Edge Computing pour l'IoT avec Open Source

Plan de Formation :

Durée Totale : 8 semaines (40 heures)

• Sessions hebdomadaires : 2 sessions de 2 heures chacune

• Labs & Hands-on : 4 heures par semaine

Semaine 1 : Introduction à l'Edge Computing et à l'IoT

Session 1 : Concepts de Base de l'Edge Computing et de l'IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Comprendre les concepts fondamentaux de l'Edge Computing et de l'IoT.

  • Identifier les avantages de l'Edge Computing dans les solutions IoT.

• Contenu :

  • Introduction à l'Edge Computing : Définition, Avantages, et Cas d'utilisation.

  • Principes de base de l'IoT : Architecture, Capteurs, Actuateurs.

  • Relation entre l'Edge Computing et l'IoT : Avantages pour la latence, la bande passante, la sécurité.

• Hands-on :

  • Installation d'un environnement de développement Linux (ex: Ubuntu) pour le développement Edge.

  • Installation d'outils de base : Docker, Git, Node.js, Python.

Session 2 : Présentation des Technologies Open Source pour l'Edge Computing et l'IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Explorer les technologies open source utilisées pour l'Edge Computing et l'IoT.

  • Comprendre l'importance des solutions open source dans la gestion des dispositifs IoT au bord.

• Contenu :

  • Présentation des frameworks et outils open source : EdgeX Foundry, K3s, Mosquitto, Node-RED.

  • Introduction à Docker et Kubernetes pour l'Edge Computing.

  • Introduction aux protocoles de communication IoT : MQTT, CoAP.

• Hands-on :

  • Installation de Mosquitto (broker MQTT) sur un environnement local.

  • Configuration initiale de Docker et déploiement d'un conteneur simple.

Semaine 2 : Déploiement de l'Infrastructure Edge pour l'IoT

Session 1 : Déploiement de EdgeX Foundry pour l'IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à déployer et configurer EdgeX Foundry pour gérer des dispositifs IoT.

  • Comprendre les composants et services essentiels de EdgeX Foundry.

• Contenu :

  • Présentation de EdgeX Foundry : Architecture, Core Services, Device Services.

  • Déploiement de EdgeX Foundry sur un appareil Edge (Raspberry Pi, par exemple).

  • Configuration des services de base pour la gestion des capteurs et des données.

• Hands-on :

  • Installation de EdgeX Foundry sur un Raspberry Pi.

  • Déploiement et test des services Core Data, Metadata, et Command.

  • Connexion d'un capteur de température/humidité via un Device Service.

Session 2 : Orchestration des Microservices avec K3s

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à orchestrer des microservices pour l'Edge Computing avec K3s.

  • Comprendre l'importance de la gestion des ressources et du scaling dans un environnement Edge.

• Contenu :

  • Introduction à K3s : Avantages, Cas d'utilisation dans l'Edge Computing.

  • Déploiement de microservices EdgeX Foundry dans un cluster K3s.

  • Gestion des ressources, scaling, et mise à jour continue dans K3s.

• Hands-on :

  • Installation de K3s sur un Raspberry Pi.

  • Déploiement de services EdgeX Foundry sur K3s.

  • Configuration du scaling automatique des services en fonction des besoins.

Semaine 3 : Communication IoT et Traitement des Données au Bord

Session 1 : Gestion des Protocoles de Communication IoT (MQTT, CoAP)

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à configurer et gérer les protocoles de communication IoT pour les dispositifs Edge.

  • Comprendre comment sécuriser les communications entre les dispositifs IoT et les services Edge.

• Contenu :

  • Présentation de MQTT et CoAP : Fonctionnement, Cas d'utilisation.

  • Mise en place de la communication MQTT entre les dispositifs IoT et EdgeX Foundry.

  • Sécurisation des communications avec TLS/SSL.

• Hands-on :

  • Configuration d'un broker MQTT (Mosquitto) pour gérer les messages IoT.

  • Connexion d'un capteur à EdgeX Foundry via MQTT.

  • Mise en place de la sécurité TLS pour les communications MQTT.

Session 2 : Traitement des Données en Temps Réel au Niveau Edge

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à traiter et analyser les données des capteurs en temps réel au niveau Edge.

  • Utiliser Node-RED pour orchestrer et visualiser les flux de données IoT.

• Contenu :

  • Introduction au traitement des flux de données en temps réel.

  • Utilisation de Node-RED pour orchestrer les flux de données IoT.

  • Analyse en temps réel des données collectées des capteurs avec EdgeX Foundry.

• Hands-on :

  • Installation et configuration de Node-RED sur un appareil Edge.

  • Création de flux de traitement de données IoT avec Node-RED.

  • Déploiement d'une solution complète de collecte et traitement des données IoT.

Semaine 4 : Développement d'Applications et Gestion des Données au Bord

Session 1 : Développement d'Applications IoT pour l'Edge Computing

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à développer des applications IoT adaptées à l'Edge Computing.

  • Maîtriser l'utilisation des microservices et conteneurs pour les applications IoT au bord.

• Contenu :

  • Conception d'applications IoT pour des environnements Edge : Latence, Bande passante, Ressources.

  • Développement et conteneurisation d'applications IoT avec Docker.

  • Utilisation de services EdgeX Foundry pour le développement d'applications.

• Hands-on :

  • Développement d'une application IoT simple (ex: monitoring de capteurs) et création d'un conteneur Docker.

  • Déploiement de l'application conteneurisée sur un appareil Edge avec Docker.

  • Intégration de l'application avec les services EdgeX Foundry pour la gestion des capteurs.

Session 2 : Gestion et Stockage des Données IoT au Niveau Edge

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à gérer le stockage des données collectées au niveau Edge.

  • Comprendre les stratégies de gestion des données : Local, Edge, Cloud.

• Contenu :

  • Introduction aux bases de données pour l'Edge Computing : SQLite, InfluxDB.

  • Stratégies de gestion des données : Traitement local vs. synchronisation avec le Cloud.

  • Sécurisation et gestion des accès aux données au bord.

• Hands-on :

  • Installation et configuration d'InfluxDB pour le stockage des données IoT.

  • Création de requêtes pour analyser les données collectées au bord.

  • Synchronisation des données entre l'Edge et le Cloud pour une gestion hybride.

Semaine 5 : Sécurité des Solutions Edge Computing pour l'IoT

Session 1 : Sécurisation des Dispositifs et Applications Edge

• Objectifs pédagogiques :

  • Comprendre les menaces spécifiques à l'Edge Computing et apprendre à sécuriser les dispositifs IoT.

  • Mettre en œuvre des pratiques de sécurité pour protéger les applications et les données au bord.

• Contenu :

  • Sécurisation des dispositifs IoT : Authentification, Chiffrement, Gestion des certificats.

  • Bonnes pratiques pour la sécurisation des conteneurs Docker et des services Edge.

  • Gestion des accès et des autorisations pour les dispositifs Edge.

• Hands-on :

  • Mise en place de certificats TLS pour sécuriser les communications entre dispositifs et services Edge.

  • Sécurisation des conteneurs Docker avec Docker Bench Security.

  • Configuration de la gestion des accès (RBAC) pour les services déployés sur K3s.

Session 2 : Surveillance et Gestion des Incidents de Sécurité

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à surveiller et à gérer les incidents de sécurité dans les solutions Edge Computing.

  • Utiliser des outils open source pour la surveillance et la gestion des incidents.

• Contenu :

  • Introduction à la surveillance des dispositifs Edge et des services IoT.

  • Utilisation d'outils open source pour la surveillance des logs et la détection d'intrusions : Grafana, Prometheus, ELK Stack.

  • Stratégies de réponse aux incidents et gestion des alertes.

• Hands-on :

  • Configuration de Grafana et Prometheus pour surveiller un cluster K3s et des dispositifs IoT.

  • Mise en place d'une pile ELK (Elasticsearch, Logstash, Kibana) pour analyser les logs des dispositifs Edge.

  • Détection et gestion des incidents de sécurité avec des outils open source.

Semaine 6 : Intégration Cloud-Edge et Gestion des Flux de Données

**Session

1 : Intégration des Solutions Edge avec le Cloud**

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à intégrer les solutions Edge Computing avec les services Cloud.

  • Développer des architectures hybrides pour la gestion efficace des données IoT.

• Contenu :

  • Modèles d'intégration Cloud-Edge : Synchronisation, Traitement distribué, Gestion des flux de données.

  • Utilisation des API pour la communication entre Cloud et Edge.

  • Gestion des données entre Cloud et Edge : Synchronisation, Redondance.

• Hands-on :

  • Déploiement d'une solution hybride avec EdgeX Foundry et un service Cloud (AWS IoT, Azure IoT).

  • Configuration de la synchronisation des données entre le Cloud et l'Edge.

  • Gestion des workflows hybrides pour optimiser le traitement des données IoT.

Session 2 : Orchestration des Flux de Données entre le Cloud et l'Edge

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à orchestrer les flux de données entre le Cloud et l'Edge.

  • Gérer les workflows complexes pour les solutions distribuées.

• Contenu :

  • Orchestration des flux de données avec des outils open source : Apache NiFi, StreamSets.

  • Gestion des workflows entre le Cloud et l'Edge pour le traitement en temps réel.

  • Optimisation des flux de données pour minimiser la latence et maximiser l'efficacité.

• Hands-on :

  • Déploiement d'un flux de données avec Apache NiFi pour synchroniser les données entre Cloud et Edge.

  • Orchestration d'un workflow complexe pour le traitement et l'analyse des données en temps réel.

  • Optimisation des flux de données pour réduire la consommation de bande passante et de ressources.

Semaine 7 : Développement et Déploiement d'un Projet Final

Session 1 : Conception et Développement du Projet Final

• Objectifs pédagogiques :

  • Appliquer les connaissances acquises pour concevoir une solution Edge IoT complète.

  • Développer, déployer et sécuriser une application Edge pour un cas d'utilisation réel.

• Contenu :

  • Conception du projet final : Choix des technologies, définition des objectifs, architecture.

  • Planification du développement : Étapes, gestion des ressources, intégration.

  • Sécurisation, déploiement et test du projet.

• Hands-on :

  • Développement et déploiement du projet final en équipe ou individuellement.

  • Configuration des services et des dispositifs IoT pour le projet.

  • Sécurisation et optimisation de l'application déployée.

Session 2 : Présentation du Projet Final et Retours

• Objectifs pédagogiques :

  • Présenter le projet final et démontrer les solutions mises en œuvre.

  • Réviser les concepts clés de la formation et discuter des futures opportunités.

• Contenu :

  • Présentation des projets finaux devant les formateurs et les pairs.

  • Discussion sur les points forts et les axes d’amélioration.

  • Bilan de la formation et perspectives de carrière.

• Hands-on :

  • Présentation finale du projet : Démonstration et résultats.

  • Discussion libre et échanges de feedback.

Semaine 8 : Révision et Suivi Post-Formation

Session 1 : Révision des Concepts Clés et Mise en Pratique

• Objectifs pédagogiques :

  • Consolider les connaissances acquises tout au long de la formation.

  • Discuter des stratégies de mise en œuvre dans des projets réels après la formation.

• Contenu :

  • Révision des concepts de l'Edge Computing, de la conteneurisation, et de l'intégration Cloud-Edge.

  • Étude de cas : Analyse de projets réels de solutions Edge IoT.

  • Conseils pour l'intégration des technologies étudiées dans des environnements de production.

• Hands-on :

  • Q&A sur les défis rencontrés pendant la formation.

  • Analyse de projets Edge IoT existants et discussion des améliorations possibles.

  • Atelier de consolidation : Réalisation d'un mini-projet de mise en pratique des concepts révisés.

Session 2 : Planification des Prochaines Étapes et Clôture

• Objectifs pédagogiques :

  • Identifier les opportunités d'approfondissement post-formation.

  • Planifier le développement professionnel et les projets futurs.

• Contenu :

  • Pistes d'approfondissement : Certifications, projets personnels, contributions open source.

  • Discussion sur les tendances futures de l'Edge Computing et de l'IoT.

  • Clôture de la formation : Retour d'expérience, remise des certificats.

• Hands-on :

  • Création d'un plan de développement professionnel pour les participants.

  • Discussion sur les contributions potentielles à la communauté open source dans l'Edge Computing.

  • Réseau de contacts et échanges de ressources pour le suivi post-formation.

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Méthodologie Pédagogique

• Approche Pratique : L'accent est mis sur l'apprentissage par la pratique avec des labs et des projets réels.

• Progression Pédagogique : Une progression logique des concepts simples vers des projets complexes.

• Support Continu : Assistance régulière, retours fréquents, et discussions pour maximiser l'apprentissage.

• Travail Collaboratif : Promotion du travail en groupe pour encourager la collaboration et l'échange d'idées.

Ce programme de formation est conçu pour offrir une maîtrise complète du développement de solutions Edge Computing pour l'IoT, en utilisant des technologies open source. Les participants acquerront les compétences nécessaires pour concevoir, développer, déployer, sécuriser, et gérer des solutions Edge IoT robustes et efficaces.