Vuoi imparare come viene costruito uno stack tecnologico dell'Internet delle Cose (IoT)?
L'infrastruttura dell'Internet delle Cose (IoT) è composta da componenti hardware e software (collettivamente denominati stack) che risiedono sia al margine che nel cloud. Quando si inizia, non c'è posto migliore per cominciare se non con l'hardware al margine.
L'hardware al margine è responsabile dell'acquisizione e dell'elaborazione dei dati, del controllo dei dispositivi locali e della comunicazione con i sistemi cloud e data center di livello superiore. Per comprendere come l'hardware al margine affronta questi compiti, è innanzitutto necessario approfondire tre aree chiave:
- La diversità dei requisiti degli endpoint
- La necessità di flessibilità e adattabilità architettonica
- Le sfide della scalabilità dei progetti IoT
Questo post tocca ciascun argomento per iniziare il tuo viaggio nell'IoT.
Requisiti Eterogenei degli Endpoint
Gli endpoint IoT coprono un ampio spettro, dai semplici sensori ai complessi robot industriali, ciascuno con requisiti unici. Le esigenze computazionali variano ampiamente, spaziando dalla semplice raccolta dati all'inferenza AI intensiva al margine.
I requisiti di connettività sono altrettanto diversi, comprendendo comunicazioni a bassa larghezza di banda e intermittenti fino a connessioni ad alta velocità e costanti. Le considerazioni su potenza e termiche aggiungono un ulteriore livello di complessità, con soluzioni che vanno dai dispositivi alimentati a batteria con vincoli energetici rigorosi ai PC industriali che richiedono sistemi di raffreddamento attivi.
Questa diversità nei requisiti degli endpoint richiede una gamma di soluzioni di edge computing. Per affrontare queste esigenze variegate, SECO offre un portafoglio completo di prodotti, dai semplici gateway basati su microcontrollori a robusti server industriali ad alte prestazioni. La seguente tabella illustra le soluzioni di SECO attraverso questo spettro:
Vedi tabella
Flessibilità e Adattabilità Architettonica
La natura diversificata ed in evoluzione delle implementazioni IoT richiede flessibilità architettonica nell'hardware al margine. Questa flessibilità si basa su tre elementi chiave:
- Modularità, che consente aggiornamenti e personalizzazioni facili senza ridisegni completi
- Elaborazione scalabile, idealmente con la possibilità di selezionare liberamente i livelli di prestazione e le architetture dei processori
- I/O e connettività versatili per soddisfare vari requisiti di sensori, attuatori e reti
Computer-on-Modules (COMs)
L'approccio Computer-on-Module (COM) incarna questi principi separando gli elementi di calcolo principali (microprocessore, memoria e spesso circuiteria di interfaccia cablata e wireless comune) dall'I/O specifico dell'applicazione. Questa separazione consente la personalizzazione mantenendo un nucleo standardizzato.
Un COM (spesso indicato anche come System-on-Module, o SOM) si monta su una scheda carrier che è progettata in modo ottimale per l'applicazione implementando circuiteria specializzata e interfacce periferiche non standard. Questo assemblaggio carrier COM deve quindi essere incorporato in un dispositivo confezionato.
Single-Board Computer (SBC)
Il single board computer (SBC) è una soluzione intermedia, che incorpora gli elementi di calcolo principali di un COM con interfacce standard come USB, Ethernet e video, su un'unica scheda di circuito. L'SBC è più utilizzabile quando le periferiche standard sono sufficienti a soddisfare le esigenze dell'applicazione. Di solito non è richiesto un design personalizzato della scheda di circuito. L'SBC è incorporato in una macchina, che richiede progettazione dell'involucro e test a livello di dispositivo.
Computer Embedded Senza Ventola
Un computer embedded senza ventola è un dispositivo completamente confezionato, completo di certificazioni regolamentari e talvolta specifiche del settore. Simili agli SBC, i computer embedded senza ventola spesso presentano moduli I/O opzionali in modo che possano essere adattati a vari ruoli. Il supporto per acceleratori AI plug-in e altri componenti aggiuntivi che migliorano le prestazioni estende ulteriormente questa flessibilità. Il principale vantaggio di un PC senza ventola è che è una soluzione pronta all'uso.
Questa strategia modulare consente agli integratori di sistema e agli sviluppatori di bilanciare personalizzazione ed economicità. È particolarmente preziosa in scenari in cui i requisiti variano tra le implementazioni o evolvono nel tempo, consentendo un adattamento efficiente senza la necessità di revisioni complete del sistema.
Scalabilità Orizzontale e Verticale della Piattaforma
La scalabilità nelle piattaforme IoT comprende sia dimensioni orizzontali che verticali.
- La scalabilità orizzontale, o scaling out, si riferisce alla capacità di distribuire economicamente soluzioni in molte località. Si tratta di trovare il giusto equilibrio tra ottimizzazione hardware e costi di ingegneria. L'approccio COM, ad esempio, offre un buon equilibrio per applicazioni a medio volume, ottimizzando l'hardware senza incorrere in costi di ingegneria non ricorrenti eccessivi.
- La scalabilità verticale, o scaling up, implica il miglioramento delle capacità dei singoli nodi nel tempo. Ciò include sia aggiornamenti software che aggiornamenti hardware. La scalabilità software richiede un margine di prestazione iniziale, necessitando di un attento equilibrio tra preparazione al futuro e costi attuali. La scalabilità hardware è facilitata attraverso design modulari, consentendo aggiornamenti dei componenti (come la sostituzione con un COM più recente) senza ridisegno completo del dispositivo.
SECO supporta entrambe le forme di scalabilità con design hardware modulari che offrono disponibilità a lungo termine. Inoltre, la nostra piattaforma Clea offre una gestione olistica dei dispositivi remoti, inclusi aggiornamenti software sicuri tramite rete, migliorando la scalabilità verticale basata su software.
Costruire una Solida Fondazione IoT
La natura diversificata ed in evoluzione delle implementazioni IoT richiede soluzioni hardware al margine che possano affrontare un'ampia gamma di requisiti computazionali, di connettività e di potenza offrendo al contempo flessibilità e scalabilità. Comprendendo questi aspetti chiave, le aziende possono selezionare soluzioni che non solo soddisfano le esigenze attuali ma si adattano anche alle sfide future.
Il portafoglio di soluzioni hardware al margine di SECO, combinato con la nostra piattaforma Clea, offre un approccio completo per affrontare questi complessi requisiti in vari settori e casi d'uso. La nostra strategia bilancia prestazioni, adattabilità e sicurezza nelle implementazioni IoT, fornendo una solida base per l'infrastruttura IoT attuale e futura.
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