Optimización de costos en la carga de trabajo de IoT

Artículo
04/27/2023

La rentabilidad es uno de los factores clave de éxito de los proyectos de IoT. En una solución de IoT típica, los dispositivos generan grandes cantidades de telemetría que envían a la nube para que las tecnologías en la nube procesen y almacenen. Cómo desarrolla dispositivos y aplicaciones, controla grandes volúmenes de datos y diseña la arquitectura afecta a los costos generales.

Dado que una solución de IoT es una pila de tecnología multicapa, hay muchos factores de ahorro de costos que se deben tener en cuenta y muchas oportunidades para optimizar los costos. La optimización de costos es un proceso de control de costos de bucle cerrado que debe supervisarse, analizarse y mejorarse continuamente a lo largo de un ciclo de vida de la solución.

Los requisitos de la solución son los criterios clave para las decisiones de arquitectura de IoT. Puede separar los requisitos en requisitos funcionales y operativos. Separe las consideraciones de costos para cada tipo de requisito, ya que los requisitos funcionales determinan el diseño del sistema, mientras que los requisitos operativos afectan a la arquitectura del sistema. Desarrolle varios casos de uso en función de los requisitos y compárelos antes de finalizar el diseño.

En este artículo se presentan consideraciones sobre los costos para diversas combinaciones de servicios y tecnologías de Azure IoT. Para la optimización de costos para sectores específicos o casos de uso como factorías conectadas, mantenimiento predictivo o supervisión remota, consulte Arquitecturas de referencia de Azure IoT específicas del sector.

Evaluación de la optimización de costos en la carga de trabajo de IoT

Para evaluar la carga de trabajo de IoT mediante las lentes del pilar de optimización de costos de Well-Architected Framework, complete las preguntas de optimización de costos para las cargas de trabajo de IoT en Azure Well-Architected Revisión. Después de que la evaluación identifique las recomendaciones clave de optimización de costos para la solución de IoT, use el siguiente contenido para ayudar a implementar las recomendaciones.

Principios de diseño

Cinco pilares de excelencia arquitectónica respaldan la metodología de diseño de cargas de trabajo de IoT. Estos pilares sirven como brújula para las decisiones de diseño posteriores en las principales áreas de diseño de IoT. Los siguientes principios de diseño amplían el pilar de calidad de Azure Well-Architected Framework: optimización de costos.

Principio de diseño	Consideraciones
Desarrollo de la materia de administración de costos	Comprenda el costo total de propiedad (TCO) al tener en cuenta los costos directos e indirectos al planear.
Uso de estrategias y enfoques estándar del sector	Para sectores específicos de IoT con sus propios ecosistemas, por ejemplo, fabricación, energía y medio ambiente, o automoción y transporte, use estrategias y enfoques estándar del sector.
Diseño para la optimización de velocidad	Defina planes de implementación para cada capa de arquitectura de IoT.
Supervisión y optimización con el tiempo	Supervise y optimice los costos con las actividades de optimización de costos continuas después de implementar la solución.

Costo total de propiedad (TCO)

Los costos de IoT son un equilibrio entre varias opciones de tecnología. A veces no es una comparación sencilla, ya que IoT es un sistema de un extremo a otro. Tenga en cuenta las ventajas de costo de la sinergia al conciliar varios servicios y tecnologías. Por ejemplo, puede usar Azure IoT Hub dispositivos gemelos para controlar eventos en Azure Digital Twins. Los dispositivos gemelos de IoT Hub solo están disponibles en el nivel estándar de IoT Hub.

Es importante calcular correctamente los costos agregados a largo plazo. Revise las pilas de tecnología de IoT y desarrolle un modelo de costos que incluya los costos para implementar y operar todos los servicios implicados. La Calculadora de precios de Azure ayuda a calcular los costos operativos y de inicio.

En algunas áreas, un costo único puede ser más eficaz que los costos periódicos. Por ejemplo, en la seguridad en la que las técnicas de piratería siempre cambian, puede ser mejor importar un sistema operativo comercial confiable y un módulo como Azure Sphere. Para un pago único, estos servicios proporcionan revisiones de seguridad de dispositivos mensuales en curso.

Calcule los costos de la solución en función de la ejecución a escala en producción, no de la arquitectura de prueba de concepto (PoC). La arquitectura y los costos evolucionan rápidamente después de la prueba de concepto. Según el informe IoT Signals EDITION 3, el motivo principal del error de poC es el alto costo de escalado. El alto costo de escalar proyectos de IoT procede de las complejidades de la integración entre capas, como dispositivos, conectividad perimetral y compatibilidad entre aplicaciones.

El modelo de costos debe incluir las siguientes áreas:

Dispositivos: a partir de un número limitado de dispositivos conectados, calcule el crecimiento en el número de dispositivos implementados y sus patrones de mensajería. Tanto los dispositivos como los mensajes pueden tener un crecimiento lineal o no lineal a lo largo del tiempo.
Infraestructura: para evaluar los costos de infraestructura, tenga en cuenta primero los aspectos básicos: almacenamiento, proceso y red. A continuación, tenga en cuenta todos los servicios que la solución necesita para ingerir, salida y preparar los datos.
Operaciones: incluya costos operativos a largo plazo que aumentan en paralelo con los costos de infraestructura, como el empleo de operadores, proveedores y equipos de soporte técnico al cliente.
Supervisión: supervise y revise continuamente los costos para identificar brechas entre los costos planeados y reales. Una reunión de revisión de costos normal ayuda a lograr la optimización de costos.

Capas de arquitectura de IoT

Los principios de diseño de optimización de costos ayudan a aclarar las consideraciones para asegurarse de que la carga de trabajo de IoT cumple los requisitos de las capas fundamentales de la arquitectura de IoT.

Comprender las capas de arquitectura de IoT le ayuda a definir una línea base de costos y a considerar varias arquitecturas para la comparación de costos. Cada capa tiene varias tecnologías y opciones de ecosistemas, como dispositivos, telecomunicaciones o la ubicación perimetral, por lo que debe establecer una estrategia de costos para cada capa.

Las capas principales de IoT: dispositivo y puerta de enlace, administración y modelado de dispositivos, e ingesta y comunicación, identifican soluciones específicas de IoT. Las demás capas y actividades transversales también son comunes a otras cargas de trabajo, y a menudo compartidas con otras cargas de trabajo. Sin embargo, el TCO y la optimización de costos deben tener en cuenta todos los costos, por lo que debe tener en cuenta los costos relacionados con IoT de las actividades comunes y transversales, así como las capas específicas de IoT.

Diagrama en el que se muestran las capas y actividades transversales de la arquitectura de IoT.

Capa de dispositivo y puerta de enlace

Esta capa es responsable de generar, en algunos casos, optimizar y transferir datos a la nube. El costo es una consideración clave para diseñar esta capa. La optimización de costos debe tener en cuenta todo el ciclo de vida del dispositivo del plan, aprovisionamiento, configuración, supervisión y retirada.

Diagrama que muestra el ciclo de vida del dispositivo.

Las soluciones perimetrales requieren que los dispositivos IoT se implementen en el campo . Es posible que la implementación necesite redes e infraestructura de fuente de alimentación que afecte a los costos. La infraestructura preexistente puede minimizar los costos de instalación, pero puede requerir asegurarse de que la instalación no afecta a los sistemas existentes.

El desarrollo o la instalación de dispositivos IoT pueden requerir formación y empleo de personal interno o externo dedicado. Las aptitudes necesarias incluyen el diseño de hardware, el desarrollo de aplicaciones insertadas, la conectividad local y la nube, la seguridad y la privacidad, y la arquitectura de la solución de IoT. También es posible que se necesiten conocimientos específicos del sector. Incluya estos costos en los costos generales del dispositivo.

Entre los costos de los dispositivos se incluyen la organización de la logística, como el almacenamiento, la administración del inventario y el transporte. Incluya el costo de las actividades de retirada cuando los dispositivos lleguen al final de su ciclo de vida operativo.

En el caso de los dispositivos conectados a la nube, optimice las transmisiones de datos para mantener los límites de costos. Entre las estrategias se incluyen minimizar los tamaños de carga, los mensajes por lotes y la transmisión durante períodos de poca actividad. Estas optimizaciones también incurren en costos para implementar.

Para más información sobre los dispositivos IoT de Azure, consulte:

Selección de hardware

La mayoría del proceso de desarrollo de dispositivos depende de la selección de hardware. Una decisión de toma o compra para dispositivos tiene en cuenta factores cualitativos, como la certificación WiFi y factores cuantitativos, como la factura de los materiales y el tiempo de comercialización. Elegir entre hardware listo para usar o un diseño personalizado afecta al costo y el tiempo de comercialización del dispositivo IoT.

Los dispositivos listos para usar pueden costar más por unidad, pero tienen costos predecibles y tiempos de entrega. Los dispositivos listos para usar también eliminan la necesidad de una administración compleja de la cadena de suministro.
Los dispositivos personalizados pueden reducir los costos unitarios, pero conllevan tiempo de desarrollo e incurren en costos de ingeniería no periódicos, como el diseño, la prueba, los envíos de certificación y la fabricación.
Los componentes o módulos del sistema certificados previamente pueden reducir el tiempo de comercialización y crear un dispositivo semi-personalizado, pero son más caros que los chips discretos. Debe administrar correctamente la cadena de suministro e inventario de recursos.

El catálogo azure Certified Device ofrece dispositivos que funcionan bien con Azure IoT y pueden ayudar a reducir los costos y el tiempo de comercialización. Se centrará en diseñar y diseñar la solución de IoT con la flexibilidad de seleccionar el hardware de una amplia lista de dispositivos certificados. IoT Plug and Play dispositivos pueden reducir los costos de desarrollo de dispositivos y en la nube. Al seleccionar un dispositivo certificado de Azure, puede omitir las personalizaciones de dispositivos y la integración directamente en la incorporación a la solución de IoT.

Gráfico que muestra el ahorro de Plug and Play enfoque.

Patrón de arquitectura lambda

Las soluciones de IoT suelen usar el patrón de arquitectura lambda de acceso frecuente, intermedio y frío en la nube. Este patrón también se aplica al perímetro cuando se usan dispositivos perimetrales más eficaces o el entorno de ejecución de Azure IoT Edge. La optimización de este patrón en el perímetro reduce los costos generales de la solución. Puede elegir el servicio más rentable para la ingesta y el procesamiento de datos en la nube.

El procesamiento de rutas de acceso activa incluye el procesamiento casi en tiempo real, las alertas de proceso o las notificaciones perimetrales. Puede usar Azure IoT Hub flujos de eventos para procesar alertas en la nube.
El procesamiento de rutas de acceso semiactivos incluye el uso de soluciones de almacenamiento en el perímetro, como bases de datos de series temporales de código abierto o Azure SQL Edge. Azure SQL Edge incluye características de procesamiento de flujos perimetrales y almacenamiento optimizado para series temporales.
El procesamiento de rutas de acceso inactivas incluye el procesamiento por lotes de eventos de menor importancia y el uso de una opción de transferencia de archivos a través del módulo Azure Blob Storage. Este enfoque usa un mecanismo de transferencia de datos de menor costo en comparación con el streaming a través de IoT Hub. Una vez que llegan datos inactivos en Azure Blob Storage, hay muchas opciones para procesar los datos en la nube.

Seguridad de dispositivos

Tanto IoT Hub con Device Provisioning Service (DPS) y IoT Central admiten la autenticación de dispositivos con claves simétricas, atestación de módulo de plataforma segura (TPM) y certificados X.509. Hay un factor de costo asociado a cada opción.

Los certificados X.509 son la opción más segura para autenticarse en Azure IoT Hub, pero la administración de certificados puede ser costosa. La falta de planeación de la administración del ciclo de vida de los certificados puede hacer que los certificados sean incluso más costosos. Normalmente, trabaja con proveedores de terceros que ofrecen soluciones de administración de certificados y ca. Esta opción requiere el uso de una infraestructura de clave pública (PKI). Las opciones incluyen una PKI autoadministrada, una PKI de terceros o el servicio de seguridad de Azure Sphere, que solo está disponible con dispositivos de Azure Sphere.
Los TPM con certificados X.509 ofrecen una capa adicional de seguridad. DPS también admite la autenticación mediante claves de aprobación de TPM. Los principales costos son el hardware, el posible rediseño de la placa y la complejidad.
La autenticación de clave simétrica es la opción de costo más sencilla y más baja, pero debe evaluar el impacto en la seguridad. Debe proteger las claves en el dispositivo y en la nube, y almacenar de forma segura la clave en el dispositivo a menudo requiere una opción más segura.

Revise los costos asociados a cada una de estas opciones y equilibre los costos de hardware o servicios potencialmente mayores con mayor seguridad. La integración con el proceso de fabricación también puede influir en los costos generales.

Para más información, consulte Prácticas de seguridad para fabricantes de dispositivos IoT de Azure.

Azure RTOS

Azure RTOS es un conjunto de desarrollo integrado para dispositivos. Azure RTOS incluye un sistema operativo pequeño pero eficaz que proporciona un rendimiento confiable y ultra rápido para dispositivos con recursos restringidos. Azure RTOS es fácil de usar y se ha implementado en más de 10 mil millones de dispositivos. Azure RTOS admite los microcontroladores de 32 bits más populares y las herramientas de desarrollo insertadas, por lo que puede aprovechar las aptitudes existentes del generador de dispositivos.

Azure RTOS es gratuito para la implementación comercial mediante hardware con licencia previa. Azure RTOS incluye funcionalidades y características en la nube de Azure IoT, como la actualización de dispositivos y la seguridad. Estas características ayudan a reducir los costos de desarrollo de dispositivos y en la nube.

Azure RTOS está certificado para la seguridad y seguridad, lo que ayuda a reducir el tiempo y el costo de crear dispositivos compatibles para verticales específicos, como médicos, automóviles y fabricación.

Dispositivos LPWAN

Si los dispositivos LPWAN, como LoRaWAN, NB-IoT o LTE-M, ya están conectados a otra nube de IoT, el puente de dispositivos de Azure IoT Central puede ayudar a puente a Azure IoT Central. Azure IoT Central Device Bridge le permite centrarse en agregar conocimientos del sector y evaluar la solución sin incurrir en costos para cambiar los dispositivos existentes.

Al compilar la solución lista para la empresa, deberá tener en cuenta los costos para integrar dispositivos LPWAN con Azure IoT Hub.

Azure Sphere

Azure Sphere es una plataforma de soluciones de IoT segura y de un extremo a otro con características de comunicación y seguridad integradas para dispositivos conectados a Internet. Azure Sphere consta de una unidad de microcontrolador (MCU) cruzada, conectada y segura, un sistema operativo (SO) basado en Linux personalizado y un servicio de seguridad basado en la nube que proporciona seguridad continua y renovable. Azure Sphere reduce el esfuerzo de crear y mantener un entorno seguro desde el dispositivo a la nube.

Azure Sphere proporciona actualizaciones del sistema operativo y seguridad renovable de día cero durante 10 años sobre la PKI basada en X.509, las actualizaciones de aplicaciones de usuario, los informes de errores y la administración de dispositivos más allá de 10 años sin costo adicional. Azure Sphere reduce el costo operativo de mantener millones de dispositivos actualizados con la seguridad más reciente.

Azure Stack

Las soluciones de Azure Stack amplían los servicios y funcionalidades de Azure a entornos más allá de los centros de datos de Azure, como centros de datos locales o ubicaciones perimetrales. Las soluciones de Azure Stack incluyen Azure Stack Edge y Azure Stack HCI.

Azure Stack Edge es un dispositivo administrado por Azure que es ideal para cargas de trabajo de aprendizaje automático aceleradas por hardware en ubicaciones perimetrales. Azure Stack Edge se ejecuta en pilas tecnológicas modernas, como contenedores, por lo que Azure Stack Edge implementado en una ubicación perimetral puede atender varias cargas de trabajo. El uso compartido de la potencia computacional entre las cargas de trabajo reduce el TCO.
Azure Stack HCI es una solución hiperconvergida y creada específicamente con la integración nativa de Azure. Azure Stack HCI ofrece virtualización escalable para hospedar soluciones de IoT. La virtualización aporta ventajas adicionales, como la seguridad, la escalabilidad y los entornos flexibles, lo que puede reducir el TCO compartiendo el hardware con otras cargas de trabajo. Azure Stack HCI ofrece más capacidad de proceso que Azure Stack Edge y es ideal para la transformación de procesos del sector.

Las soluciones de Azure Stack aportan la funcionalidad de Azure al perímetro, pero el tamaño del hardware restringe la potencia de proceso total. Identifique los casos de uso y la potencia de proceso estimada, y tenga en cuenta el ajuste de tamaño para satisfacer los costos de las necesidades de rendimiento.

MEC público o privado de Azure

Los dispositivos IoT pueden generar grandes cantidades de datos y también pueden tener requisitos fuertes para un bajo consumo de energía y costos bajos. Los dispositivos IoT pequeños y económicos están diseñados para una o varias tareas, como recopilar datos de sensor o ubicación y descargarlos para su posterior procesamiento.

El proceso perimetral de acceso múltiple (MEC) y el 5G de Azure ayudan a optimizar los costos de descarga de datos de los dispositivos. Las soluciones de IoT basadas en MEC permiten el procesamiento de datos de baja latencia en el perímetro en lugar de en dispositivos o en la nube. La latencia es de 1 a 5 ms en lugar de los típicos 100-150 ms para la nube. Las soluciones de IoT basadas en MEC son flexibles y los propios dispositivos son económicos, funcionan con un mantenimiento mínimo y usan baterías más pequeñas, más baratas y duraderas. El MEC mantiene las funciones de análisis de datos, inteligencia artificial y optimización en el perímetro, lo que hace que las soluciones de IoT sean sencillas y económicas.

Además de servir como dispositivo de comunicación perimetral, proceso y dispositivo de comunicación 5G para cargas de trabajo de IoT, el MEC sirve otras cargas de trabajo como dispositivo de comunicación para establecer conexiones de alta velocidad a la nube pública o a sitios remotos.

Azure IoT Edge

Azure IoT Edge tiene funcionalidades integradas para grandes volúmenes de mensajes. Azure IoT Edge dispositivos administrados con funcionalidades de puerta de enlace puede reducir los costos de red y minimizar el número de mensajes a través de escenarios perimetrales y de procesamiento local.

Evite las comunicaciones perimetrales de dispositivo a dispositivo o módulo a módulo o interacciones de dispositivo a nube que usan muchos mensajes pequeños. Use características integradas de procesamiento por lotes de mensajes para enviar varios mensajes de telemetría a la nube. Estas características pueden ayudar a reducir los costos de uso de IoT Hub. Reducir tanto el número de mensajes diarios como el número de operaciones de dispositivo a nube por segundo puede permitir elegir un nivel inferior en IoT Hub. Para más información, consulte Ampliación de los límites de rendimiento de IoT Edge.

Para reducir los costos de intercambio de datos, puede implementar servicios de Azure como Azure Stream Analytics y Azure Functions en IoT Edge. Azure Stream Analytics y Azure Functions pueden agregar y filtrar grandes volúmenes de datos en el perímetro y enviar solo datos importantes a la nube. Azure Blob Storage en IoT Edge puede reducir la necesidad de transferir grandes cantidades de datos a través de la red. El almacenamiento perimetral es útil para transformar y optimizar grandes cantidades de datos antes de enviarlos a la nube.

Los módulos gratuitos de Azure IoT Edge para protocolos abiertos, como OPC Publisher y Modbus, ayudan a conectar varios dispositivos con un desarrollo mínimo. Si el rendimiento de la carga es fundamental, elegir un módulo de IoT Edge probado de un proveedor puede ser más rentable que crear un módulo personalizado. Puede buscar y descargar módulos de IoT Edge desde el Azure Marketplace.

Capa de ingesta y nivel de comunicación

Una puerta de enlace de IoT en la nube es un puente entre dispositivos y servicios en la nube. Como servicio front-end a la plataforma en la nube, una puerta de enlace puede agregar todos los datos con traducción de protocolos y proporcionar comunicación bidireccional con dispositivos.

Hay muchos factores que se deben tener en cuenta para las comunicaciones de puerta de enlace de IoT, como la conectividad del dispositivo, la red y el protocolo. Una comprensión de los protocolos de comunicación de IoT, los tipos de red y los patrones de mensajería le ayuda a diseñar y optimizar una arquitectura rentable.

Para la conectividad del dispositivo, es importante especificar el tipo de red. Si selecciona una solución LAN o WAN privada, como WiFi o LoraWAN, considere el TCO de red como parte de los costos generales. Si usa redes de operador como 4G, 5G o LPWAN, incluya costos periódicos de conectividad.

Plataforma de soluciones de IoT

Para crear una solución de IoT para su empresa, normalmente evalúa la solución mediante el enfoque de plataforma de aplicaciones administradas y crea la solución preparada para la empresa mediante los servicios de plataforma.

Los servicios de plataforma le permiten ajustar los servicios y controlar los costos generales. Proporciona todos los bloques de creación para aplicaciones de IoT personalizadas y flexibles. Tiene más opciones entre las que elegir y programar tanto al conectar dispositivos como al ingerir, almacenar y analizar los datos. Los servicios de la plataforma Azure IoT incluyen los productos Azure IoT Hub y Azure Digital Twins.
Azure IoT Central es una plataforma de aplicaciones administradas que le permite evaluar rápidamente la solución de IoT mediante la reducción del número de decisiones necesarias para lograr resultados. IoT Central se encarga de la mayoría de los elementos de infraestructura de la solución, por lo que puede centrarse en agregar conocimientos del sector y evaluar la solución.

niveles de IoT Hub

La mayoría de las soluciones de IoT requieren una comunicación bidireccional entre dispositivos y la nube para que sea totalmente funcional y segura. El nivel de IoT Hub básico proporciona funcionalidad básica, pero excluye el control bidireccional. Para algunas implementaciones de soluciones tempranas, es posible que pueda reducir los costos mediante el nivel básico. A medida que avanza la solución, puede cambiar a un nivel estándar para optimizar un canal de comunicación seguro para reducir los costos de mensajería de nube a dispositivo. Para más información, consulte Elección del nivel adecuado de IoT Hub para la solución.

IoT Hub tamaño y frecuencia del mensaje

Los costos de mensajería dependen en gran medida del tamaño del mensaje y la chattiness del dispositivo. Los dispositivos chatty envían muchos mensajes a la nube cada minuto, mientras que los dispositivos relativamente silenciosos solo envían datos cada hora o más. Evite interacciones de dispositivo a nube que usen muchos mensajes pequeños. Clarity sobre la chattiidad del dispositivo y el tamaño de los mensajes ayuda a reducir la probabilidad de sobreaprovisionamiento, lo que conduce a la capacidad en la nube sin usar o al aprovisionamiento bajo, lo que conduce a desafíos de escalado. Tenga en cuenta el tamaño y la frecuencia de las cargas de mensajes para asegurarse de que la infraestructura es el tamaño correcto y listo para escalar.

Evite las interacciones de la nube al dispositivo que usan muchos mensajes pequeños. Por ejemplo, agrupe varias actualizaciones de dispositivos o módulos gemelos en una sola actualización, que tienen su propia limitación. Tenga en cuenta el tamaño del mensaje usado para la cuota diaria, 400 bytes para niveles de IoT Hub no gratuitos. El envío de mensajes más pequeños deja cierta capacidad sin usar, mientras que los mensajes más grandes se cobran en fragmentos de 4 KB.

Use un único método directo para obtener comentarios directos. Use una única actualización de estado de dispositivo o módulo gemelo para intercambiar la información de configuración y estado de forma asincrónica.

Sugerencia

Puede supervisar las interacciones de chatty mediante Microsoft Defender para IoT en Azure IoT Hub y el microagente de Defender para IoT. Puede crear IoT Hub alertas personalizadas para interacciones de dispositivo a nube o de nube a dispositivo que superen un umbral determinado.

Si el tamaño del mensaje es fundamental para la administración de costos, reducir la sobrecarga es especialmente importante con los ciclos de vida de dispositivos largos o las implementaciones grandes. Entre las opciones para reducir esta sobrecarga se incluyen:

Use un identificador de dispositivo más corto, un identificador de módulo, un nombre gemelo y un tema de mensaje para reducir la carga en paquetes MQTT. Una carga de MQTT es similar a devices/{device_id}/modules/{module_id}/messages/events/.
Abreviar la sobrecarga de longitud fija y el mensaje.
Comprima la carga, por ejemplo, mediante Gzip.

IoT Hub límites y cuotas de mensajes

IoT Hub niveles tienen diferentes tamaños con cuotas específicas y límites para las operaciones. Comprenda IoT Hub límites y cuotas para optimizar los costos de la mensajería de dispositivo a nube y de nube a dispositivo.

Por ejemplo, el nivel Estándar S1 tiene una cuota diaria de 400 000 mensajes. Los cargos aumentan en fragmentos de 4 KB en función de varios factores:

Un mensaje de dispositivo a nube (D2C) puede ser de hasta 4 KB.
Los mensajes D2C que superan los 4 KB se cobran en fragmentos de 4 KB.
Los mensajes menores de 4 KB pueden usar el método del SDK SendEventBatchAsync de Azure IoT para optimizar el procesamiento por lotes en el lado del dispositivo. Por ejemplo, la agrupación de hasta cuatro mensajes de 1 KB en el borde aumenta el medidor diario en un solo mensaje. El procesamiento por lotes solo es aplicable a AMQP o HTTPS.
La mayoría de las operaciones, como mensajes de nube a dispositivo o operaciones de dispositivo gemelo, también cobran mensajes en fragmentos de 4 KB. Todas estas operaciones agregan al rendimiento diario y la cuota máxima de mensajes.

Revise la documentación de la información de precios de Azure IoT Hub para obtener ejemplos detallados de precios.

Además de las cuotas de mensajes diarias, las operaciones de servicio tienen límites de limitación. Una parte clave de IoT Hub optimización de costos es optimizar las cuotas de mensajes y los límites de las operaciones. Estudie las diferencias entre los límites en forma de operaciones por segundo o bytes por segundo. Para obtener más información, consulte las cuotas y limitaciones de IoT Hub.

Los distintos límites se aplican a diferentes operaciones de IoT Hub. Las operaciones de dispositivo a nube tienen una limitación de operaciones por segundo que depende del nivel. Además del tamaño del mensaje, que se mide en fragmentos de 4 KB, tenga en cuenta el número de operaciones. El procesamiento por lotes en el perímetro permite enviar más mensajes en una sola operación.

Un único mensaje de 2 KB, un mensaje por lotes de 10 KB o un mensaje por lotes de 256 KB solo cuenta como una sola operación, lo que le permite enviar más datos al punto de conexión sin alcanzar los límites de limitación.

escalado automático de IoT Hub

Ajustar dinámicamente el número de unidades de IoT Hub ayuda a optimizar los costos cuando fluctúa el volumen del mensaje. Puede implementar un servicio de escalado automático que supervise y escale automáticamente el servicio de IoT Hub. Consulte Escalado automático de la Azure IoT Hub para obtener un ejemplo personalizable para implementar la funcionalidad de escalado automático. Puede usar su propia lógica personalizada para optimizar IoT Hub nivel y número de unidades.

Stamps de implementación para el escalado

El stamping de implementación es un patrón de diseño común para estrategias de implementación flexibles, escala predecible y costo. Este patrón proporciona varias ventajas para las soluciones de IoT, como grupos de distribución geográfica de dispositivos, la implementación de nuevas características en sellos específicos y la observación del costo por dispositivo. Para más información, consulte Escalado de soluciones de IoT con stamps de implementación.

Capa de modelado y administración de dispositivos

La administración de dispositivos es una tarea que organiza procesos complejos, como la administración de la cadena de suministro, el inventario de dispositivos, la implementación, la instalación, la preparación operativa, la actualización de dispositivos, la comunicación bidireccional y el aprovisionamiento. El modelado de dispositivos puede reducir los costos de administración y los volúmenes de tráfico de mensajería.

IoT Plug and Play

Para la reducción del TCO, considere los casos de uso extendidos como parte de la selección de la plataforma. IoT Plug and Play permite a los generadores de soluciones integrar dispositivos con IoT Hub o Azure Digital Twins sin ninguna configuración manual. IoT Plug and Play usa digital twins Definition Language (DTDL) V2. Ambos se basan en estándares de W3C abiertos, como JSON-LD y RDF, lo que facilita la adopción entre servicios y herramientas.

No hay ningún costo adicional por usar IoT Plug and Play y DTDL. Las tarifas estándar de IoT Hub, Azure Digital Twins y otros servicios de Azure siguen siendo las mismas.

Para obtener más información, consulte Conversión de un dispositivo existente para que sea un dispositivo IoT Plug and Play.

IoT Hub DPS

IoT Hub DPS es un servicio auxiliar para IoT Hub que permite el aprovisionamiento Just-In-Time, de bajo costo y sin intervención humana. DPS permite el aprovisionamiento seguro y escalable de millones de dispositivos para reducir el error y el costo.

DPS habilita el aprovisionamiento de dispositivos bajo o sin interacción, por lo que no es necesario entrenar ni enviar personas en el sitio. El uso de DPS reduce el costo de los rollos de camión y el tiempo invertido en el entrenamiento y la configuración. DPS también reduce el riesgo de errores debido al aprovisionamiento manual.

DPS admite la administración del ciclo de vida de los dispositivos con IoT Hub mediante directivas de asignación de inscripción, aprovisionamiento sin interacción, configuración inicial, reaprovisionamiento y desaprovisionamiento. Para más información, consulte:

Modelado de estado de dispositivo y activo

Compare las diferencias de costos entre varias topologías de dispositivos y almacenes de entidades, como Azure Cosmos DB, Azure Digital Twins y Azure SQL Database. Cada servicio tiene una estructura de costos diferente y ofrece diferentes funcionalidades a la solución de IoT. En función del uso necesario, elija el servicio más rentable.

Azure Digital Twins puede implementar un modelo basado en grafos del entorno de IoT para la administración de recursos, el estado del dispositivo y los datos de telemetría. Puede usar Azure Digital Twins como herramienta para modelar entornos completos, con streaming de datos de IoT en tiempo real y combinar datos empresariales de orígenes que no son de IoT. Puede crear ontologías personalizadas o usar ontologías basadas en estándares como RealEstateCore, CIM o NGSI-LD para simplificar el intercambio de datos con terceros. Azure Digital Twins tiene un modelo de precios de pago por uso sin cuota fija.
Azure Cosmos DB es una base de datos de varios modelos distribuida globalmente. El costo se ve afectado por el almacenamiento y el rendimiento, con opciones de datos regionales o distribuidas globalmente y replicadas.
Azure SQL Database puede ser una solución eficaz para el modelado de dispositivos y recursos. SQL Database tiene varios modelos de precios para ayudarle a optimizar los costos.

Modelo de implementación de recursos

Puede implementar soluciones perimetrales con diferentes arquitecturas: varios puntos de conexión, dispositivos IoT, conectados directamente a la nube o conectados a través de una puerta de enlace perimetral o en la nube. Las diferentes opciones de aprovisionamiento de dispositivos perimetrales pueden afectar al TCO y al tiempo de comercialización. El mantenimiento continuo y el soporte técnico de la flota de dispositivos también afectan al costo general de la solución.

Cuando los datos se almacenan y procesan en una solución de IoT determinada, afectan a muchos factores, como la latencia, la seguridad y el costo. Analice cada caso de uso y examine dónde tiene más sentido usar el procesamiento perimetral y el almacenamiento de datos, y cómo afecta a los costos. Almacenar y procesar datos en el perímetro puede ahorrar costos de almacenamiento, transporte y procesamiento. Pero cuando se tiene en cuenta la escala, los servicios en la nube a menudo son mejores opciones debido a la sobrecarga de costo y desarrollo.

La calculadora de precios de Azure es una herramienta útil para comparar estas opciones.

Capa de análisis y procesamiento de eventos

El propósito del nivel de procesamiento y análisis de eventos es habilitar decisiones controladas por datos. Los intervalos de eventos y el propósito del análisis son factores clave que se deben tener en cuenta. La elección correcta del servicio aumenta la eficiencia arquitectónica y reduce el costo de procesar datos y eventos.

En función de sus requisitos, implemente el procesamiento de rutas de acceso activa, activa o inactiva para el análisis de datos de IoT. La arquitectura de referencia de Azure IoT le ayuda a comprender la diferencia entre estas rutas de acceso de análisis y revisa los servicios de análisis disponibles en cada ruta de acceso.

Para empezar, determine qué tipos de datos pasan por la ruta de acceso activa, activa o inactiva:

Los datos de ruta de acceso activa se mantienen en memoria y se analizan casi en tiempo real, normalmente mediante el procesamiento de flujos. La salida puede desencadenar una alerta o escribirse en un formato estructurado que las herramientas de análisis pueden consultar inmediatamente.
Los datos de la ruta de acceso activa, como el último día, la semana o el mes, se conservan en un servicio de almacenamiento que se puede consultar inmediatamente.
Los datos históricos de la ruta de acceso inactiva se mantienen en un almacenamiento de menor costo que se va a consultar en lotes grandes.

Diagrama en el que se muestran las rutas de acceso de análisis activas, activas y inactivas.

Capa de almacenamiento

Uno de los objetivos de una solución de IoT es proporcionar datos a los usuarios finales. Es importante comprender los tipos de almacenamiento, la capacidad y los precios para crear una estrategia para optimizar los costos de almacenamiento.

Tipos de almacenamiento

La elección de un repositorio para la telemetría depende del caso de uso de los datos de IoT. Si el propósito es supervisar los datos de IoT y los volúmenes son bajos, puede usar una base de datos. Si el escenario incluye análisis de datos, debe guardar los datos de telemetría en el almacenamiento. En el caso de las series temporales optimizadas, el almacenamiento de solo anexión y las consultas, considere la posibilidad de usar soluciones diseñadas específicamente, como Azure Data Explorer.

El almacenamiento y las bases de datos no son mutuamente excluyentes. Ambos servicios pueden funcionar juntos, especialmente con rutas de análisis activas, cálidas y frías bien definidas. Azure Data Explorer y bases de datos se usan normalmente para escenarios de ruta de acceso activa y activa.

Para Azure Storage, también es importante tener en cuenta factores del ciclo de vida de los datos, como la frecuencia de acceso, los requisitos de retención y las copias de seguridad. Azure Storage le ayuda a definir el ciclo de vida de los datos y a automatizar el proceso de mover datos del nivel de acceso frecuente a otros niveles, lo que reduce los costos de almacenamiento a largo plazo. Para obtener más información, consulte Configuración de una directiva de administración del ciclo de vida.

Soluciones de base de datos

En el caso de las funcionalidades de base de datos, es habitual elegir entre las soluciones SQL y no SQL. Las bases de datos SQL son más adecuadas para la telemetría de esquema fija con requisitos simples de transformación de datos o agregación de datos. Para más información, consulte Tipos de bases de datos en Azure.

Azure SQL Database y TimescaleDB for PostgreSQL son opciones comunes para SQL Database. Vea los siguientes artículos para más información:

Si los datos se representan mejor como un objeto o documento sin un esquema fijo, no-SQL es una opción mejor. Azure Cosmos DB proporciona varias API, como SQL o MongoDB. Para cualquier base de datos, las estrategias de partición e índice son importantes para la optimización del rendimiento y reducir los costos innecesarios. Para más información, consulte:

Azure Synapse Analytics es un almacenamiento de datos moderno de Azure. Synapse Analytics se escala mediante unidades de Data Warehouse (DWU) y debe elegir la capacidad adecuada para controlar los requisitos de la solución. En función del caso de uso, puede pausar el proceso cuando no se ejecuta ningún trabajo para reducir los costos operativos.

Nivel de transporte

La capa de transporte transfiere y enruta los datos entre otras capas. A medida que los datos viajan entre capas y servicios, la elección del protocolo afecta a los costos. Los casos de uso, como puertas de enlace de campo, protocolo abierto del sector y selección de red de IoT, también afectan a los costos de la capa de transporte.

Para reducir los tamaños y los costos de transmisión, elija el protocolo adecuado para que los dispositivos IoT envíen telemetría.

Los clientes de dispositivos envían regularmente mensajes de mantenimiento a IoT Hub. Según los cargos por operación, no hay ningún cargo por los mensajes de mantenimiento activo. Pero no es necesario agregar una propiedad keep-alive en la telemetría si no hay ningún requisito específico para ella. Para mayor flexibilidad, algunos SDK de dispositivo IoT de Azure proporcionan la opción de establecer un intervalo de tiempo para estos mensajes si usa los protocolos AMQP o MQTT.

En el caso de los dispositivos IoT con batería, puede elegir entre mantener activas las conexiones o volver a conectarse cuando los dispositivos se reactivan. Esta opción afecta al consumo de energía y a los costos de red.

La reconexión consume paquetes de aproximadamente 6 KB para la conexión TLS, la autenticación de dispositivos y la recuperación de un dispositivo gemelo, pero ahorra capacidad de batería si el dispositivo se reactiva una o dos veces al día. Puede agrupar mensajes para reducir la sobrecarga de TLS. Mantener activo consume cientos de bytes, pero mantener la conexión activa ahorra costos de red si el dispositivo se activa cada pocas horas o menos.

Para obtener instrucciones de alto nivel sobre las características de conectividad y mensajería confiable en los SDK de dispositivo IoT de Azure, consulte Administración de la conectividad y la mensajería confiable mediante sdk de dispositivos Azure IoT Hub. Esta guía le ayuda a reducir los costos de control de comportamientos inesperados entre los servicios de Dispositivo y Azure IoT.

DPS reduce los costos de administración del ciclo de vida de los dispositivos del aprovisionamiento sin intervención táctil a la retirada, pero la conexión a DPS consume el costo de red para TLS y la autenticación. Para reducir el tráfico de red, los dispositivos deben almacenar en caché IoT Hub información durante el aprovisionamiento y después conectarse a IoT Hub directamente hasta que necesiten volver a aprovisionar. Para obtener más información, consulte Envío de una solicitud de aprovisionamiento desde el dispositivo.

Capa de interacción e informes

A medida que IoT controla los datos de serie temporal, hay muchas interacciones de un gran número de dispositivos. Los informes y la visualización se dan cuenta del valor de estos datos. Las experiencias de usuario intuitivas y simplificadas y las interacciones de datos bien diseñadas pueden ser costosas de compilar.

Grafana es una herramienta de visualización de datos de código abierto que proporciona paneles optimizados para los datos de serie temporal. Las comunidades de Grafana proporcionan ejemplos que puede reutilizar y personalizar en su entorno. Puede implementar métricas y paneles a partir de datos de serie temporal con poco esfuerzo. Azure proporciona un complemento de Grafana para Azure Monitor.

Las herramientas de informes y paneles, como Power BI, permiten un inicio rápido a partir de datos de IoT no estructurados. Power BI proporciona una interfaz de usuario intuitiva y funcionalidades. Puede desarrollar fácilmente paneles e informes mediante datos de serie temporal y obtener las ventajas de la seguridad y la implementación a bajo costo.

Capa de integración

La integración con otros sistemas y servicios puede ser compleja. Muchos servicios pueden ayudar a maximizar la eficacia para optimizar los costos en el nivel de integración.

Azure Digital Twins puede integrar varios sistemas y servicios con datos de IoT. Azure Digital Twins transforma todos los datos en su propia entidad digital, por lo que es importante comprender sus límites de servicio y puntos de optimización para las reducciones de costos. Revise los límites del servicio Azure Digital Twins al diseñar la arquitectura. Comprender las limitaciones funcionales para ayudar a integrarse de forma eficaz con los sistemas empresariales.

Al usar la API de consulta, Azure Digital Twins cobra por unidad de consulta (QU). Puede realizar un seguimiento del número de CU que la consulta consume en el encabezado de respuesta. Reduzca la complejidad de las consultas y el número de resultados para optimizar los costos. Para más información, consulte Búsqueda del consumo de QU en Azure Digital Twins.

Capa de DevOps

Las plataformas en la nube transforman los gastos de capital (CAPEX) en gastos operativos (OPEX). Aunque este modelo proporciona flexibilidad y agilidad, todavía necesita un modelo operativo y una implementación bien definidos para aprovechar al máximo la plataforma en la nube. Una implementación bien planeada crea recursos repetibles para acortar el tiempo de comercialización.

Una plataforma en la nube proporciona agilidad a los desarrolladores para implementar recursos en segundos, pero existe un riesgo de aprovisionar recursos involuntariamente o sobreaprovisionar. Un modelo de gobernanza en la nube adecuado puede minimizar estos riesgos y ayudar a evitar costos no deseados.

Entornos de desarrollo

Los desarrolladores pueden aprovechar la flexibilidad que Proporciona Azure para optimizar el costo de desarrollo. El nivel gratis IoT Hub, limitado a una instancia por suscripción, ofrece funcionalidades estándar, pero está limitada a 8000 mensajes al día. Este nivel es suficiente para el desarrollo en fase temprana con un número limitado de dispositivos y mensajes.

En el caso de los entornos de proceso, puede adoptar una arquitectura sin servidor para soluciones de IoT nativas en la nube. Algunos servicios populares de Azure para cargas de trabajo de IoT incluyen Azure Functions y Azure Stream Analytics. El mecanismo de facturación depende del servicio. Algunos servicios, como Azure Stream Analytics para el procesamiento en tiempo real, permiten a los desarrolladores pausar los servicios sin incurrir en costos adicionales. Otros servicios facturan por uso. Por ejemplo, Azure Functions facturas basadas en el número de transacciones. Los desarrolladores pueden aprovechar estas funcionalidades nativas de la nube para optimizar tanto el desarrollo como el costo operativo.

Un entorno de desarrollo integrado (IDE) acelera el desarrollo y la implementación. Algunos IDE de código abierto, como Visual Studio Code proporcionan extensiones de Azure IoT que permiten a los desarrolladores desarrollar e implementar código en los servicios de Azure IoT sin costo alguno.

Azure IoT proporciona ejemplos de código de GitHub gratuitos con instrucciones. Estos ejemplos ayudan a los desarrolladores a ampliar aplicaciones de dispositivo, IoT Edge, IoT Hub y Azure Digital Twins. GitHub también tiene características para implementar entornos de integración continua e implementación continua (CI/CD) sin problemas con un bajo costo y esfuerzo. Acciones de GitHub son gratuitos para proyectos de código abierto. Para más información, consulte Planes y características de GitHub.

Pruebas de carga para la estimación de costos

Puede usar pruebas de carga para calcular los costos generales, incluidos los servicios en la nube, para soluciones de IoT de un extremo a otro. Dado que las soluciones de IoT usan grandes cantidades de datos, un simulador puede ayudar con las pruebas de carga. Ejemplos de código de simulación, como el simulador de telemetría de dispositivos IoT de Azure, le ayudan a probar y calcular los costos a escala con varios parámetros.

Entornos de implementación

Es habitual implementar cargas de trabajo en varios entornos, como desarrollo y producción. A través de la infraestructura como código (IaC), puede acelerar la implementación y reducir el tiempo de comercialización mediante la reutilización del código. IaC puede ayudar a evitar implementaciones involuntarias, como niveles incorrectos. Los servicios de Azure, como Azure Resource Manager y Azure Bicep, o servicios de terceros, como Terraform y Pulumi, son opciones comunes de IaC.

Puede aplicar prácticas de implementación de DevOps a soluciones de IoT mediante canalizaciones de compilación y versión en distintos entornos. Para obtener un ejemplo, consulte Uso de una canalización de DevOps para implementar una solución de mantenimiento predictivo.

Soporte técnico y mantenimiento

El soporte técnico a largo plazo y el mantenimiento de los dispositivos de campo pueden escalar para convertirse en la carga de costos más grande para una solución implementada. La consideración cuidadosa del TCO del sistema es fundamental para realizar la rentabilidad de la inversión (ROI).

Debe admitir y mantener dispositivos IoT durante la vigencia de la solución. Las tareas incluyen reparaciones de hardware, actualizaciones de software, mantenimiento del sistema operativo y aplicación de revisiones de seguridad. Considere los costos de licencia en curso para el software comercial y los controladores y protocolos propietarios. Si no puede realizar el mantenimiento remoto, debe presupuestar las reparaciones y actualizaciones in situ. Para reparaciones o reemplazos de hardware, debe mantener los repuestos adecuados en stock.

En el caso de las soluciones que usan medios de conectividad de telefonía móvil o de pago, seleccione un plan de datos adecuado en función del número de dispositivos, el tamaño y la frecuencia de las transmisiones de datos y la ubicación de implementación de dispositivos. Si tiene un contrato de nivel de servicio (SLA), necesita una combinación rentable de hardware, infraestructura y personal capacitado para cumplir con el Acuerdo de Nivel de Servicio.

Gobernanza de la nube

La gobernanza de la nube es esencial para el cumplimiento, la seguridad y la prevención de costos innecesarios.

Las API de Cost Management permiten explorar los datos de costo y uso a través del análisis multidimensional. Puede crear filtros y expresiones personalizados que ayuden a responder a preguntas relacionadas con el consumo de recursos de Azure. Las API de Cost Management pueden generar alertas cuando el consumo alcanza los umbrales configurados. Las API de Cost Management están disponibles para IoT Central, IoT Hub y DPS.
El etiquetado de recursos aplica etiquetas a los recursos implementados. Junto con Microsoft Cost Management, el etiquetado proporciona información sobre los costos continuos en función de las etiquetas. Para obtener más información, consulte Usos comunes del análisis de costos.
Azure Policy incluye directivas integradas para etiquetar los recursos automáticamente o marcar los recursos sin etiquetado. Para más información, consulte Asignación de definiciones de directiva para el cumplimiento de etiquetas. Otro caso de uso para Azure Policy es evitar el aprovisionamiento de determinados niveles, lo que ayuda a evitar el exceso de aprovisionamiento en entornos de desarrollo o producción.

Supervisión

Muchas herramientas incluidas en la suscripción de Azure pueden ayudar a su organización a implementar la gobernanza financiera y sacar más valor de los servicios de IoT. Estas herramientas le ayudan a realizar un seguimiento del uso de recursos y administrar los costos en todas las nubes con una única vista unificada. Puede acceder a información operativa y financiera enriquecida para tomar decisiones fundamentadas.

El registro de telemetría suele usar áreas de trabajo de Log Analytics en Azure Monitor. Log Analytics incluye 5 GB de almacenamiento y los primeros 30 días de retención son gratuitos. En función de las necesidades empresariales, es posible que necesite un período de retención más largo. Revise y decida el período de retención adecuado para evitar costos involuntarios.

Log Analytics proporciona un entorno de área de trabajo para consultar los registros de forma interactiva. Puede exportar registros periódicamente a ubicaciones externas, como Azure Data Explorer, o archivar registros en una cuenta de almacenamiento para una opción de almacenamiento menos costosa. Para más información, consulte Supervisión del uso y los costos estimados en Azure Monitor.

Azure Advisor

Azure Advisor es un consultor en la nube personalizado que ayuda a seguir los procedimientos recomendados para optimizar las implementaciones de Azure. Advisor analiza la configuración de recursos y la telemetría de uso, y recomienda soluciones que pueden ayudarle a mejorar la rentabilidad, el rendimiento, la confiabilidad y la seguridad.

Advisor le ayuda a optimizar y reducir el gasto general de Azure mediante la identificación de recursos inactivos e infrautilizados. Puede obtener recomendaciones de costos en la pestaña costo del panel de Advisor.

Aunque Advisor no ofrece recomendaciones específicas para los servicios de IoT, puede proporcionar recomendaciones útiles para los servicios de infraestructura, almacenamiento y análisis de Azure. Para más información, consulte Reducción de los costos de servicio mediante Azure Advisor.

Pasos siguientes

Excelencia operativa en la carga de trabajo de IoT

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