IoT エコシステムの 5 つのコンポーネント

公開: 2020-04-21

今日、モノのインターネット (IoT) はもはや新たなトレンドではなく、十分に確立され、上昇を続けています。

IoT は現在、2025 年までに 215 億台のデバイスが接続されると予測されており、あらゆる業種およびあらゆるニッチの一部となっています。IoT は明らかに IT 分野のパラダイムシフトを示しています。ハイエンドの産業機器から子供のおもちゃまで、何十億ものデバイスが現在インターネットに接続されており、データを共有してそれらの行動をガイドしています。

インターネットが支配する世界の一部であるため、消費者の需要もスマート製品に移行しています。スマートウォッチ、ロボット掃除機、ハイテクなペットの首輪、スマートトラッカーなどを見てください。私たちは皆、デバイスや「モノ」がネットワークに接続してインテリジェントに機能し、リモートでアクセスできることを期待しています。これにより、製品の効率が大幅に向上します。

モノのインターネットは、広大なネットワーク上で動作します。さまざまなコンポーネントが関与しており、それらが連携してまとまりのあるシステムを形成しています。接続された製品から収集されたデータに基づいて、デバイスによって自律的なアクションが実行されます。このプロセス全体に関与する複数のエンティティが一緒になって、複雑な IoT エコシステムを形成します。

IoT エコシステムとそのさまざまなコンポーネントを理解することは、モノのインターネットがどのように機能するかを理解するのに役立ちます。

モノのインターネットのエコシステムとは?

モノのインターネットには 2 つの主要なコンポーネントがあります。 1 つ目は、コネクティビティを提供することでスマートにしようとするオブジェクトまたは「モノ」です。もう 1 つは、この接続を提供する組み込みシステムです。これは単純に聞こえるかもしれませんが、後半には実際には複数のセンサー、アクチュエーター、プロトコル、データ管理レイヤーなどで構成される複雑なシステムが含まれます。これらすべての相互接続性は、オブジェクトをプログラム可能でインテリジェントにし、人間と同様に相互に対話できるようにする責任があります。

接続されたドアベルの例を見てみましょう。ベルが鳴らなくても誰かがドアにいることを検出し、このデータをビデオまたは音声の形式でユーザーに表示するには、複数のコンポーネントが必要です。検出を行う必要があり、情報を送信して解読し、エンドユーザーに伝達する必要があります。さらに、ロックをリモートで開くには、IoT エコシステムのさらなる関与も伴います。

IoT エコシステムは急速に拡大しているため、定義が難しくなっています。ビジネスとユーザーをデバイスに接続するために関与するすべてのコンポーネントは、このエコシステムの一部を形成します。これらは、ユーザーインターフェイスやハードウェアなどの目に見えるコンポーネントの場合もあれば、ネットワークやストレージなどのソフトウェアや処理コンポーネントの場合もあります。

IoT エコシステムのコンポーネント

モノのインターネットのエコシステムが機能する主なコンポーネントは次のとおりです。

1. コンポーネントのセンシングと埋め込み

これは IoT エコシステムの最初の層であり、モノのインターネットネットワーク全体のバックボーンを形成します。 IoTにはデータが不可欠であり、センサーはデータの正確性と信頼性を確保するための重要な要素です。この重要なレイヤーは、IoT デバイスに組み込まれた物理的なマイクロアプライアンスで構成され、データの収集やメカニズムの制御を担当します。

センサー

センサーは、周囲の環境から微細なデータを収集するために機能します。センサーの主な機能は、周囲の環境のわずかな変化でも検出することであるため、「検出器」として知られることもあります。これにより、IoT デバイスはリアルタイムまたは後処理のために関連データをキャプチャできます。

センサーの種類にもよりますが、この小さなハードウェアはあらゆるものを測定できます。これは、煙、動き、さらには血圧である可能性があります。高度なセンサーはさまざまな複雑さを測定できますが、一部の IoT デバイスには複数のセンサーがバンドルされており、さまざまなデータを収集したり、複数の機能を実行したりできます。たとえば、私たちのスマートフォンには、GPS、指紋、カメラ、傾き、モーション、その他多数のセンサーがすべて 1 つにバンドルされています。

スマート AC またはサーモスタットは、室温と湿度のレベルを同時に感知できます。デバイスとユースケースに応じて、アプリケーションごとに異なるタイプのセンサーが必要になります。

特定のトリガーに基づいて自動化を実現するには、センサーが不可欠です。スマート AC の例を考えると、自動モード機能を利用している人は、室温を華氏 73 度から 77 度の間で設定できます。室温が 77 度を超えるとすぐに、デバイスは指定された設定で動作するようにエアコンユニットにコマンドを送信します。部屋の温度が 73 度を下回るとすぐに、温度の変化が検出され、信号が AC に送信されてオフになります。

下の画像では、IoT 対応のスマート AC コントローラーを使用して、従来のエアコンをスマートにしています。室温の状態を検出するセンサーと、信号を送信して応答を受信する送信機で構成されています。自動化されたアクションを導くために、IOTエコシステム全体が機能しています。

技術の進歩のおかげで、今日のセンサーは精巧で、スマートで、安価です。センサーの選択は、達成したい目的によって異なります。センサーが動き、温度、圧力、煙、またはその他のトリガーを検出できるようにしたい場合があります。センサーの選択は、精度、結果の信頼性、動作範囲、解像度、知性のレベル、つまりノイズや干渉に対処する能力にも依存します。

アクチュエーター

アクチュエータは、センサーとは逆の働きをします。センサーながら、感知。アクチュエーターが作動します。それらは信号またはコマンドを受け取り、それに基づいてアクションを引き起こします。センサーが環境の変化を検出すると、トリガーに基づいて何かを発生させるためにアクチュエーターが必要になるのと同様に、それらはセンサーと同じくらい重要です。

一例として、アクチュエータは、スマートエアコンの加熱と冷却、またはスマートタップのバルブを制御することができます。人がエリアから出たことをセンサーが検出するとすぐに、アクチュエーターがトリガーされて、エアコンの流れまたは蛇口の場合は水の流れを停止します。

アクチュエーターには、用途や用途によって複数の種類があります。何かをオンまたはオフにする必要があるかもしれませんが、バルブを制御したり、産業用アプリケーションで非常に有益な価値のある回転や把持などのアクションを実行したりすることもできます。

2.接続性

IoT は、デバイス、センサー、クラウド、およびアクチュエーターを含むネットワークであり、データを解読してアクションを実行できるようにするには、これらすべてを相互接続する必要があります。コネクティビティは、IoT エコシステムの複雑な世界でパズルの 2 番目のピースを形成します。

プロトコル

センサーによってデータが収集されると、転送用の媒体が必要になります。つまり、センサーとクラウドの間に通信チャネルが必要です。 IoT プロトコルは、オンラインの世界でデータを転送する役割を果たします。この転送は、2 つのデバイスが安全に接続されている場合にのみ可能です。 IoT の標準とプロトコルには、物理オブジェクトが相互に通信できるようにする目に見えない言語が含まれます。

ネットワークの選択は、消費電力、データ転送速度、範囲、帯域幅、全体的な効率などの要因によって異なります。最も一般的な IoT ワイヤレスプロトコルと規格には、Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、LoRaWAN、DDS、MQTT、セルラーなどがあります。これらのチャネルやその他のチャネルにより、次の IoT レイヤーへのデータの転送と交換が簡単かつ安全になります。処理用。

IoT ゲートウェイ

センサーからの受信生データは、ゲートウェイを通過してクラウドに到達する必要があります。ゲートウェイは、ネットワークプロトコルを変換して、ネットワーク内のすべてのデバイスのシームレスな通信を保証します。基本的に、これによりゲートウェイは重要な通信ポイントになり、データトラフィックの管理が容易になります。

さらに、ゲートウェイは、不正アクセスや悪意のある攻撃からシステムを保護することにより、セキュリティを提供します。また、最新の暗号化手法によって保護されたデータが通過するため、セキュリティレイヤーと見なすこともできます。

ゲートウェイは、センサーからのデータをクラウドに送信する前に前処理することもできます。言い換えれば、前の段階で「検知された」大量のデータを最小限に抑えます。すべてではありませんが、一部のインテリジェント IoT ゲートウェイには、データを分析および平均化して、関連するデータのみをクラウドに転送する機能もあります。

3. IoT クラウド

データが収集されてクラウドに移動したら、処理する必要があります。クラウドは「スマートなもの」が生まれる場所です! この高性能施設は、主にコンポーネントを IoT エコシステムに結び付けます。データを処理して保存し、取引の成否を決定します。これはすべて、膨大な量のデータに対して数ミリ秒未満で実行されます。特に健康や安全などの重大な懸念事項では、待ち時間が妥協できないため、時間は IoT にとって重要です。

IoT ソリューションの主な目的は、リアルタイムの情報を提供してそれに基づいて行動することですが、IoT モデルの時間に敏感な性質に対応するために、膨大な量のデータを処理できるコンポーネントが必要です。ここでクラウドシステムの出番です。それらは通常、収集されたデータの処理、命令、または分析を考慮に入れる責任があるため、IoT エコシステムの頭脳を形成します。デバイス、プロトコル、ゲートウェイ、およびストレージを組み合わせて、効率的なリアルタイムデータ分析を実現します。

膨大なコンピューティング能力、ストレージ機能、ネットワークオプション、分析、およびその他のサービスコンポーネントを備えたクラウドは、消費者が情報を効果的に利用できるようにします。

IoT にクラウドは必要ありませんが、エッジまたはフォグコンピューティングを使用したローカル処理もオプションであるため、大規模なスケーラビリティと運用コストの削減を提供する高性能施設であるクラウドが好まれる場合があります。一方、オンプレミスで大量のデータ処理とストレージが必要な場合は、エッジコンピューティングが好まれます。

4. IoT 分析とデータ管理

データは小さな言葉かもしれませんが、あらゆるビジネスに大きな影響を与える可能性のある計り知れない力を持っています。 IoT アナリティクスは、膨大な量のアナログデータを理解するために使用されます。これには、たとえば、リアルタイムでエラーや不規則性を表示することに関心がある特定のアプリケーションの主要業績評価指標の決定を含めることができます。

特定されたら、望ましくないシナリオを防ぐために、直ちに行動を起こす必要があります。別の言い方をすれば、分析とは、生データを有用な洞察に変換し、後で解釈または分析して意思決定を促進することを含みます。

スマート分析は、複数のシナリオで役立ちます。基本的な役割は、状況を分析し、それに基づいて決定を下すことです。これは、部屋の温度が許容範囲内にあるかどうかを分析するなどの基本的なものから、たとえば車が衝突しそうになっている場合などの複雑なものまであります。データ分析は、重要なビジネスインサイトを決定するのに役立ちます。ディープラーニングモデルは、予測分析に使用できます。データからさまざまな学習を導き出し、傾向を予測し、事前に計画し、有益なビジネス上の意思決定を下すことができます。

分析には、あらゆるデータを理解できるストレージ能力とインテリジェントな計算が必要です。 IoT アーキテクチャによっては、このようなタスクをクラウドでホストできます。

5. エンドユーザーのデバイスとユーザーインターフェイス

ユーザーインターフェイスは、IoT ユーザーが簡単にアクセスして制御できる目に見えるコンポーネントです。これは、ユーザーがシステムを制御し、好みを設定できる場所です。 IoT エコシステムのこのコンポーネントがユーザーフレンドリーであればあるほど、ユーザーの操作は簡単になります。

ユーザーは、デバイス自体を介してシステムと対話することも、スマートフォン、タブレット、およびラップトップを介してリモートでこの対話を行うこともできます。 Amazon Alexa や Google Home などのスマートホームシステムも、ユーザーが自分の「モノ」と通信できるようにします。

ペースの速い今日の世界では設計が重要な考慮事項であり、強力な設計に基づいて、1 つの IoT デバイスが競合他社との差別化を図ることができます。タッチインターフェース、色の使用、フォント、音声などは、ここで重要な要素の一部です。魅力的なデザインが必要ですが、インターフェイスは、ユーザーにとって問題がないように十分にユーザーフレンドリーでなければなりません。

結論

IoTの成長を見るのはエキサイティングです。この退屈とはかけ離れた分野は、時間の経過とともに継続的に発展しており、基本的なユースケースだけでなく重要なユースケースにも及ぶさまざまな分野に導入されています。

IoT は何年にもわたって大きく進歩してきましたが、IoT エコシステムの定義は進化する研究分野です。システムのコンポーネントは同じままですが、メカニズムはユースケース、業界、および予算によって異なります。 IoT エコシステムはベンダーと企業を結び付け、さらに効率的で信頼性が高く安全な IoT システムのソリューション計画を簡素化します。

この情報と IoT セキュリティソフトウェアを使用して、IoT エコシステムが優れた信頼性と安全性を維持できるようにします。