Datenspeicherung und das Internet der Dinge

Wie IoT auf robuste und schnelle Datenspeicherlösungen angewiesen ist

Author Rick Wang | 8. November 2021 | Alle, Eingebettet

Datenspeicherung und das Internet der Dinge

Das Internet der Dinge (IoT) umfasst alle Arten physischer Objekte oder Geräte, die mit dem Internet verbunden werden können, von Fabrikmaschinen und -geräten über Haushaltsgeräte und Autos bis hin zu mobilen Geräten wie Smartphones und Smartwatches. Das heutige Internet der Dinge bezieht sich insbesondere auf miteinander verbundene Geräte, die Sensoren, Verarbeitungsfähigkeiten und Software kombinieren und Daten mit anderen Geräten austauschen. Das IoT verändert verschiedene Branchen und Anwendungen, und die von diesen Geräten generierten Daten können nach dem Datenanalyseprozess zu erheblichen Verbesserungen der Geschäftsergebnisse führen.

Traditionell beruhte die Verbindungsfähigkeit hauptsächlich auf drahtlosen Wi-Fi-Netzwerken, doch mittlerweile sind 5G und andere Arten von Netzwerkplattformen nach und nach in der Lage, größere Datenmengen schnell und zuverlässig zu verarbeiten. Dadurch werden IoT-Anwendungen erheblich vorangetrieben, was zu einer großen Menge an Daten führt, die von Endgeräten generiert werden. IDC schätzt die Daten, die von IoT-Geräten generiert werden Bis zum Jahr 2025 sollen es 73,1 ZB sein, ein Anstieg von 18,3 ZB im Jahr 2019. Die Verwaltung dieser Daten ist der Schlüssel zur Bereitstellung von Business Intelligence und einer besseren Benutzererfahrung. Tauchen wir also ein in den Datenfluss in der IoT-Welt.

Der Datenfluss in einer IoT-Welt

Vereinfacht betrachtet gibt es in der IoT-Systemarchitektur dreischichtige Datenverarbeitungsebenen:

- - Datenquellen: IoT sammelt Daten von intelligenten Geräten, Umweltsensoren, Smartphones, intelligenten Fahrzeugen und allen Arten von Sensoren. Die Daten können dann über das Netzwerk mit gängigen Standardprotokollen wie MQTT, CoAP und HTTP an das Edge-Gateway und dann in die Cloud gesendet werden.

- - Datenspeicher: Diese Schicht speichert Daten, die von Sensoren und Geräten am Edge oder in der Cloud für langfristige oder kurzfristige Anwendungen gesammelt werden. Das Edge-Gateway bietet Funktionalitäten wie die Aggregation von Sensordaten, die Vorverarbeitung der Daten und die Sicherung der Konnektivität zur Cloud. In der Cloud gibt es verschiedene Datenbankverwaltungssysteme, die für IoT-Anwendungen entwickelt wurden. Die Systeme können diese enormen Datenmengen für weitere Anwendungen speichern und verwalten.

- - Datenanalyse & Anwendungen: Die meisten Unternehmen können die Cloud nutzen, um die Anwendungen auszuführen, die zur Verarbeitung gerätegenerierter Daten erforderlich sind. Diese Ebene analysiert die Daten mit KI, maschinellem Lernen und grundlegenden Computertechniken, um nützliche Informationen zu generieren. Diese Daten werden verwendet, um umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen, um datengesteuerte Business Intelligence zu erschließen, Abläufe zu optimieren, mehr Kunden einzubinden, Prozesse automatisch zu steuern und Unternehmen dabei zu helfen, die beste Entscheidung auf der Grundlage der aus der Datenanalyseebene extrahierten Ergebnisse zu treffen.

Von der Datenerfassung, -übertragung, -speicherung, -berechnung und -analyse bis hin zu den Anwendungen ist die Datenspeicherung nur ein Teil des IoT-Ökosystems. Allerdings handelt es sich immer noch um eine sehr anspruchsvolle Technologie. Die Speicherlösung für IoT muss Datenintegrität, Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleisten. Darüber hinaus muss die Speicherlösung für alle Arten von Umgebungen von Endgeräten, Edge-Gateways und Rechenzentren geeignet sein.

Kritische Speichertechnologien für IoT

In den meisten Anwendungsfällen ist die Verlagerung von Daten von Endpunktgeräten zum Edge-Gateway und in die Cloud die offensichtliche Wahl. Allerdings verfügen Geräte im Allgemeinen über eine gewisse Kapazität zum Speichern und Vorverarbeiten von Daten. Bei IoT-Geräten in Produktionsstätten oder Transporteinrichtungen variieren nicht nur die Ausgabedaten, sondern auch die Quelle ist komplex. Eine schnelle Zugriffsgeschwindigkeit ist erforderlich, die Genauigkeit der gespeicherten Daten ist äußerst anspruchsvoll und die Umgebung, in der IoT-Geräte installiert werden, ist relativ rau. NAND-Flash-Speicher, der immer mehr auf dem Markt der Unterhaltungselektronik Fuß fasst, sind nach und nach zur ersten Wahl für Speicherlösungen für IoT-Geräte geworden. Allerdings gibt es an diesen Endpunkten noch viele Herausforderungen.

- - Die Umgebung ist die erste Herausforderung, wenn es um die Speicherung von IoT-Endgeräten geht. In der Automobilwelt ist Vehicle to Everything (V2X) ein perfektes Beispiel für das Konzept des IoT. Ein zukünftiges Auto muss die von all seinen Sensoren gesammelten Informationen austauschen und Informationen mit anderen Fahrzeugen, Fußgängern und der Roadside Unit (RSU) austauschen. Der Speicher im Auto muss bei extremen Temperaturen normal funktionieren. Daher ist die Zertifizierung nach AECQ-100 erforderlich. Andere Anwendungen wie die Fabrikautomation erfordern eine Zertifizierung der Stoßfestigkeit (MIL-STD 810G), um die Speicherleistung in extremen Umgebungen sicherzustellen.

- - Zuverlässigkeit ist ein entscheidender Faktor, der bei der Anwendung von Speicherlösungen in verschiedenen IoT-Anwendungen berücksichtigt werden muss. Im Allgemeinen handelt es sich bei IoT-Geräten um eingebettete Systeme, die für bestimmte Aufgaben entwickelt wurden, und nicht um Server oder PCs, die auf Skalierbarkeit und einfache Aktualisierung ausgelegt sind. Das heißt, der Lebenszyklus Ihres Speichers in den IoT-Geräten sollte länger sein als der der Produkte auf dem Verbrauchermarkt. Um eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen, bedarf es verschiedener Techniken, wie z. B. die Verwendung von NAND-Flash mit Industriequalität, die Aktivierung des Pseudo-SLC-Modus, die Auswahl hochwertiger Komponenten und fester Stücklisten sowie eine konforme Beschichtung. Tests und Validierung sind ebenfalls wesentliche Schritte zur Bereitstellung eines hochzuverlässigen Produkts, und die Einzelheiten und Qualität dieser Schritte unterscheiden sich von Lieferant zu Lieferant. Basierend auf zusätzlichen Kundenanforderungen und Anwendungen sollten auch internationale Standards wie JESD 218/219a und IEC 60068/61000/60529 berücksichtigt werden.

- - Datenintegrität ist wichtig, insbesondere für Zeitreihendaten, die für IoT-Anwendungen genau sein müssen. Telemetriedaten von Fahrzeugen erfassen; Wenn die Reihenfolge der Daten nicht vollständig ausgerichtet und korrekt ist, kann es bei der Analyse möglicherweise zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen. Technologien wie Stromausfallschutz, End-to-End-Datenschutz und ECC werden verwendet, um die Datenintegrität des Speichergeräts sicherzustellen. Erfahrung beim Entwerfen dieser Funktionen ist entscheidend für das Ergebnis.

- - Sicherheit ist das größte Problem bei der Einführung der IoT-Technologie. Vielen IoT-Geräten steht nur eine begrenzte Rechenleistung zur Verfügung. Aufgrund dieser Einschränkungen sind sie nicht in der Lage, grundlegende Sicherheitsfunktionen wie die Implementierung von Firewalls oder starken Kryptosystemen zur Verschlüsselung ihrer Daten und Kommunikation mit anderen Geräten zu nutzen. Ein Anbieter von Speicherlösungen kann Funktionen wie Schreibschutz, Sicherheitslöschung, AES-Verschlüsselung und TCG Opal2.0 implementieren, um sicherzustellen, dass die von IoT-Geräten generierten privaten Daten sicher bleiben.

Die Zukunft ist IoT

IoT-Geräte erzeugen eine beispiellose Menge wertvoller Daten, die in der Cloud, am Edge-Gateway und auf Endpunktgeräten gespeichert werden. Um Lösungen zu entwickeln, die für zahlreiche Anwendungen, Umgebungen und Anforderungen von IoT-Geräten geeignet sind, müssen Anbieter von Speicherlösungen über große Erfahrung in der Entwicklung maßgeschneiderter Produkte verfügen, um die Erwartungen ihrer Partner an Haltbarkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Leistung zu erfüllen. Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung, dem umfassendsten Produkt- und IP-Portfolio der Branche und den höchsten Investitionen in Forschung und Entwicklung aller Anbieter versorgt Phison Anwendungen und Geräte in einigen der anspruchsvollsten IoT-Umgebungen der Welt mit den innovativsten NAND-Flash-Speicherlösungen .