מערכות Embedded, דור הIOT והענן

אבי ורטהיימר יוני 2017

לפני שנים אחדות פרץ לתודעה המונח החדש IOT שמתיימר בכל כוחו להאפיל על המונח Embedded וביחד עימו צצו להם שירותי ענן לתחום הIOT

מידי כמה שנים, עולה לאויר מונח טכני חדש שמסביבו מתפתחת תעשיה שלמה:

כך גם היה עם המונח Embedded אשר לבש ופשט צורה, למרבה ההפתעה, כבר מזה כ40 שנה ואולי אף יותר. בשנות השבעים כבר היה בשוק רכיב CPU, 8085  היה הכינוי שלו וכדי שיעבוד צריך היה לבנות מסביבו מעגל עם רכיבי זכרון ורכיבי I/O שונים כדי שהוא יוכל לתפקד כמחשב. זה לצורך העניין היה מחשב רגיל. עוד באותה תקופה אינטל פיתחה רכיב משולב שכלל את כל מה שצריך מחשב קטן כדי לעבוד וזה CPU, זכרון אחסון וזכרון לנתונים וערוצי I/O שונים. לזה אינטל קראו Embedded Controller וכך גם היה שם של קטלוג שלהם שכלל מספר משפחות רכיבים מסוג זה. זו הייתה הפעם הראשונה שנתקלתי במונח Embedded. מאז ועד היום, עשרות חברות מיקרואלקטרוניקה פיתחו ומפתחים רכיבי מחשב משולבים וקוראים להם רכיבי Embedded אבל המונח הזה התפשט גם לעולם המחשוב האישי ש"גוייס" לתחום המערכות התעשיות וכבר בראשית שנות ה2000  מיקרוסופט אימצה גם היא את המונח Embedded למערכות הפעלה הרגילות שלה שהותאמו לעבודה בסביבה של מערכות תעשיתיות.

אם בשנות ה2000  מיקרוסופט הכריזה שמעתה מערכות ההפעלה שלה יהיו מערכות אינטרנטיות, השוק לא ממש הבין למה הכוונה ומה זו היומרנות הזו. זו הייתה תקופה שכדי להתחבר לאינטרנט היה צורך במודם חיוג שעבד בקצב איטי פי 2000 ממה שזמין היום בכל ביית וכשהתחברת, שילמת הון על כל ביט שהיית מבקש לקרוא או להוריד מהאינטרנט. אבל כבר אז היו אנשים במיקרוסופט שאמרו שבעתיד הקרוב כל אדם יהיה מחובר on line קבוע. דבר שנשמע הזוי בזמנו. ובכן, היום, בעידן הסמרטפון זה נשמע יותר כמו נבואה תנכית.

לפני שנים אחדות, הצטרף לשוק המונח החדש והוא נקרא IOT. בחיפוש באינטרנט אחר הקופירייטר של המונח לא מצאתי את התשובה, אבל אני יכול לומר שהחשיפה הראשונה שלי למושג זה היה בתערוכת Embedded World בגרמניה לפני שנים ספורות כמושג שהתנוסס ברחבי הדוכן של אינטל. חייב לומר שלא היה לי מושג על מה הם מדברים ומה זה אמור להיות אבל מאז התמונה מתחילה להתבהר.

מאז אותה תערוכה, אני לא מפסיק להתקל במונח הזה וכל חברה של רכיבי אלקטרוניקה, או מחשבים או תוכנה, כולם מציגם עצמם כחברות IOT. אפילו תערוכות מחשוב שנקראו בעבר תערוכת Embedded שינו את שמן לתערוכת IOT. כבר לא תמצא יותר מרצים או מאמרים על Embedded, כולם כבר מומחים לIOT. למעשה המונח IOT כבש ובלע לתוכו את המושג Embedded, כרוצה לומר אין היום זכות קיום למערכת Embedded אלא אם כן יש לה את היכולת להתחבר לאינטרנט ושמה מעתה לא יקרא יותר מערכת Embedded אלא מערכת IOT.

בתחילת הדרך, כל שידעו היצרנים שעליהם לכלול בפורטפוליו שלהם את המונח IOT ולהציע פונקציונליות של חיבור לאינטרנט למוצרים שלהם.

היום כבר די ברור איך הדבר יעשה ולאן יתחבר.

ישנן היום כבר עשרות חברות שמציעות שירותי ענן ומתוכן מספר חברות המציעות שירות של חיבור התקני IOT לענן ובראשן מיקרוסופט עם שירות Azure IOT HUB.

היום כבר ברור וזה נהיה גם מעין תקן דה פאקטו שעל מנת שמכשיר יחשב למכשיר שהוא IOT Ready, הוא צריך לתמוך באחד מפרוטוקולי התקשורת הבאים: HTTP, AMPQ and MQTT

במידה ומערכת הEmbedded שלך או הסנסור או ההתקן שלך לא כולל את אחד מהפרוטוקולים הללו, הוא יצטרך מתווך באמצע שידע לתרגם את פרוטוקול התקשורת של ההתקן לאחד מן השלושה. מכשיר מתווך כזה קרוי IOT Gatware שזה התקן שכבר זמין במגוון רחב של יצרני חומרה.

דוגמא קלסית של מערכת IOT  מקצה לקצה תהיה כזו שבחלק המרוחק יהיו התקנים שמחוברים ישירות או דרך gateway לענן, לשירות שבמיקרוסופט קרוי Azure IOT HUB. שירות זה יקצה כתובת גישה אינטרנטית לכל התקן. וינהל את ההתקנים, יאסוף נתונים, ישלוט על ההתקנים ויוכל להעביר נתונים הלוך וחזור לפי אופי של יישום. בתוך הענן, שירות הAzure IOT HUB, יתחבר לשירותי ענן אחרים של מיקרוסופט כגון:

·         Analytic ניתוח נתונים בזמן אמת

·         Azure DocumentDB שירות בסיס נתונים NoSQL

·         Azure Storage Blobs שירות לאחסון נתונים לא מובנים

·         Azure Power BI הפקת תובנות מהנתונים והצגת באופן גרפי

·         Azure WebApp שירות בנייה מהירה של אתרי אינטרנט מקושרי שירותי Azure

·         Azure Bing Map שירותי מיפוי גאוגרפיים והצגת המשאבים בשילוב עם מפות

·         Azure AD שירותי ניהול זהויות לגישה למשאבים

בשימוש משולב של שירותים אלו ואולי אף שירותים נוספים מתוך עשרות השירותים הזמינים בAzure Cloud, ניתן ליצור מערכת IOT מבוזרת השולטת על התקני IOT החל מכמות של יחידות בודדות ועד כמות של מליוני התקנים.