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Wie AWS IoT funktioniert
AWS IoT bietet Cloud-Dienste und Geräteunterstützung, mit denen Sie IoT-Lösungen implementieren können. AWS bietet viele Cloud-Dienste zur Unterstützung IoT-basierter Anwendungen. Damit Sie verstehen, wo Sie anfangen sollen, bietet dieser Abschnitt ein Diagramm und eine Definition der wichtigsten Konzepte, um Sie in das IoT-Universum einzuführen.
Das IoT-Universum
Im Allgemeinen besteht das Internet der Dinge (IoT) aus den in diesem Diagramm gezeigten Schlüsselkomponenten.
Apps
Apps bieten Endbenutzern Zugriff auf IoT-Geräte und die Funktionen, die von den Cloud-Diensten bereitgestellt werden, mit denen diese Geräte verbunden sind.
Cloud-Dienste
Cloud-Dienste sind verteilte, groß angelegte Datenspeicher- und Verarbeitungsdienste, die mit dem Internet verbunden sind. Beispiele sind unter anderem:
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IoT-Verbindungs- und Verwaltungsdienste
AWS IoT ist ein Beispiel für einen IoT-Verbindungs- und Verwaltungsdienst.
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Rechendienste wie Amazon Elastic Compute Cloud und AWS Lambda
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Datenbankdienste wie Amazon DynamoDB.
Kommunikation
Geräte kommunizieren mithilfe verschiedener Technologien und Protokolle mit Cloud-Diensten. Beispiele sind unter anderem:
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Wi-Fi/Breitband-Internet
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Breitband-Mobilfunkdaten
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Schmalband-Mobilfunkdaten
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Wide Area Network (LoRaWAN) mit großer Reichweite
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Proprietäre HF-Kommunikation
Geräte
Ein Gerät ist eine Art von Hardware, die Schnittstellen und Kommunikation verwaltet. Geräte befinden sich normalerweise in unmittelbarer Nähe der realen Schnittstellen, die sie überwachen und steuern. Geräte können Rechen- und Speicherressourcen wie Mikrocontroller, CPUs und Speicher enthalten. Beispiele sind unter anderem:
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Raspberry Pi
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Arduino
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Assistenten für Sprachschnittstellen
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LoRaWAN und Geräte
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Amazon-Sidewalk-Geräte
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Maßgeschneiderte IoT-Geräte
Schnittstellen
Eine Schnittstelle ist eine Komponente, die ein Gerät mit der physischen Welt verbindet.
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Benutzeroberflächen
Komponenten, mit denen Geräte und Benutzer miteinander kommunizieren können.
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Eingangsschnittstellen
Ermöglichen Sie einem Benutzer die Kommunikation mit einem Gerät
Beispiele: Tastatur, Knopf
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Eingangsschnittstellen
Ermöglichen Sie einem Benutzer die Kommunikation mit einem Gerät
Beispiele: alphanumerisches Display, grafisches Display, Kontrollleuchte, Alarmglocke
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Sensoren
Eingabekomponenten, die etwas in der Außenwelt so messen oder wahrnehmen, dass ein Gerät es versteht. Beispiele sind unter anderem:
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Temperatursensor (wandelt die Temperatur in ein analoges oder digitales Signal um)
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Feuchtigkeitssensor (wandelt die relative Luftfeuchtigkeit in ein analoges oder digitales Signal um)
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Analog-Digital-Wandler (wandelt eine analoge Spannung in einen numerischen Wert um)
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Ultraschall-Entfernungsmessgerät (wandelt eine Entfernung in einen numerischen Wert um)
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Optischer Sensor (wandelt eine Lichtstärke in einen numerischen Wert um)
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Kamera (wandelt Bilddaten in digitale Daten um)
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Aktuator
Ausgabekomponenten, mit denen das Gerät etwas in der Außenwelt steuern kann. Beispiele sind unter anderem:
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Schrittmotoren (wandeln elektrische Signale in Bewegung um)
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Relais (steuern hohe elektrische Spannungen und Ströme)
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AWS IoT Dienstleistungen im Überblick
AWS IoT Stellt im IoT-Universum die Dienste bereit, die die Geräte unterstützen, die mit der Welt interagieren, und die Daten, die zwischen ihnen ausgetauscht werden, und AWS IoT. AWS IoT besteht aus den in dieser Abbildung gezeigten Diensten zur Unterstützung Ihrer IoT-Lösung.
AWS IoT Gerätesoftware
AWS IoT stellt diese Software zur Unterstützung Ihrer IoT-Geräte bereit.
- AWS IoT Geräte-SDKs
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Die AWS IoT Geräte- und Mobil-SDKs helfen Ihnen dabei, Ihre Geräte effizient mit zu verbinden. AWS IoT Die AWS IoT Geräte- und Mobile-SDKs enthalten Open-Source-Bibliotheken, Entwicklerhandbücher mit Beispielen und Portierungsleitfäden, sodass Sie innovative IoT-Produkte oder -Lösungen auf den Hardwareplattformen Ihrer Wahl entwickeln können.
- AWS IoT Device Tester
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AWS IoT Device Testerfür FreeRTOS und AWS IoT Greengrass ist ein Testautomatisierungstool für Mikrocontroller. AWS IoT Device Tester testet Ihr Gerät, um festzustellen, ob es FreeRTOS oder oder Dienste ausführen kann AWS IoT Greengrass und ob es mit Diensten zusammenarbeitet. AWS IoT
- AWS IoT ExpressLink
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AWS IoT ExpressLink unterstützt eine Reihe von Hardwaremodulen, die von Partnern entwickelt und angeboten werden.AWS
Zu den Konnektivitätsmodulen gehört AWS validierte Software, mit der Sie Geräte schneller und einfacher mit der Cloud verbinden und problemlos in eine Reihe von AWS Diensten integrieren können. Weitere Informationen finden Sie auf der AWS IoT ExpressLink Übersichtsseite oder im AWS IoT ExpressLink Programmierhandbuch. - AWS IoT Greengrass
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AWS IoT Greengrasserstreckt sich AWS IoT auf Edge-Geräte, sodass diese lokal auf die von ihnen generierten Daten reagieren, Vorhersagen auf der Grundlage von Modellen für maschinelles Lernen treffen und Gerätedaten filtern und aggregieren können. AWS IoT Greengrass ermöglicht es Ihren Geräten, Daten näher am Ort ihrer Entstehung zu sammeln und zu analysieren, selbstständig auf lokale Ereignisse zu reagieren und sicher mit anderen Geräten im lokalen Netzwerk zu kommunizieren. Sie können Edge-Anwendungen mithilfe von vorgefertigten Softwaremodulen, sogenannten Komponenten, erstellen, mit denen Sie Ihre Edge-Geräte mit AWS Diensten oder Diensten von Drittanbietern verbinden können. AWS IoT Greengrass
- FreeRTOS
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FreeRTOS ist ein Open-Source-Echtzeitbetriebssystem für Mikrocontroller, mit dem Sie kleine Edge-Geräte mit geringem Stromverbrauch in Ihre IoT-Lösung integrieren können. FreeRTOS umfasst einen Kernel und eine wachsende Anzahl von Softwarebibliotheken, die viele Anwendungen unterstützen. FreeRTOS-Systeme können kleine Geräte mit geringem Stromverbrauch sicher mit AWS IoT verbinden und leistungsstärkere Edge-Geräte unterstützen, die AWS IoT Greengrass ausführen.
AWS IoT Dienste steuern
Connect zu den folgenden AWS IoT Diensten her, um die Geräte in Ihrer IoT-Lösung zu verwalten.
- AWS IoT Core
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AWS IoT Coreist ein verwalteter Cloud-Dienst, der es verbundenen Geräten ermöglicht, sicher mit Cloud-Anwendungen und anderen Geräten zu interagieren. AWS IoT Core kann viele Geräte und Nachrichten unterstützen und diese Nachrichten verarbeiten und an AWS IoT Endpunkte und andere Geräte weiterleiten. Mit AWS IoT Core können Ihre Anwendungen mit all Ihren Geräten interagieren, auch wenn sie nicht verbunden sind.
- AWS IoT Core Geräteberater
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AWS IoT Core Device Advisor ist eine cloudbasierte, vollständig verwaltete Testfunktion zur Validierung von IoT-Geräten während der Entwicklung von Gerätesoftware. Device Advisor bietet vorgefertigte Tests, mit denen Sie IoT-Geräte auf zuverlässige und sichere Konnektivität überprüfen können AWS IoT Core, bevor Sie Geräte in der Produktion einsetzen.
- AWS IoT Device Defender
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AWS IoT Device Defender hilft Ihnen, Ihre IoT-Geräteflotte zu schützen. AWS IoT Device Defender überprüft Ihre IoT-Konfigurationen kontinuierlich, um sicherzustellen, dass sie nicht von den bewährten Sicherheitsmethoden abweichen. AWS IoT Device Defender sendet eine Warnung, wenn es Lücken in Ihrer IoT-Konfiguration erkennt, die ein Sicherheitsrisiko darstellen könnten, z. B. wenn Identitätszertifikate von mehreren Geräten gemeinsam genutzt werden oder wenn ein Gerät mit einem widerrufenen Identitätszertifikat versucht, eine Verbindung herzustellen. AWS IoT Core
- AWS IoT Geräteverwaltung
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AWS IoT Mithilfe der Geräteverwaltungsdienste können Sie die Vielzahl der verbundenen Geräte, aus denen sich Ihre Geräteflotten zusammensetzen, verfolgen, überwachen und verwalten. AWS IoT Mithilfe von Geräteverwaltungsdiensten können Sie sicherstellen, dass Ihre IoT-Geräte nach ihrer Bereitstellung ordnungsgemäß und sicher funktionieren. Sie bieten auch sicheres Tunneling für den Zugriff auf Ihre Geräte, die Überwachung ihres Zustands, die Erkennung und Behebung von Problemen aus der Ferne sowie Dienste zur Verwaltung von Gerätesoftware- und Firmware-Updates.
AWS IoT Datendienste
Analysieren Sie die Daten von den Geräten in Ihrer IoT-Lösung und ergreifen Sie geeignete Maßnahmen, indem Sie die folgenden AWS IoT Dienste nutzen.
- Amazon Kinesis Video Streams
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Mit Amazon Kinesis Video Streams können Sie Live-Videos von Geräten in die AWS Cloud streamen, wo sie dauerhaft gespeichert, verschlüsselt und indexiert werden, sodass Sie über APIs auf Ihre Daten zugreifen können. easy-to-use Sie können mit Amazon Kinesis Video Streams enorme Mengen an Live-Videodaten aus Millionen von Quellen erfassen, darunter Smartphones, Sicherheitskameras, Webcams sowie Kameras in Fahrzeugen, Drohnen und anderen Geräten. Amazon Kinesis Video Streams ermöglicht Ihnen die Wiedergabe von Videos zur Live- und On-Demand-Ansicht und die schnelle Erstellung von Anwendungen, die durch die Integration mit Amazon Rekognition Video und Bibliotheken für ML-Frameworks die Vorteile von Computer Vision und Videoanalysen nutzen. Sie können außer Videodaten auch andere zeitlich serialisierte Daten senden, wie beispielsweise Audiodaten, Wärmebilder, Tiefendaten, RADAR-Daten usw.
- Amazon Kinesis Video Streams mit WebRTC
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Amazon Kinesis Video Streams mit WebRTC bietet eine standardkonforme WebRTC-Implementierung als vollständig verwaltete Funktion. Sie können Amazon Kinesis Video Streams mit WebRTC verwenden, um Medien sicher live zu streamen oder bidirektionale Audio- oder Videointeraktionen zwischen beliebigen Kamera-IoT-Geräten und WebRTC-kompatiblen Mobil- oder Webplayern durchzuführen. Da es sich um eine vollständig verwaltete Funktion handelt, müssen Sie keine WebRTC-bezogene Cloud-Infrastruktur wie Signal- oder Media-Relay-Server aufbauen, betreiben oder skalieren, um Medien sicher über Anwendungen und Geräte zu streamen. Mit Amazon Kinesis Video Streams mit WebRTC können Sie auf einfache Weise Anwendungen für peer-to-peer Live-Medienstreaming oder Audio- oder Videointeraktivität in Echtzeit zwischen Kamera-IoT-Geräten, Webbrowsern und Mobilgeräten für eine Vielzahl von Anwendungsfällen erstellen.
- AWS IoT Analytik
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AWS IoT Mit Analytics können Sie anspruchsvolle Analysen für riesige Mengen unstrukturierter IoT-Daten effizient ausführen und operationalisieren. AWS IoT Analytics automatisiert jeden schwierigen Schritt, der zur Analyse von Daten von IoT-Geräten erforderlich ist. AWS IoT Analytics filtert, transformiert und reichert IoT-Daten an, bevor sie zur Analyse in einem Zeitreihendatenspeicher gespeichert werden. Sie können Ihre Daten analysieren, indem Sie einmalige oder geplante Abfragen mit dem integrierten SQL-Abfrage-Engine oder maschinellem Lernen ausführen.
- AWS IoT Events
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AWS IoT Events erkennt Ereignisse von IoT-Sensoren und -Anwendungen und reagiert darauf. Ereignisse sind Datenmuster, die kompliziertere Umstände als erwartet identifizieren, z. B. Bewegungsmelder, die Bewegungssignale verwenden, um Lichter und Sicherheitskameras zu aktivieren. AWS IoT Events überwacht kontinuierlich Daten von mehreren IoT-Sensoren und -Anwendungen und lässt sich in andere Dienste wie IoT AWS IoT Core SiteWise, DynamoDB und andere integrieren, um eine Früherkennung und einzigartige Einblicke zu ermöglichen.
- AWS IoT FleetWise
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AWS IoT FleetWiseist ein verwalteter Dienst, mit dem Sie Fahrzeugdaten nahezu in Echtzeit sammeln und in die Cloud übertragen können. Damit AWS IoT FleetWise können Sie auf einfache Weise Daten von Fahrzeugen sammeln und organisieren, die unterschiedliche Protokolle und Datenformate verwenden. AWS IoT FleetWise hilft dabei, Nachrichten auf niedriger Ebene in menschenlesbare Werte umzuwandeln und das Datenformat in der Cloud für Datenanalysen zu standardisieren. Sie können auch Datenerfassungsschemata definieren, um zu kontrollieren, welche Daten in Fahrzeugen gesammelt und wann sie in die Cloud übertragen werden sollen.
- AWS IoT SiteWise
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AWS IoT SiteWisesammelt, speichert, organisiert und überwacht Daten, die von Industrieanlagen über MQTT-Nachrichten oder APIs übertragen werden, in großem Umfang, indem Software bereitgestellt wird, die auf einem Gateway in Ihren Einrichtungen ausgeführt wird. Das Gateway stellt eine sichere Verbindung zu Ihren lokalen Datenservern her und automatisiert den Prozess der Erfassung und Organisation der Daten sowie deren Übertragung an die Cloud. AWS
- AWS IoT TwinMaker
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AWS IoT TwinMakererstellt betriebsbereite digitale Zwillinge aus physischen und digitalen Systemen. AWS IoT TwinMaker erstellt digitale Visualisierungen mithilfe von Messungen und Analysen aus einer Vielzahl von realen Sensoren, Kameras und Unternehmensanwendungen, damit Sie den Überblick über Ihre physische Fabrik, Ihr Gebäude oder Ihre Industrieanlage behalten. Sie können reale Daten verwenden, um den Betrieb zu überwachen, Fehler zu diagnostizieren und zu korrigieren und den Betrieb zu optimieren.
AWS IoT Core Dienstleistungen
AWS IoT Core stellt die Dienste bereit, die Ihre IoT-Geräte mit der AWS Cloud verbinden, sodass andere Cloud-Dienste und -Anwendungen mit Ihren mit dem Internet verbundenen Geräten interagieren können.
Im nächsten Abschnitt werden die einzelnen in der Abbildung gezeigten AWS IoT Core Dienste beschrieben.
AWS IoT Core Messaging-Dienste
Die AWS IoT Core Konnektivitätsdienste bieten eine sichere Kommunikation mit den IoT-Geräten und verwalten die Nachrichten, die zwischen ihnen und übertragen AWS IoT werden.
- Device Gateway
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Ermöglicht Geräten die sichere und effiziente Kommunikation mit AWS IoT. Die Gerätekommunikation wird durch sichere Protokolle gesichert, die X.509-Zertifikate verwenden.
- Message Broker
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Bietet einen sicheren Mechanismus für Geräte und AWS IoT Anwendungen, um Nachrichten voneinander zu veröffentlichen und zu empfangen. Sie können entweder das MQTT-Protokoll direkt oder MQTT-Over WebSocket zum Veröffentlichen und Abonnieren verwenden. Weitere Informationen zu von AWS IoT unterstützten Protokollen und Ports finden Sie unter Gerätekommunikationsprotokolle. Geräte und Clients können auch die HTTP-REST-Schnittstelle verwenden, um Daten im Message Broker zu veröffentlichen.
Der Message Broker verteilt Gerätedaten an Geräte, die ihn abonniert haben, und an andere AWS IoT Core Dienste wie den Device Shadow-Dienst und die Rules Engine.
- AWS IoT Core für WAN LoRa
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AWS IoT Core for LoRa WAN ermöglicht die Einrichtung eines privaten LoRa WAN-Netzwerks, indem Sie Ihre LoRa WAN-Geräte und -Gateways miteinander verbinden, AWS ohne dass ein LoRa WAN-Netzwerkserver (LNS) entwickelt und betrieben werden muss. Von LoRa WAN-Geräten empfangene Nachrichten werden an die Rules Engine gesendet, wo sie formatiert und an andere Dienste gesendet werden können. AWS IoT
- Regeln-Engine
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Der Rules Engine verbindet Daten vom Message Broker mit anderen AWS IoT -Diensten zur Speicherung und weiteren Verarbeitung. Sie können beispielsweise eine DynamoDB-Tabelle einfügen, aktualisieren oder abfragen oder eine Lambda-Funktion aufrufen, die auf einem Ausdruck basiert, den Sie im Rules Engine definiert haben. Sie können eine SQL-basierte Sprache verwenden, um Daten aus Nachrichten-Payloads auszuwählen, zu verarbeiten und an sonstige Services wie Amazon Simple Storage Service (Amazon S3), Amazon DynamoDB und AWS Lambda zu senden. Sie können den Message Broker auch verwenden, um Nachrichten erneut an weitere Abonnenten zu senden. Weitere Informationen finden Sie unter Regeln für AWS IoT.
AWS IoT Core Dienste steuern
Die AWS IoT Core Kontrolldienste bieten Funktionen zur Gerätesicherheit, Verwaltung und Registrierung.
- Benutzerdefinierter Authentifizierungsservice
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Sie können Genehmiger definieren, mit denen Sie Ihre eigene Authentifizierungs- und Autorisierungsstrategie unter Verwendung eines benutzerdefinierten Authentifizierungsservice und einer Lambda-Funktion verwalten können. Benutzerdefinierte Autorisierer ermöglichen die Authentifizierung Ihrer Geräte und AWS IoT die Autorisierung von Vorgängen mithilfe von Bearer-Token-Authentifizierungs- und Autorisierungsstrategien.
Sie können unterschiedliche Autorisierungsstrategien implementieren, z. B. JSON-Web-Verifizierung (JWT) und OAuth-Anbieter-Callout. Sie müssen Richtliniendokumente zurücksenden, die vom Gerätegateway zur Autorisierung von MQTT-Vorgängen verwendet werden. Weitere Informationen finden Sie unter Benutzerspezifische Authentifizierung und Autorisierung.
- Service zur Gerätebereitstellung
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Ermöglicht die Bereitstellung von Geräten mithilfe einer Vorlage, die die für Ihr Gerät erforderlichen Ressourcen beschreibt: ein Dingobjekt, ein Zertifikat und eine oder mehrere Richtlinien. Ein Dingobjekt ist ein Eintrag in der Registrierung, der Attribute zur Beschreibung eines Geräts enthält. Geräte verwenden Zertifikate zur Authentifizierung. AWS IoT Richtlinien bestimmen, welche Vorgänge ein Gerät in AWS IoT ausführen kann.
Die Vorlagen enthalten Variablen, die durch Werte in einem Wörterbuch (Map) ersetzt werden. Sie können mit derselben Vorlage mehrere Geräte bereitstellen, indem Sie einfach verschiedene Werte für die Vorlagenvariablen im Wörterbuch übergeben. Weitere Informationen finden Sie unter Gerätebereitstellung.
- Gruppen-Registry
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Mithilfe von Gruppen können Sie verschiedene Geräte gleichzeitig verwalten, indem Sie sie in Gruppen zusammenfassen. Gruppen können wiederum Gruppen enthalten – so können Sie eine Gruppenhierarchie aufbauen. Jede Aktion, die Sie an einer übergeordneten Gruppe ausführen, gilt auch für die untergeordneten Gruppen. Dieselbe Aktion gilt auch für alle Geräte in der übergeordneten Gruppe und für alle Geräte in den untergeordneten Gruppen. Berechtigungen für eine Gruppe gelten für alle Geräte in der Gruppe und in sämtlichen untergeordneten Gruppen. Weitere Informationen finden Sie unter Geräte verwalten mit AWS IoT.
- Jobs-Service
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Ermöglicht die Definition einer Reihe von Remote-Operationen, die an ein oder mehrere mit AWS IoT verbundene Geräte gesendet und dort ausgeführt werden. Sie können beispielsweise einen Auftrag definieren, der eine Reihe von Geräten anweist, Anwendungs- oder Firmware-Updates herunterzuladen und zu installieren, einen Neustart vorzunehmen, die Zertifikate zu rotieren oder Remote-Fehlerbehebungsvorgänge auszuführen.
Zum Erstellen eines Auftrags geben Sie eine Beschreibung der Remote-Operationen sowie eine Liste von Zielen an, die diese ausführen sollen. Bei den Zielen kann es sich um einzelne Geräte und/oder Gruppen handeln. Weitere Informationen finden Sie unter Aufträge.
- Registrierung
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Organisiert die Ressourcen, die jedem Gerät in der AWS Cloud zugeordnet sind. Sie registrieren Ihre Geräte und weisen jedem bis zu drei benutzerdefinierte Attribute zu. Um Geräte besser verwalten und Fehler beheben zu können, können Sie jedem Gerät Zertifikate und MQTT-Client-IDs zuordnen. Weitere Informationen finden Sie unter Geräte verwalten mit AWS IoT.
- Sicherheits- und Identitätsservice
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Bietet gemeinsame Verantwortung für die Sicherheit in der AWS Cloud. Ihre Geräte müssen ihre Anmeldeinformationen sicher aufbewahren, damit Daten sicher an den Message Broker gesendet werden können. Message Broker und Rules Engine verwenden AWS-Sicherheitsfunktionen, um Daten sicher an Geräte oder sonstige AWS -Dienste zu senden. Weitere Informationen finden Sie unter Authentifizierung.
AWS IoT Core Datendienste
Die AWS IoT Core Datendienste helfen Ihren IoT-Lösungen dabei, auch mit Geräten, die nicht immer verbunden sind, ein zuverlässiges Anwendungserlebnis zu bieten.
- Geräteschatten
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Ein JSON-Dokument, das dazu verwendet wird, um aktuelle Statusinformationen für ein Gerät zu speichern und abzurufen.
- Geräteschatten-Service
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Der Geräteschatten-Dienst behält den Status eines Geräts bei, sodass Anwendungen mit einem Gerät kommunizieren können – unabhängig davon, ob das Gerät online ist oder nicht. Wenn ein Gerät offline ist, verwaltet der Geräteschatten-Dienst seine Daten für verbundene Anwendungen. Wenn das Gerät wieder eine Verbindung herstellt, synchronisiert es seinen Status mit dem seines Schattens im Geräteschatten-Dienst. Außerdem können Ihre Geräte ihren aktuellen Status zur Verwendung durch Anwendungen oder andere Geräte veröffentlichen. Weitere Informationen finden Sie unter AWS IoT Geräteschatten-Service.
AWS IoT Core Support-Service
- Amazon Sidewalk-Integration für AWS IoT Core
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Amazon Sidewalk
ist ein gemeinsam genutztes Netzwerk, das die Konnektivitätsoptionen verbessert, damit Geräte besser zusammenarbeiten können. Amazon Sidewalk unterstützt eine Vielzahl von Kundengeräten, z. B. Geräte zur Ortung von Haustieren oder Wertsachen, Geräte, die Smart-Home-Sicherheit und Lichtsteuerung bieten, und Geräte, die Ferndiagnosen für Geräte und Werkzeuge ermöglichen. Amazon Sidewalk Integration for AWS IoT Core ermöglicht es Geräteherstellern, ihre Sidewalk-Geräteflotte zur AWS IoT Cloud hinzuzufügen. Weitere Informationen finden Sie unter AWS IoT Core für Amazon Sidewalk.