Własna sieć

Internet of Things w chmurze.

Wykorzystujemy lekki model oprogramowania pośredniczącego optymalnego dla połączeń maszyny z maszyną (Machine-to-Machine).

Sprzętowe, sieciowe i programo­we innowacje technologiczne napędzają tworzenie nowych rozwiązań Internetu Rzeczy IoT (ang. Internet of Things) i rozszerzają za­kres możliwych przypadków ich użycia. IoT zmienia sposób, w jaki organizacje wchodzą w interakcje z klientami, dos­tawcami, partnerami i użytkownikami. Gromadzenie, wymiana i analiza wyge­nerowanych danych odbywa się w sieci połączonych czujników, siłowników i innych urządzeń.Rozwiązania takie jak Raspberry Pi, ułatwiają szybsze i tańsze opracowywanie nowych urządzeń. Standardy sieciowe dla sieci o niedużych mocach, takie jak LoRaWAN czy Sigfox,  tworzą nowe możliwości łączenia małych urzą­dzeń w sieci. Specjalnie pod kątem sieci IoT opracowywane są nowe standardy, takie jak MQTT do wysyłania wiado­mości czy OMA Lightweight M2M do zarządzania urządzeniami. Następuje również rozwój metod przechowywania danych, ich analizy i przetwarzania informacji o zdarzeniach wobec rosną­cej skali ilości danych  generowanych w sieciach IoT. Typowe współczesne rozwiązanie IoT charakteryzuje się wykorzystaniem lekkiego protokołu  przesyłania i subskryp­cji, optymalizowanego pod kątem zasto­sowań M2M (ang.Machine-to-Machine, maszyna z maszyną), w warunkach niskiej przepustowości sieci i ograniczo­nych zasobów. Do popularnych protoko­łów połączeń, używanych w przypadku wdrożeń IoT, należy MQTT, który może być stosowany nawet z linkami sateli­tarnymi i połączeniami wdzwanianymi (choć może nie zawsze pamiętamy, jak działają). Rozwiązanie składa się z wielu urządzeń (rzeczy), używających bramy (ang. gateway) do komunikacji przez sieć do serwerów obsługujących platformę IoT, która integruje dane z IoT z danymi organizacji. Role urządzeń, bram platformy są ściśle zdefiniowane, każde oferuje określone cechy i funkcje, wymagane przez dowolne rozwiązanie IoT [1].

Uruchomienie infrastruktury IoT możemy prześledzić na przykładzie projektu Open Source Eclipse IoT, z wy­korzystaniem brokera MQTT Mosquitto (na licencji EPL/EDL) [2].

Zawartość pakietu Mosquitto Eclipse. Dla platformy UniCloud jest paczka oprogramowania gotowego do pracy tuż po rozpakowaniu [3]. Po zainstalowaniu otrzymujemy środowisko obejmujące [4]:

• pojedynczy kontener Dockera z do­ starczonym obrazem eclipse-mosquitto (latest),
• skalowanie zasobów ograniczone do ośmiu cloudletów UniCloud (odpo­wiednik 1 GB RAM / 3,2 GHz proceso­ra, z możliwością ręcznej zmiany po zainstalowaniu),
• dedykowany punkt końcowy przypi­sany do węzła brokera.

Interakcja urządzeń za pomocą protokołu MQTT. Architektura rozwiązania opiera się na modelu centralnego brokera, z którym łączą się klienty. Zastosowanie topologii subskrypcji / publikacji pozwala utrzy­mywać klienty nieświadomymi siebie nawzajem, ponieważ nie są połączone bezpośrednio przez serwer MQTT.

Każdy klient MQTT ma możliwość subskrypcji / publikacji wybranych tematów. Każda nowa wiadomość prze­chodzi przez brokera przesyłającego ją tylko do klientów z aktywną sub­skrypcją wątku. Sieć jest kontrolowana centralnie i optymalizuje przesyłanie informacji.

Wdrożenie serwera Eclipse Mosquitto MQTT w UniCloud. Najprostsza metoda wdrożenia serwera Eclipse Mosquitto MQTT w UniCloud polega na instalacji z wykorzystaniem Listy Gotowych Aplikacji [5]:

1. Logujemy się na naszym koncie Uni­Cloud [6],

2 Wybieramy pakiet Eclipse Mosquit­ to i klikamy Zainstaluj (Rysunek 3). Alternatywnie możemy zaimporto­wać manifest z repozytorium:
https://github.com/jelastic-jps/mosquitto/blob/master/manifest.jps

Aby kontynuować, naciskamy Import (Rysunek 4).

3. W otwartej ramce dopasowujemy parametry środowiska do naszych potrzeb.Wpisujemy nazwę środowiska oraz, opcjonalnie,  nazwę wyświetlaną (alias).

Po zakończeniu instalacji pojawia się okienko z informacją o pomyślnej instalacji pakietu (Rysunek 6).

Broker Eclipse Mosquitto jest już gotowy do pracy. Aby przetestować działanie Eclipse Mosquitto, potrzebujemy urządzeń sieci IoT (klient MQTT), którymi najłatwiej zarządzać jako kontenerami w osob­nym środowisku, z zainstalowanymi paczkami mosquitto-client [2] w każdym z nich. Protokoł MQTT jest uniwersalny, co oznacza możliwość skonfigurowania monitorowania i automatyzacji dla większości urządzeń.

Info:

[1] Eclipse IoT, The Three Soft ware Stacks Required for IoT Architectures, September 2016:

https://iot.eclipse.org/resources/white-papers/EclipseIoTWhitePaperThe Three Soft ware Stacks Required for IoTArchitectures.pdf

[2] Eclipse IoT, Mosquitto, An Open Source MQTT v3.1/v3.1.1 Broker:

https://mosquitto.org

[3] Jelastic, Blog: https://blog.jelastic.com/2017/09/20/eclipse-mosquitto-mqtt–for-iot-networks-in-the-cloud

[4] GitHub, Jelastic JPS Collection: https://github.com/jelastic-jps/mosquitto

[5] Baza Wiedzy UniCloud: http://pomoc.uni-cloud.pl/unicloud/srodowiska-serwery/ec-lipse-mosquitto-serwer-osobistej-siec-iot

[6] Konto UniCloud: https://app.unicloud.pl

e-mail: [email protected]