indsamles fra produktionsudstyr, og forudsige behovet for vedligeholdelse, hvilket reducerer omkostningerne og nedetiden mod uventede nedbrud.

IoT-data og -analyse

IoT-teknologier producerer så høje mængder data, at der kræves specialiserede processer og værktøjer til at omdanne dataene til indsigt, der kan handles på.

Almindelige programmer med IoT-teknologi:

Forudsigende vedligeholdelse

IoT-modeller til maskinel indlæring, der er udviklet og oplært til at identificere signaler fra historiske data, kan bruges til at identificere de samme tendenser i aktuelle data. Dette giver brugerne mulighed for at automatisere forebyggende tjenesteanmodninger og bestille nye dele på forhånd, så de altid er tilgængelige, når der er brug for dem.

Beslutninger i realtid

Effektive IoT-analysearkitekturer i realtid skaleres til høje datamængder og lav ventetid. Der findes en række IoT-analyseenheder med komponenter, der er udviklet til at levere rapportering fra slutpunkt til slutpunkt i realtid, herunder:

  • Lager til store datamængder ved hjælp af formater, som analyseværktøjer kan sende forespørgsler til.
  • Behandling af store mængder datastrømme for at filtrere og samle data, før de analyseres.
  • Behandlingstid af analyse med lav ventetid ved hjælp af analyseværktøjer i realtid, som rapporterer om og visualiserer data.
  • Dataindtagelse i realtid ved hjælp af beskedmæglere.

Almindelige udfordringer med IoT-teknologi:

Datalager

Store datasamlinger fører til et behov for store datalagre. Der findes adskillige datalagertjenester, som varierer i funktionalitet, f.eks. organisationsstrukturer, godkendelsesprotokoller og størrelsesbegrænsninger.

Databehandling

Mængden af data, der indsamles via IoT, er også en udfordring i forhold til hastigheden i forbindelse med oprydning, behandling og fortolkning. Med beregning på grænseenheder håndteres disse udfordringer ved at flytte det meste af databehandlingen fra et centraliseret system til kanten af netværket og tættere på de enheder, der har brug for dataene. Decentralisering af databehandling byder dog på nye udfordringer, herunder pålideligheden og skalerbarheden af grænseenheder og sikkerheden af dataene undervejs.

IoT-sikkerhed, tryghed og beskyttelse af personlige oplysninger

IoT-sikkerhed og beskyttelse af personlige oplysninger er kritiske overvejelser i et hvilket som helst IoT-projekt. Selvom IoT-teknologier kan transformere dine forretningsprocesser, kan IoT-enheder udgøre en trussel, hvis de ikke sikres ordentligt. Cyberangreb kan kompromittere data, ødelægge udstyr og tilmed forvolde skade.

Stærk IoT-cybersikkerhed dækker over mere end standardforanstaltninger for fortrolighed for at omfatte trusselsudformning. Det første skridt til at undgå angreb er at have en forståelse for de forskellige måder, som personer med ondsindede hensigter kan kompromittere dit system på.

Få mere at vide om IoT-sikkerhed

Ressourcer, der hjælper dig med at komme i gang

IoT i den virkelige verden: Historier fra produktionsindustrien

Få mere at vide om, hvordan virksomhedsledere bruger IoT til at bevare kontrollen over data, enheder og programmer. Få en bedre forståelse af, hvad der kræves for at drage fordel af IoT-teknologier, og hvordan du får din løsning op at køre.

Læs e-bogen

Udarbejdelse af IoT-løsninger med Azure: En vejledning til udviklere

Få et overblik over tjenester, der håndterer vigtige krav til IoT-løsninger, samt et trinvist forløb, der hjælper dig med at opbygge færdigheder og overgå til fuldt fungerende løsninger hurtigt.

Udforsk vejledningen

Din IoT-virksomhed har brug for den rigtige forretningsmodel

Gentænk din aktuelle forretningsmodel, eller find en ny IoT-aktiveret model, der bedre understøtter den måde, du interagerer med dine kunder på. Udforsk flere strategier baseret på prisfastsættelse og gentagelse i omsætningen.

Læs e-bogen

Show om Tingenes internet

Hold dig opdateret med de nyeste Microsoft IoT-meddelelser, produkt- og funktionsdemoer, kunde- og partnerspotlights, de bedste brancheforedrag og tekniske gennemgange.

Se den nyeste episode

Samarbejd med en erfaren IoT-udbyder

Kontakt os