AWS Türkçe Blog

Çevresel Sürdürülebilirlik için IoT Cihazlarınızı Optimize Etme

Orijinal Makale: Link (Jonas Bürkel, AWS’te Solutions Architect)

Çevresel açıdan daha sürdürülebilir olmak için müşteriler yaygın olarak Nesnelerin İnterneti (Internet of Things – IoT) cihazlarına yöneliyor. Bu bağlantılı cihazlar operasyonel verimliliği ölçmek, anlamak ve iyileştirmek için ticari binalardan, fabrikalardan, evlerden, arabalardan ve diğer yerlerden veri toplar ve topladığı bu verileri analiz eder (Transforma Insights 2030 yılına kadar tahmini 24,1 milyar aktif IoT cihazı olacağını öngörüyor).

IoT cihazları çeşitli verimlilikler sunar. Ancak bunları kullanırken çevresel etkilerini göz önünde bulundurmak gerekir. Cihazlar üretilmeli, nakledilmeli ve kurulmalıdır. Kullanımları esnasında enerji tüketirler ve zamanı geldiğinde de imha edilmelidirler. Ayrıca bakımları zordur; bir uzmanın sorunları teşhis etmek ve güncellemek için cihaza fiziksel olarak erişmesi gerekebilir. Bu, özellikle daha küçük ve daha ucuz cihazlar için geçerlidir, çünkü genişletilmiş cihaz desteği ve devam eden geliştirmeler genellikle ekonomik olarak uygun değildir ve bu da daha sık cihaz değişimine neden olur.

IoT ile operasyonel verimlilik zorluklarının üstesinden gelmek için bir çözüm tasarlarken cihazların çevresel sürdürülebilirlik üzerindeki etkisini göz önünde bulundurmalısınız. Karbon ayak izini en aza indirmek için uygulamaya aldığınız cihazların etkisi hakkında eleştirel düşünün. Bu yazımızda bir IoT cihazının yaşam döngüsü süresince karbon ayak izini etkileyen cihaz özelliklerini ele alacak ve size daha sürdürülebilir bir operasyon için Amazon Web Services (AWS) IoT hizmetlerinin nasıl yardımcı olabileceğini göstereceğiz.

Yalın, verimli ve dayanıklı cihazlar için mimari tasarlayın

Peki hangi cihaz özellikleri çevresel etkiyi en aza indirmeye katkıda bulunur?

  • Yalın cihazlar (Lean devices), işlerini yapmak için doğru miktarda kaynak kullanır. Daha az kaynak kullanacak şekilde tasarlanırlar, donatılırlar ve üretilirler, bu da üretim ve bertaraf etme etkilerinin yanı sıra enerji tüketimini de azaltır. Örneğin, akıllı telefonlar gibi elektronik cihazlar, bileşenlerinde nadiren toprak metalleri kullanır. Bu malzemeler çıkarıldığında ve atıldığında çevreyi etkiler. Tasarımınızda kullanılan bu malzemelerin miktarını azaltarak daha sürdürülebilir olmaya doğru ilerleyebilirsiniz.
  • Verimli cihazlar (Efficient devices), güncel ve güvenli yazılımlar ile kod ve veri işlemeye yönelik geliştirmeler kullanarak operasyonel etkilerini azaltır.
  • Dayanıklı cihazlar (Durable devices), uzun süre sahada kalır ve yine de amaçlanan işlevi ve değeri sağlar. Değişen iş gereksinimlerine uyum sağlayabilirler ve operasyonel başarısızlıktan kurtulabilirler. Cihaz ne kadar uzun süre çalışırsa, karbon ayak izi o kadar düşük olur. Bunun nedeni cihaz imalatı, nakliyesi, kurulumu ve imhasının nispeten daha az çaba gerektirmesidir.

Özetle, mümkün olduğunca uzun süre iş değeri sağlamak için kaynakları verimli kullanan cihazları devreye alın. Gereksinimleriniz için doğru ödünleşimi (tradeoff) bulmak, operasyonel verimliliği artırmanıza ve aynı zamanda çevresel sürdürülebilirlik konusundaki faydanızı en üst düzeye çıkarmanıza olanak tanıyacaktır.

Üst düzey sürdürülebilir IoT mimarisi

Şekil 1 sürdürülebilir cihaz özelliklerini destekleyen yapı taşlarını göstermektedir. Başlıca yetenekleri şunlardır:

  • Uzaktan cihaz yönetimini etkinleştirme
  • Havadan güncellemelere (over-the air – OTA) izin verme
  • Durağan ve aktarım halindeki cihazların ve verilerin güvenliğini sağlarken daha fazla işleme özelliklerine erişmek için bulut hizmetleriyle entegrasyon

Şekil 1. Sürdürülebilir IoT cihazları için genel mimari

AWS IoT Core ve AWS IoT Greengrass’ı mimarinize tanıtın

En azından kısmen birbirine bağlı bir ortamınız olduğunu varsayarsak, Şekil 1’de özetlenen yetenekler başlıca iki AWS IoT hizmeti kullanılarak elde edilebilir:

  • AWS IoT Core, bağlı cihazların bulut uygulamaları ve diğer cihazlarla kolay ve güvenli bir şekilde etkileşim kurmasını sağlayan, yönetilen bir bulut platformudur.
  • AWS IoT Greengrass, cihaz yazılımı oluşturmanıza, dağıtmanıza ve yönetmenize yardımcı olan bir IoT açık kaynaklı uç çalışma zamanı ve bulut hizmetidir.

Şekil 2, Şekil 1’de tanıtılan yapı taşlarının AWS IoT hizmetlerine nasıl çevrildiğini gösterir.

Şekil 2. Sürdürülebilir IoT cihazları için AWS mimarisi

AWS IoT Core ile IoT cihazlarınızı yalınlık ve verimlilik için optimize edin

AWS IoT Core, IoT cihazlarını diğer cihazlarla ve bulutla güvenli bir şekilde entegre eder. Cihazların, cihaz iletişim protokollerini kullanarak buluttaki verileri yayınlamasına ve bunlara katkıda bulunmasına olanak tanır. Bu işlevi ek hizmetlerle entegre edilebilen, olaya dayalı veri işleme akışları oluşturmak için kullanabilirsiniz. Örneğin, makine öğrenimi çıkarımları çalıştırabilir, analiz gerçekleştirebilir veya AWS’te çalışan uygulamalarla etkileşimde bulunabilirsiniz.

2019’da yayınlanan 451 Araştırma raporuna göre, AWS, ankete katılan ABD kurumsal veri merkezlerinin ortalamasına kıyasla %88 daha düşük karbon ayak izi ile aynı bilgi işlem görevini gerçekleştirebiliyor. Bu karbon azaltımının üçte ikisinden fazlası daha verimli sunuculara ve daha yüksek sunucu kullanımına bağlanabilir. 2021’de 451 Research, Asya Pasifik ve Avrupa‘daki veri merkezleri için benzer raporlar yayınladı.

AWS IoT Core, bu daha yüksek kullanım ve verimliliği uç cihazlara aşağıdaki şekillerde sunuyor:

  • Gecikme süresi açısından kritik olmayan, yoğun kaynak gerektiren görevler yönetilen hizmetleri kullanabilecekleri ve kullanılmadıklarında hizmet dışı bırakılabilecekleri bulutta çalıştırılabilir.
  • IoT cihazlarında daha az kod olması bakım çabalarını ve saldırı yüzeyini azaltırken, verimlilik için yazılım bileşenleri tasarlamayı da kolaylaştırır.
  • Güvenlik açısından AWS IoT Core, bulutla veri alışverişini merkezi bir yerde korur ve yönetir. AWS IoT ile etkileşim kurmak için bağlı her cihazın kimlik bilgilerine sahip olması gerekir. AWS IoT’ye gelen ve giden tüm trafik, Aktarım Katmanı Güvenliği (TLS) karşılıklı kimlik doğrulama protokolleri kullanılarak güvenli bir şekilde gönderilir. AWS IoT Device Defender gibi hizmetler, anormal davranışları tespit etmek ve güvenlik risklerini azaltmak için AWS IoT’deki bağlı cihaz filolarını ve bulut kaynaklarını analiz etmek, denetlemek ve izlemek için kullanılabilir.

Müşteri Uygulaması:
Bir Nordik enerji girişimi olan Tibber, müşterilerinin gerçek zamanlı enerji kullanımı hakkında ayda milyarlarca mesajı güvenli bir şekilde değiş tokuş etmek, verileri toplamak ve merkezi olarak analiz etmek için AWS IoT Core’u kullanıyor. Bu, ölçeklenebilir ve daha sürdürülebilir veri işleme yeteneklerine erişim kazanırken akıllı cihazlarını yalın ve verimli tutmalarını sağlıyor.

AWS IoT Greengrass ile cihazın dayanıklılığını ve uzun ömürlü olmasını sağlayın

Sensörler ile etkileşim veya gecikmeye hassas veri işlemi gibi görevler yerel kalmalıdır. Bir uç çalışma zamanı ve bulut hizmeti olan AWS IoT Greengrass, cihazları ve cihaz yazılımını güvenli bir şekilde yöneterek uzaktan bakım ve güvenli OTA güncellemeleri sağlar. IoT cihazlarını güvenli bir şekilde kaydeden, organize eden, izleyen ve yöneten AWS IoT Core ve AWS IoT Device Management‘ın yeteneklerini geliştirir ve genişletir.

AWS IoT Greengrass, çevrimdışı yetenekler sunar ve Greengrass çekirdek cihazlarında iş mantığının tanımını ve dağıtımını basitleştirir. Bu, AWS IoT Greengrass Core yazılımının yanı sıra bu iş mantığının OTA güncellemelerine de izin verir.

Bu, cihaz üreticilerinin geçmişte yaptıklarından tamamen farklı bir yaklaşımdır. Cihazların artık tüm kodu değişmez tek bir amaç için çalıştıracak şekilde tasarlanmasına gerek yok. Bunun yerine gelecekteki olası kullanım durumları için esnek olacak şekilde oluşturulabilirler, bu da iş mantığının dinamik olarak ayarlanabilmesini, sürdürülmesini ve gerektiğinde uzaktan sorun giderilebilmesini sağlar.

AWS IoT Greengrass bunu bileşenleri kullanarak yapar. Bileşenler daha sonra AWS IoT aracılığıyla dağıtılan ve yönetilen bir cihazda çalıştıracağınız uygulamaları, çalışma zamanı yükleyicilerini, kitaplıkları veya herhangi bir kodu temsil edebilir. AWS tarafından sağlanan birden çok bileşen ve yakın zamanda piyasaya sürülen Greengrass Yazılım Kataloğu, uç çalışma zamanının varsayılan özelliklerini genişletir. Örneğin, güvenli tünel oluşturma bileşeni, daha sonra SSH üzerinden uzaktan yardım ve sorun giderme için kullanılabilen, kısıtlı güvenlik duvarlarının arkasındaki Greengrass çekirdek cihazı ile güvenli çift yönlü iletişim kurar.

Sonuç

Tarihsel olarak IoT cihazları önceden tanımlanmış bir amaca istikrarlı ve güvenilir bir şekilde hizmet edecek şekilde tasarlanmış ve en yüksek kaynak kullanımı için donatılmıştır. Ancak bu yazıda tartışıldığı gibi cihazların sürdürülebilir olması için artık yalın, verimli ve dayanıklı olması gerekiyor. Bir kez üretilmeli, sevk edilmeli ve kurulmalıdır. Sonrasında, uzun süre esnek bir şekilde kullanılabilecek olmaları gerekir. Bu sayede daha az enerji tüketeceklerdir. Daha az kaynak ayak izi olan ve daha verimli yazılımlar, kuruluşların operasyonel verimliliği artırmalarına ve aynı zamanda cihazların yaşam döngüleri boyunca karbon ayak izini en aza indirerek emisyonlar üzerindeki olumlu etkilerini tam olarak gerçekleştirmelerine olanak tanır.

Başlamaya hazır mısın? Çevresel sürdürülebilirlik ve AWS IoT konuları hakkında bilgi kazanın. IoT tabanlı çözümünüzü tasarlarken yukarıda bahsettiğimiz cihaz özelliklerini göz önünde bulundurun. AWS Well-Architected Framework‘ün Sürdürülebilirlik Sütunu‘nda açıklanan en iyi sürdürülebilirlik uygulamalarını takip edin.

İlgili bilgi