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L’Internet des objets Azure (IoT) est un ensemble de services cloud, de composants périphériques et de Kits de développement logiciel (SDK) gérés par Microsoft qui vous permettent de connecter, surveiller et contrôler vos appareils IoT à grande échelle. Plus simplement, une solution IoT est faite d’appareils IoT qui communiquent avec les service cloud.
Une décision clé à prendre lorsque vous concevez une solution IoT est le choix entre l’utilisation d’une solution basée sur le cloud ou basée sur la périphérie :
- Dans une solution basée sur le cloud, vos appareils IoT se connectent directement au cloud où leurs messages sont traités et analysés. Vous surveillez et contrôlez vos appareils directement à partir du cloud.
- Dans une solution basée sur la périphérie, vos appareils IoT se connectent à un environnement de périphérie qui traite leurs messages avant de les transférer vers le cloud pour le stockage et l’analyse. Vous surveillez et contrôlez généralement vos appareils à partir du cloud, via l’environnement d’exécution de périphérie. Il est également possible de surveiller et de contrôler vos appareils directement à partir de la périphérie.
Les sections suivantes donnent une vue générale des composants dans des solutions IoT basées sur le cloud et basées sur la périphérie classiques. Cet article se concentre sur les principaux groupes de composants : appareils, services cloud IoT, services d’exécution de périphérie, autres services cloud et préoccupations à l’échelle de la solution. D’autres articles de cette section fournissent plus de détails sur chacun de ces composants.
Solution basée sur le cloud
Une solution basée sur le cloud est un ensemble intégré d’appareils, de composants et de services IoT qui répond à un besoin métier et qui connecte des appareils directement au cloud. Un exemple de solution basée sur le cloud est une flotte de camions de livraison qui envoient des données de capteur au cloud pour l’analyse et la visualisation :
Vous pouvez créer des solutions cloud avec des services tels qu'IoT Hub, Service de provisionnement des appareils et Azure Digital Twins.
Solution basée sur la périphérie
Une solution basée sur la périphérie est un ensemble intégré d’appareils, de composants et de services IoT qui répond à un besoin métier et qui connecte des appareils à des services de périphérie proches. Un exemple de solution basée sur la périphérie pourrait être une usine où vos appareils IoT industrielles se connectent à des services locaux, car :
- Soit les appareils communiquent à l’aide de protocoles de réseau local tels qu’OPC UA.
- Soit des préoccupations en matière de sécurité signifient que vous ne devez pas connecter les appareils directement à l’Internet public.
Une solution basée sur la périphérie peut toujours transférer des données de vos appareils vers le cloud pour un traitement supplémentaire, comme l’analyse et la visualisation :
Vous pouvez créer des solutions basées sur la périphérie avec Opérations Azure IoT ou Azure IoT Edge. Opérations Azure IoT est une nouvelle offre qui suit l’approche de cloud adaptatif de Microsoft pour intégrer des composants cloud et de périphérie.
Appareils et connectivité
Les solutions basées sur le cloud et basées sur la périphérie ont des appareils qui collectent des données à partir desquelles vous souhaitez dériver des insights métier. Les sections suivantes décrivent les appareils d’une solution IoT, ainsi que la façon dont ils se connectent au cloud.
Catégories d'appareils IoT
Il est utile de catégoriser les appareils IoT comme suit :
Appareil connecté au cloud (catégorie 1) : appareils qui se connectent directement au cloud. Cette catégorie inclut des appareils qui se connectent à des services cloud tels qu’IoT Hub à l’aide de protocoles standard tels que HTTP, MQTT ou AMQP. Ces appareils ne sont pas pertinents dans les solutions basées sur la périphérie telles qu’Azure IoT Operations.
Appareil connecté à la périphérie (catégorie 2) : appareils qui se connectent au cloud via un proxy ou une passerelle basé sur la périphérie. Les exemples de cette catégorie incluent les appareils suivants :
- Connectez-vous indirectement au cloud via le répartiteur MQTT dans Azure IoT Operations.
- Connectez-vous indirectement à IoT Hub via une passerelle IoT Edge.
Appareil spécifique au protocole (catégorie 3) : ces appareils se connectent à un runtime basé sur la périphérie via un connecteur qui permet aux appareils d’utiliser un protocole spécifique. Par exemple, un serveur OPC UA et ses appareils attachés se connectent via un connecteur pour OPC UA. Ces appareils ne sont pas pertinents dans les solutions cloud telles qu’Azure IoT Hub.
Le diagramme suivant montre les relations entre les catégories d’appareils et les services cloud dans une solution basée sur le cloud :
Le diagramme suivant montre les relations entre les catégories d’appareils et le runtime de périphérie dans une solution basée sur la périphérie :
Par souci de simplicité, les diagrammes précédents affichent uniquement les flux de données vers le cloud ou l’heure d’exécution de périphérie. De nombreuses solutions permettent des scénarios de commande et de contrôle dans lesquels le runtime cloud ou edge envoie des commandes aux appareils. Par exemple, un service cloud peut envoyer une commande à une caméra compatible ONVIF pour effectuer un zoom avant.
Appareils IoT
Les appareils IoT des catégories 1 et 2 sont généralement constitués d’une carte de circuit avec des capteurs qui collectent des données. Les appareils IoT de catégorie 1 se connectent directement à Internet et les appareils de catégorie 2 s’appuient sur une passerelle locale pour la connectivité au cloud. Les éléments suivants sont des exemples d’appareils IoT de catégorie 1 et 2 :
- Capteur de pression sur une pompe à huile distante
- Capteurs de température et d’humidité sur un climatiseur
- Accéléromètre dans un ascenseur
- Capteurs de présence dans une salle
Les appareils de catégorie 3 sont des appareils physiques dans votre environnement que vous souhaitez surveiller et contrôler. Ces appareils peuvent :
- Avoir un microprogramme intégré fourni par le fabricant qui implémente un protocole standard tel que ONVIF.
- Être des serveurs, avec des ressources jointes, qui implémentent des protocoles industriels tels qu’OPC UA.
Voici des exemples d’appareils de catégorie 3 :
- Bras robotisés et tapis roulants.
- Machines CNC industrielles, tours, scies, et perceuses
- Machines d’imagerie médicale de diagnostic
- Caméras vidéo de sécurité
- Contrôleurs logiques programmables
Pour créer votre solution, vous disposez d’un large éventail d’appareils de différents fabricants. Pour le prototypage d’un appareil à microprocesseur, vous pouvez utiliser un appareil tel qu’un Raspberry Pi. Le Raspberry Pi vous permet d’attacher de nombreux types de capteurs. Pour le prototypage d’un appareil microcontrôleur, utilisez des appareils tels que l’ESPRESSIF ESP32 ou le kit de découverte STMicroelectronics B-L475E-IOT01A vers IoT Hub. Ces cartes ont généralement des capteurs intégrés, tels que des capteurs de température et d’accéléromètre.
Microsoft fournit des kits SDK d’appareil open source que vous pouvez utiliser pour créer les applications qui s’exécutent sur vos appareils.
Pour en savoir plus sur les appareils de votre solution IoT, consultez la rubrique Développement d’appareils IoT.
Connectivité des appareils
En règle générale, les appareils IoT envoient des données de leurs capteurs attachés aux services cloud de votre solution. Toutefois, d’autres types de communication sont possibles, par exemple un service cloud qui envoie des commandes à vos appareils. Vous trouverez ci-dessous des exemples de communication appareil-à-cloud et cloud-à-appareil :
- Un camion frigorifique mobile envoie la température à un hub IoT toutes les 5 minutes.
- Un service cloud envoie une commande à un appareil pour modifier la fréquence à laquelle il envoie des données de capteur pour aider à diagnostiquer un problème.
Les kits IoT Device SDK et IoT Hub prennent en charge les protocoles de communication courants, tels que HTTP, MQTT et AMQP pour les communications appareil-à-cloud et cloud-à-appareil. Dans certains scénarios, il est possible que vous ayez besoin d’une passerelle pour connecter vos appareils IoT à vos services cloud.
Les appareils IoT ont des caractéristiques différentes de celles d’autres clients tels que les navigateurs et les applications mobiles. Plus précisément, les appareils IoT :
- sont souvent des systèmes intégrés, qui ne font appel à aucun opérateur humain ;
- peuvent être déployés sur des sites distants avec un accès physique coûteux ;
- peuvent n’être accessibles que par le biais du serveur principal de la solution ;
- peuvent présenter des performances et des ressources de traitement limitées ;
- peuvent afficher une connectivité réseau intermittente, lente ou coûteuse ;
- peuvent exiger l’utilisation de protocoles d’application privés, personnalisés ou propres au secteur.
Les kits SDK d’appareil vous permettent de connecter des appareils au service cloud de manière fiable et sécurisée, ce qui peut parfois représenter un véritable défi.
Pour en savoir plus sur la connectivité des appareils et les passerelles, consultez La connectivité et l’infrastructure des appareils IoT.
Connectivité dans une solution basée sur la périphérie
Dans une solution basée sur la périphérie, les appareils IoT se connectent à un environnement de périphérie qui traite leurs messages avant de les transférer vers le cloud pour le stockage et l’analyse. Les appareils peuvent utiliser des protocoles et des normes de communication réseau tels que :
- OPC UA dans les environnements industriels
- ONVIF pour la gestion et la surveillance des appareils vidéo
- MQTT en tant que protocole de messagerie standard pour les appareils IoT.
Dans le diagramme de solution basée sur la périphérie présenté précédemment, les connecteurs de trafic vers les composants de niveau inférieur représentent les protocoles et normes utilisés par les appareils pour se connecter à l’environnement de périphérie.
Pour en savoir plus sur le traitement des messages envoyés à partir de vos appareils, consultez Traitement des messages dans une solution IoT.
Comparaisons d’appareils
Le tableau suivant récapitule les options actuelles pour les appareils et la connectivité :
| Offres actuelles (GA) | Solution basée sur le cloud | Solution basée sur la périphérie |
|---|---|---|
| Types d’objets connectés | Appareils IoT de catégorie 1 et 2 | Appareils IoT de catégorie 2 et 3 |
| Protocoles de connectivité des appareils | HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1 | Azure IoT Edge active HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1 et MQTT v5. Azure IoT Operations active MQTT v3.1.1 et MQTT v5 pour les appareils de catégorie 2, les connecteurs activent d’autres protocoles tels qu’OPC UA, ONVIF, SQL et REST pour les appareils de catégorie 3. Les connecteurs personnalisés sont possibles. |
| Implémentation des appareils | Kits SDK d’appareils Microsoft Azure IoT et kits SDK d’appareil incorporés | Les appareils de catégorie 2 peuvent utiliser n’importe quelle bibliothèque MQTT pour se connecter au répartiteur MQTT. Les appareils de catégorie 3 sont généralement fournis avec un microprogramme standard. |
| Gestion des appareils | IoT DPS, Device Update, IoT Central, Azure Device Registry (préversion) | Dans Opérations Azure IoT, utilisez Registre de Dispositifs Azure. Utilisez Akri pour activer la découverte automatisée des appareils avec des protocoles natifs. Dans IoT Edge, utilisez IoT DPS pour la gestion des appareils à grande échelle. |
Services et applications
Dans une solution basée sur le cloud, les services cloud propres à IoT fournissent l’infrastructure pour connecter, surveiller et contrôler vos appareils. Dans une solution basée sur la périphérie, l’environnement d’exécution de périphérie héberge les services pour connecter, surveiller et contrôler vos appareils. D’autres services cloud fournissent des services génériques tels que le stockage, l’analyse, et la visualisation, à votre solution.
Services cloud IoT
Dans une solution IoT basée sur le cloud, les services cloud IoT effectuent généralement les opérations suivantes :
- Recevez des données de capteur à grande échelle à partir de vos appareils et déterminez comment traiter et stocker ces données.
- Envoyez des commandes depuis le cloud à des appareils spécifiques.
- Approvisionnez les appareils et contrôlez ceux qui peuvent se connecter à votre infrastructure.
- Contrôler l’état de vos appareils et surveiller leurs activités.
- Gérez le microprogramme installé sur vos appareils.
Par exemple, dans une solution de supervision à distance pour une station de pompe à huile, les services utilisent des données de capteur des pompes pour identifier le comportement anormal. Lorsqu’un service cloud identifie une anomalie, il peut envoyer automatiquement une commande à l’appareil pour effectuer une action corrective. Ce processus implémente une boucle de rétroaction automatisée entre l’appareil et le cloud qui augmente considérablement l’efficacité de la solution.
Pour en savoir plus sur les concepts clés liés à la gestion et au contrôle des appareils, consultez La gestion et le contrôle des appareils IoT.
Runtime Edge
Dans une solution IoT basée sur la périphérie, les services locaux hébergés dans l’environnement d’exécution de périphérie effectuent généralement les opérations suivantes :
- Gestion de la connectivité à vos appareils via les connecteurs de trafic vers les composants de niveau inférieur
- Recevez des données à grande échelle à partir de vos appareils et déterminez où acheminer les messages pour un traitement ultérieur.
- Transférez des commandes depuis le cloud à des appareils spécifiques.
- Exécution d’un traitement des messages locaux. Dans Opérations Azure IoT, ce traitement se déroule dans les connecteurs vers les composants de niveau supérieur.
Autres services cloud
Les solutions basées sur le cloud et basées sur la périphérie peuvent utiliser d’autres services cloud pour fournir davantage de fonctionnalités à votre solution. Par exemple, vous pouvez utiliser :
- Services de stockage Azure pour stocker les données collectées.
- Azure Stream Analytics pour traiter les données de capteur en temps réel.
- Azure Functions pour répondre aux événements d’appareil.
- Azure Logic Apps pour automatiser les processus métier.
- Azure Machine Learning pour ajouter l’apprentissage automatique et les modèles AI à votre solution.
- Microsoft Fabric pour stocker et analyser les données du capteur.
- Microsoft Power BI pour visualiser les données de capteur.
Pour plus d'informations, consultez les rubriques suivantes :
Comparaisons des services IoT
Le tableau suivant récapitule les options actuelles en termes de services et d’applications de périphérie :
| Offres actuelles (GA) | Solution basée sur le cloud | Solution basée sur la périphérie |
|---|---|---|
| Services | IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub Device Update, Azure Digital Twins, Azure Device Registry (préversion) |
Opérations Azure IoT, avec Registre de Dispositifs Azure. Vous pouvez également utiliser IoT Edge. |
| Options des applications de périphérie | None | Avec Azure IoT Operations, vous pouvez utiliser DAPR (applications de runtime d’application distribuée). Avec IoT Edge, vous pouvez utiliser des modules IoT Edge. |
Comparaisons du déploiement
Le tableau suivant récapitule les options de déploiement actuelles :
| Offres actuelles (GA) | Solution basée sur le cloud | Solution basée sur la périphérie |
|---|---|---|
| Topologie | Les appareils se connectent directement aux services de messagerie cloud tels qu’IoT Hub. Géré dans le cloud à l'aide d'Azure Resource Manager (ARM) ou des SDK du service IoT Hub. |
Opérations Azure IoT permet de connecter des appareils à un cluster Kubernetes local. Les appareils se connectent à l’Agent MQTT d’Opérations Azure IoT, soit directement via des protocoles réseau standard, soit via des appareils intermédiaires. Géré dans le cloud à l’aide de services avec Azure Arc. Vous pouvez également utiliser IoT Edge. IoT Edge est un runtime axé sur l’appareil qui vous permet de déployer, d’exécuter et de surveiller des charges de travail Linux en conteneur à la périphérie, ce qui rapproche l’analytique de vos appareils pour obtenir des insights plus rapides et prendre des décisions hors connexion. IoT Edge est une fonctionnalité d’IoT Hub. |
| Infrastructure | Services cloud tels qu’IoT Hub, et appareils informatiques standard qui contiennent un processeur/MPU, ou appareils limités et embarqués qui contiennent un MCU. |
Opérations Azure IoT, qui s’exécute sur un cluster Kubernetes, et des appareils qui se connectent au cluster. Vous pouvez également utiliser IoT Edge, qui s’exécute sur un appareil de passerelle tel qu’un Raspberry Pi ou un PC industriel, et des appareils qui se connectent à l’appareil de passerelle. Les appareils qui se connectent à Azure IoT Operations ou IoT Edge peuvent inclure des appareils informatiques standard qui contiennent un processeur/MPU, ou des appareils limités et incorporés qui contiennent un MCU. |
Préoccupations à l’échelle de la solution
Toute solution IoT doit répondre aux problèmes suivants concernant l’ensemble de la solution :
- Gestion des solutions, y compris le déploiement et la surveillance.
- Sécurité, notamment la sécurité physique, l’authentification, l’autorisation et le chiffrement.
- Scalabilité, haute disponibilité et récupération d’urgence pour tous les composants de votre solution.
Gestion de solution
L’approche cloud adaptative unifie les équipes en silo, les sites distribués, et les systèmes disparates en un modèle d’opérations, de sécurité, d’application et de données unique. Cette approche vous permet d’utiliser les mêmes technologies cloud et IA pour gérer et surveiller les solutions IoT hybrides, basées sur la périphérie, et basées sur le cloud.
Les solutions basées sur IoT Hub, IoT Central, et IoT Edge offrent une prise en charge limitée de l’approche cloud adaptative. Bien que les instances IoT Hub, IoT Central, et IoT Edge soient elles-mêmes des ressources Azure, elles n’exposent pas de manière native des fonctionnalités, telles que la gestion des appareils et la transformation des données, en tant que ressources que vous pouvez gérer en tant que ressources Azure standard.
En revanche, les solutions basées sur Opérations Azure IoT offrent une expérience de gestion unifiée pour tous les composants de votre solution. Opérations Azure IoT utilise des services avec Azure Arc pour gérer et surveiller votre solution basée sur la périphérie comme s’il s’agissait d’une solution cloud. Par exemple, les appareils et les transformations de données s’exécutant sur la périphérie sont exposées en tant que ressources cloud dans Azure. Cette approche vous permet d’utiliser des technologies Azure standard pour gérer et surveiller l’ensemble de votre solution basée sur la périphérie.
Comparaisons de sécurité
Le tableau suivant récapitule les options de sécurité actuelles :
| Offres actuelles (GA) | Solution basée sur le cloud | Solution basée sur la périphérie |
|---|---|---|
| Authentification | Signatures d’accès partagé (SAP), X.509 |
Les opérations Azure IoT utilisent des identités managées affectées par l’utilisateur et affectées par le système, des jetons de compte de service (SAT), SAS et X.509 pour l’authentification sur cluster. IoT Edge utilise l’authentification basée sur des certificats. |
| Autorisation | Propriétaire dans les offres de service actuelles comme IoT Hub |
Opérations Azure IoT utilise l’identité Microsoft Entra ID pour le contrôle d’accès en fonction du rôle (RBAC). IoT Edge utilise un schéma d’autorisation propriétaire qui communique avec IoT Hub, mais gère l’autorisation localement. |
Étapes suivantes
Les étapes suivantes suggérées pour explorer Azure IoT plus en détail sont les suivantes :
- Développement d’appareil IoT
- Traitement des messages dans une solution IoT
- Gérer votre solution IoT
- Choisir un service Azure IoT
Pour en savoir plus sur les architectures Azure IoT, consultez :