Share via

البنية الأساسية للجهاز والاتصال

  • مقالة

تقدم هذه النظرة العامة المفاهيم الرئيسية حول كيفية اتصال الأجهزة بالسحابة في حل Azure IoT نموذجي. تقدم المقالة أيضا عناصر البنية الأساسية الاختيارية مثل البوابات والجسور. يتضمن كل قسم ارتباطات إلى محتوى يوفر المزيد من التفاصيل والإرشادات.

تستخدم تطبيقات IoT Central خدمات IoT Hub وخدمة توفير الأجهزة (DPS) داخليا. لذلك، تنطبق المفاهيم الواردة في هذه المقالة ما إذا كنت تستخدم IoT Central لاستكشاف سيناريو IoT أو بناء الحل الخاص بك باستخدام IoT Hub وDPS.

يوضح الرسم التخطيطي التالي طريقة عرض عالية المستوى للمكونات في حل IoT نموذجي. تركز هذه المقالة على الاتصال بين الأجهزة وخدمات سحابة IoT، بما في ذلك البوابات والجسور، الموضحة في الرسم التخطيطي.

رسم تخطيطي يوضح بنية حل IoT عالية المستوى التي تسلط الضوء على مناطق اتصال الجهاز.

أوليات

تستخدم أجهزة Azure IoT البدائية التالية لتبادل البيانات مع الخدمات السحابية. تستخدم الأجهزة:

  • رسائل من جهاز إلى سحابة لإرسال بيانات تتبع الاستخدام للسلسلة الزمنية إلى السحابة. على سبيل المثال، بيانات درجة الحرارة التي تم جمعها من أداة استشعار متصلة بالجهاز.
  • توائم الجهاز لمشاركة بيانات الحالة ومزامنتها مع السحابة. على سبيل المثال، يمكن للجهاز استخدام توأم الجهاز للإبلاغ عن الحالة الحالية للم صمام يتحكم فيه إلى السحابة ولاستلام درجة الحرارة المستهدفة المطلوبة من السحابة.
  • التوائم الرقمية لتمثيل جهاز في العالم الرقمي. على سبيل المثال، يمكن أن يمثل التوأم الرقمي الموقع الفعلي للجهاز وقدراته وعلاقاته مع الأجهزة الأخرى.
  • تحميلات الملفات لملفات الوسائط مثل الصور الملتقطة والفيديو. يمكن للأجهزة المتصلة بشكل متقطع إرسال دفعات بيانات تتبع الاستخدام. يمكن للأجهزة ضغط التحميلات لحفظ النطاق الترددي.
  • أساليب مباشرة لتلقي الأوامر من السحابة. يمكن أن يكون للأسلوب المباشر معلمات وإرجاع استجابة. على سبيل المثال، يمكن للسحابة استدعاء أسلوب مباشر لطلب إعادة تمهيد الجهاز.
  • تتلقى الرسائل من السحابة إلى الجهاز إعلامات أحادية الاتجاه من السحابة. على سبيل المثال، إعلام بأن التحديث جاهز للتنزيل.

لمعرفة المزيد، راجع إرشادات الاتصالات من جهاز إلى سحابة وإرشادات الاتصالات من السحابة إلى الجهاز.

نقاط نهاية السحابة التي تواجه الجهاز

يعرض مركز Azure IoT مجموعة من نقاط النهاية لكل جهاز والتي تسمح للأجهزة بتبادل البيانات مع السحابة. تتضمن نقاط النهاية هذه:

  • إرسال رسائل من جهاز إلى شبكة سحابية . يستخدم الجهاز نقطة النهاية هذه لإرسال رسائل من جهاز إلى شبكة سحابية .
  • استرداد الخصائص المزدوجة للجهاز وتحديثها . يستخدم الجهاز نقطة النهاية هذه للوصول إلى خصائص الجهاز المزدوج الخاصة به.
  • تلقي طلبات الطريقة المباشرة . يستخدم الجهاز نقطة النهاية هذه للاستماع إلى طلبات الأسلوب المباشر.

يحتوي كل مركز IoT على اسم مضيف فريد تستخدمه لتوصيل الأجهزة بالمركز. اسم المضيف بالتنسيق iothubname.azure-devices.net. إذا كنت تستخدم أحد SDKs للجهاز، فلن تحتاج إلى معرفة الأسماء الكاملة لنقاط النهاية الفردية لأن SDKs توفر تجريدا أعلى مستوى. ومع ذلك، يحتاج الجهاز إلى معرفة اسم مضيف مركز IoT الذي يتصل به.

يمكن للجهاز إنشاء اتصال آمن بمركز IoT:

  • مباشرة، وفي هذه الحالة يجب تزويد الجهاز سلسلة الاتصال يتضمن اسم المضيف.
  • بشكل غير مباشر باستخدام DPS، وفي هذه الحالة يتصل الجهاز بنقطة نهاية DPS معروفة لاسترداد سلسلة الاتصال لمركز IoT الذي تم تعيينه إليه.

تتمثل ميزة استخدام DPS في أنك لا تحتاج إلى تكوين جميع أجهزتك باستخدام سلاسل الاتصال الخاصة بمركز IoT الخاص بك. بدلا من ذلك، يمكنك تكوين أجهزتك للاتصال بنقطة نهاية DPS شائعة معروفة حيث يكتشفون تفاصيل الاتصال الخاصة بهم. لمعرفة المزيد، راجع خدمة تزويد الأجهزة.

لمعرفة المزيد حول تنفيذ عمليات إعادة الاتصال التلقائية بنقاط النهاية، راجع إدارة عمليات إعادة توصيل الجهاز لإنشاء تطبيقات مرنة.

سلسلة الاتصال الجهاز

يوفر سلسلة الاتصال الجهاز للجهاز المعلومات التي يحتاجها للاتصال بأمان بمركز IoT. يتضمن سلسلة الاتصال المعلومات التالية:

  • اسم مضيف مركز IoT.
  • معرف الجهاز المسجل في مركز IoT.
  • معلومات الأمان التي يحتاجها الجهاز لإنشاء اتصال آمن بمركز IoT.

المصادقة

تستخدم أجهزة Azure IoT TLS للتحقق من صحة مركز IoT أو نقطة نهاية DPS التي يتصلون بها. تتضمن SDKs للجهاز شهادة DigiCert Global Root G2 TLS التي يحتاجونها حاليا لإنشاء اتصال آمن بمركز IoT. لمعرفة المزيد، راجع دعم أمان طبقة النقل (TLS) في دعم IoT Hub وTLS في خدمة توفير جهاز Azure IoT Hub (DPS).

يمكن لأجهزة Azure IoT استخدام الرموز المميزة لتوقيع الوصول المشترك (SAS) أو شهادات X.509 لمصادقة نفسها على مركز IoT. يوصى بشهادات X.509 في بيئة الإنتاج. لمعرفة المزيد حول مصادقة الجهاز، راجع:

يتم تشفير جميع البيانات المتبادلة بين جهاز ومركز IoT.

لمعرفة المزيد حول الأمان في حل IoT، راجع بنية الأمان لحلول IoT.

البروتوكولات

يمكن لجهاز IoT استخدام أحد بروتوكولات الشبكة المتعددة عند الاتصال بنقطة نهاية IoT Hub أو DPS:

إشعار

يحتوي IoT Hub على دعم ميزات محدود ل MQTT. إذا كان الحل الخاص بك يحتاج إلى دعم MQTT v3.1.1 أو v5، نوصي بدعم MQTT في Azure Event Grid. لمزيد من المعلومات، راجع مقارنة دعم MQTT في مركز IoT وشبكة الأحداث.

لمعرفة المزيد حول كيفية اختيار بروتوكول لأجهزتك للاتصال بالسحابة، راجع:

غالبا ما تستخدم سيناريوهات IoT الصناعية واجهة مفتوحة لمعيار الاتصالات الموحدة للنظام الأساسي المفتوح (OPC UA). لتمكين الاتصال بسحابة Azure، استخدم عمليات Azure IoT. لمعرفة المزيد، راجع ما هي عمليات Azure IoT؟.

أنماط الاتصال

هناك فئتان واسعتان من أنماط الاتصال التي تستخدمها أجهزة IoT للاتصال بالسحابة:

الاتصالات المستمرة

تكون الاتصالات المستمرة مطلوبة عندما يحتاج الحل إلى قدرات الأوامر والتحكم . في سيناريوهات الأوامر والتحكم، يرسل حل IoT أوامر إلى الأجهزة للتحكم في سلوكها في الوقت الفعلي تقريبا. تحافظ الاتصالات المستمرة على اتصال شبكة بالسحابة وتعيد الاتصال كلما كان هناك انقطاع. استخدم إما بروتوكول MQTT أو بروتوكول AMQP لاتصالات الجهاز المستمرة بمركز IoT. تمكن SDKs لجهاز IoT بروتوكولات MQTT وAMQP لإنشاء اتصالات مستمرة بمركز IoT.

اتصالات سريعة الزوال

الاتصالات سريعة الزوال هي اتصالات قصيرة للأجهزة لإرسال بيانات تتبع الاستخدام إلى مركز IoT الخاص بك. بعد أن يرسل الجهاز بيانات تتبع الاستخدام، فإنه يسقط الاتصال. يعيد الجهاز الاتصال عندما يكون لديه المزيد من بيانات تتبع الاستخدام لإرسالها. الاتصالات سريعة الزوال غير مناسبة لسيناريوهات الأوامر والتحكم. يمكن لعميل الجهاز استخدام واجهة برمجة تطبيقات HTTP إذا كان كل ما يحتاج إلى القيام به هو إرسال بيانات تتبع الاستخدام.

بوابات الحقول

عادة ما يتم نشر بوابات الحقول (يشار إليها أحيانا باسم بوابات الحافة) محليا وعلى مقربة من أجهزة IoT الخاصة بك. تتعامل بوابات الحقول مع الاتصال بالسحابة نيابة عن أجهزة IoT الخاصة بك. يمكن لبوابات الحقول:

  • قم بترجمة البروتوكول. على سبيل المثال، تمكين أجهزة Bluetooth الممكنة للاتصال بالسحابة.
  • إدارة السيناريوهات غير المتصلة وغير المتصلة. على سبيل المثال، التخزين المؤقت لبيانات تتبع الاستخدام عندما تكون نقطة نهاية السحابة غير قابلة للوصول.
  • تصفية بيانات تتبع الاستخدام أو ضغطها أو تجميعها قبل إرسالها إلى السحابة.
  • قم بتشغيل المنطق على الحافة لإزالة زمن الانتقال المرتبط بتشغيل المنطق نيابة عن الأجهزة في السحابة. على سبيل المثال، الكشف عن ارتفاع في درجة الحرارة وفتح صمام استجابة لذلك.

يمكنك استخدام Azure IoT Edge لنشر بوابة حقل إلى البيئة المحلية الخاصة بك. يوفر IoT Edge مجموعة من الميزات التي تمكنك من نشر بوابات الحقول وإدارتها على نطاق واسع. يوفر IoT Edge أيضا مجموعة من الوحدات النمطية التي يمكنك استخدامها لتنفيذ سيناريوهات البوابة الشائعة. لمعرفة المزيد، راجع ما هو Azure IoT Edge؟

يمكن لجهاز IoT Edge الحفاظ على اتصال مستمر بمركز IoT. تقوم البوابة بإعادة توجيه بيانات تتبع الاستخدام للجهاز إلى IoT Hub. يتيح هذا الخيار الأمر والتحكم في أجهزة انتقال البيانات من الخادم المتصلة بجهاز IoT Edge.

الجسور

يتيح جسر الجهاز للأجهزة المتصلة بسحابة غير تابعة ل Microsoft الاتصال بحل IoT الخاص بك. تتضمن أمثلة السحب غير التابعة ل Microsoft Sigfox وSyampy device Cloud وشبكة الأشياء.

يعمل مصدر مفتوح IoT Central Device Bridge كمترجم يقوم بإعادة توجيه بيانات تتبع الاستخدام إلى تطبيق IoT Central. لمعرفة المزيد، راجع Azure IoT Central Device Bridge. هناك حلول غير تابعة ل Microsoft، مثل Tartabit IoT Bridge، لتوصيل الأجهزة بمركز IoT.

الخطوات التالية

الآن بعد أن رأيت نظرة عامة على اتصال الجهاز في حلول Azure IoT، تتضمن بعض الخطوات التالية المقترحة ما يلي: