Co je internet věcí a služeb. Co je IoT? Co je internet věcí

„Internet věcí“ je součástí konceptu, že internet již není jen globální sítí pro lidi, aby mezi sebou komunikovali prostřednictvím počítačů, ale také internet je nyní platformou pro komunikaci zařízení. v elektronické podobě s okolním světem.
Výsledkem je svět, který žije jako informace a datové toky z jednoho zařízení do druhého, je sdílen a může znovu používat kanály pro různé účely.
Využití potenciálu internetu věcí pro ekonomické a sociální dobro bude v nadcházejících desetiletích velkou výzvou, včetně výzev a příležitostí, které z tohoto jevu vyplývají.

Kombinace technologií, včetně levných senzorů, procesorů s nízkou spotřebou, nepřetržité škálování cloudových služeb a široké přijetí bezdrátové připojení umožnila začít tuto revoluci.

Společnosti stále častěji využívají tyto technologie k implementaci analýzy výkonu a objevování nových funkcí produktů, které umožňují každodenním předmětům být chytřejší, učit se ze zkušeností a lépe interagovat s prostředím.

Některá z těchto zařízení implementují komunikaci mezi stroji. Například silniční senzory upozorňují auta na potenciální nebezpečí, chytré sítě posílají dynamická data o ceně elektřiny do domácích spotřebičů, aby optimalizovaly spotřebu energie.

Jiná zařízení využívají komunikaci mezi stroji, a to buď přímo prostřednictvím samotného produktu, nebo nepřímo prostřednictvím webového prohlížeče na PC nebo mobilním zařízení. Systémy podpory managementu na farmách mohou například kombinovat údaje o stavu půdy z environmentálních senzorů s historickými údaji o cenách a počasí a prognózami, aby zemědělcům poskytly návod, jak sázet a hnojit konkrétní oblasti půdy.
Tyto proměny, i přes svůj význam, budou pro laika z velké části neviditelné, protože změny ve fyzickém prostředí budou neviditelné nebo velmi nenápadné. „Inteligentní“ dům nebo „chytrý“ most vypadá stejně jako běžný – veškerá inteligence je zabudována do infrastruktury. Spotřební produkty s vestavěnou inteligencí (jako jsou sušičky prádla nebo termostaty) se nebudou příliš lišit od toho, co máme dnes.

I přes absenci zásadních vnějších změn však bude dopad internetu věcí velmi hluboký a vytvoří nové příležitosti k řešení mnoha naléhavých problémů. sociální problémy dnes.

Příležitosti internetu věcí představují nové produkty a služby, které pomohou chránit životní prostředí, šetřit energii, zvýšit produktivitu zemědělství, zrychlit a zrychlit dopravu, zlepšit veřejnou bezpečnost a zlepšit a zpřístupnit zdravotní péči. Některé položky navíc včasným poskytováním informací mohou svým zaneprázdněným majitelům jednoduše pomoci v každodenním životě: například „chytrá“ lednička může svému majiteli připomenout, že je čas koupit mléko, když je téměř u konce.
Velké změny se skládají z mnoha malých a přinášejí nové a internet věcí může přinést miliony dodatečné změny v příštích letech. Tento článek ukazuje rozmanitost zařízení, která dnes tvoří internet věcí. Tato zařízení mohou být potenciálně aplikována na různé praktické problémy, velké i malé, stejně jako na strategické principy, které otevírají nové technologie, které pomohou vládním představitelům maximalizovat výhody.

životní prostředí

Se stále rostoucí populací lidí na planetě (nyní více než 7 miliard), udržitelné využívání přírodní zdroje Země je čím dál tím víc náročný úkol, ale toto je problém, který je třeba vyřešit, aby se dosáhlo především udržitelného hospodářského rozvoje.

Ochrana životního prostředí vyžaduje mnohostranné řešení, ale internet věcí již nabízí jedinečné příležitosti k řešení problémů, jako je znečištění vody a ovzduší, skládky odpadu a odlesňování.

Síťová senzorová zařízení nyní pečlivě sledují dopady našich měst na životní prostředí a shromažďují data o kanalizaci, kvalitě ovzduší a odpadech. Mimo město tytéž sítě senzorových zařízení neustále monitorují naše lesy, řeky, jezera a oceány.

Mnoho environmentálních trendů je tak složitých, že je obtížné je pochopit, ale sběr dat je prvním krokem k pochopení a nakonec k vývoji řešení, jak snížit negativní dopad lidských činností na životní prostředí.

Atmosféra

Air Quality Egg je zařízení, které využívá senzory ke sběru a sdílení dat o kvalitě vzduchu mimo domov nebo kancelář člověka. Zatímco státní instituce, jako je US Environmental Protection Agency, monitorují kvalitu ovzduší a úrovně znečištění v centrech metropolitních oblastí, „vejce“ sbírá data o bezprostředním okolí svého uživatele v reálném čase. Základnová stanice přenáší data o kvalitě vzduchu přes internet, kde vyhrazená webová stránka shromažďuje a zobrazuje informace shromážděné všemi „vajíčky“, která se používají. Data v reálném čase lze použít k posouzení dopadu městských politik a změn v úrovních znečištění, jakož i k vývoji a přijímání nových programů a rozhodnutí v této oblasti. Tato služba také umožňuje obyvatelům města dozvědět se více o místě svého bydliště a jejich osobním a přímém vlivu na jejich domov. Air Quality Egg lze nalézt v celé Severní Americe, západní Evropě a východní Asii a v budoucnu by mohl hrát roli v rozvojových zemích s nejrychleji rostoucí městskou populací a vysokou mírou znečištění.

Kontejnery na odpadky

Zařízení BigBelly je popelnice na solární pohon, která stlačuje odpadky a upozorní hygieniky (uklízeče a uklízečky), když je plná. Sdílená síť analyzuje shromážděná data přijatá z každé popelnice BigBelly, což vám umožňuje plánovat činnosti sběru a provádět rychlé úpravy, jako je frekvence svozu odpadu a velikost samotného koše. Systémy BigBelly se nacházejí všude: ve městech, velkých obchodních centrech, v univerzitních kampusech, v parcích a na plážích.
Bostonská univerzita snížila frekvenci svozu odpadu ze 14 na 1,6krát týdně. Univerzita ušetřila nejen čas, ale i energii, protože nyní používá méně pytlů na odpadky a produkuje méně oxidu uhličitého při svozu odpadků.

Vzhledem k tomu, že se předpokládá, že objemy domácího odpadu vzrostou z 1,3 tuny v současnosti produkovaných na 2,2 miliardy tun do roku 2025, budou zoufale potřeba další nástroje, abychom se vypořádali s velkými objemy odpadu.

Lesy

Invisible Track je malé zařízení, které je diskrétně umístěno na stromech v chráněných lesních oblastech a pomáhá tak bojovat proti nelegální těžbě dřeva. Zařízení menší než balíček karet informují úřady, když se nelegálně vytěžené stromy dostanou do dosahu mobilní komunikace. Strážci zákona pak mohou najít výrobní místa a zastavit tuto činnost ve větším rozsahu, než jsou jen pokuty za nelegální těžbu dřeva.

Sítě neviditelných nákladních vozidel jsou v současné době rozmístěny v amazonských pralesích v Brazílii, které v letech 2000 až 2005 ztratily každý rok v průměru 3 460 000 hektarů pralesa. Mnoho nezákonných činností v oblasti odlesňování zůstalo bez povšimnutí, protože satelitní a rádiové frekvence jsou často příliš slabé vzdálené oblasti. Invisible Truck nyní zajišťuje, že i v nejzranitelnějších a nejodlehlejších oblastech Brazílie mohou být lesy střeženy a chráněny.

vodní cesty

Australský integrovaný systém mořského pozorování je síť senzorů podél Velkého bariérového útesu, která shromažďuje data pro výzkumníky studující vliv oceánských podmínek na mořské ekosystémy a změnu klimatu. Bóje vybavené senzory shromažďují biologická, fyzikální a chemická data. Data jsou přenášena do základnové stanice na pobřeží pomocí různých bezdrátových technologií, včetně mikrovln, televize a mobilních sítí 3G, v závislosti na vzdálenosti k pobřeží. Systém byl nasazen v roce 2010 na sedmi různých místech podél Velkého bariérového útesu a shromažďoval údaje ke studiu pohybu ryb, biologické rozmanitosti a poškození korálových útesů.

Zjišťujeme, co je internet věcí, kde ho začít studovat, kteří konstruktéři se k tomu hodí a jaké soutěže se již dnes konají.

Co je to internet věcí (Internet of Things, IoT)

Nikoho nepřekvapí fakt, že jakýkoli předmět, zda Spotřebiče nebo oblečení, lze připojit k internetu. Chytrá lednička, rychlovarná konvice, konstruktéři pro výuku dětí... Zatímco někteří připojují kávovar, hodinky a další věci k World Wide Web, jiní si lámou hlavu, proč komplikovat snadno použitelné předměty a vybavení. Co je to vlastně internet věcí?

Koncept internetu věcí

Internet věcí (Internet of Things, IoT)- koncept počítačové sítě fyzických objektů ("věcí") vybavených vestavěnými technologiemi pro interakci mezi sebou navzájem nebo s vnější prostředí, považujíc organizaci takových sítí za fenomén schopný restrukturalizace ekonomických a sociálních procesů, s vyloučením potřeby lidské účasti na některých akcích a operacích (Wikipedia) .

Myšlenkou internetu věcí není připojit vše kolem k internetu. Úkolem je automatizovat procesy a naučit objekty připojené k síti vyměňovat si informace. Jak? Prostřednictvím různých senzorů zabudovaných nebo připojených k objektům. za co? Aby objekty samy „rozhodovaly“ a jednaly bez lidského zásahu.

Na začátku roku 2015 předseda představenstva společnosti Google Eric Schmidt :

Odpovím velmi jednoduše, že internet zmizí. Bude tolik IP adres, tolik zařízení, senzorů, nositelných zařízení, věcí, které s vámi komunikují, ale ani to neucítíte. Vždy vás budou doprovázet. Představte si, že vcházíte do místnosti a místnost je dynamická a vy můžete reagovat na to, co se v této místnosti děje. Objeví se velmi personalizovaný, velmi interaktivní a velmi, velmi zajímavý svět.

Téměř klasickým, již fungujícím příkladem implementace internetu věcí je Yandex.Traffic. Mnoho aut vybavených Yandex.Navigatorem posílá do systému své souřadnice, rychlost a směr. Informace jsou zpracovávány a mapa zobrazuje nejen silnice, ale i jejich přetíženost v „reálném čase“. Díky tomu mohou navigátoři vytyčovat trasu, přičemž zohledňují nejen vzdálenosti, ale také dopravní zácpy.

Pokud stále nevíte, proč konvici připojit k internetu, zkuste se zasnít. Kdysi si většina majitelů telefonů myslela, že je potřeba pouze pro hovory. Dnes je mnoho lidí, kteří na den ztratili svůj smartphone připojený k internetu, šokováno.

Nikdo s jistotou neví, jaké funkce bude mít konvice zítřka. Možná bude fungovat ve spojení s chytrým náramkem na paži, sbírajícím data o množství vypité vody, její charakteristice, tepové frekvenci a dalších ukazatelích. To vše bude zasláno virtuálnímu kardiologovi a dostanete doporučení a varování.

Historie IoT

Ještě před příchodem samotného internetu, v roce 1926 Nikola Tesla v rozhovoru pro časopis Collier's řekl, že v budoucnu se rádio promění ve „velký mozek“, všechny věci se stanou součástí jediného celku a nástroje, které to umožňují, se snadno vejdou do kapsy.

V roce 1990 jeden z tvůrců protokolu TCP/IP John Romkey připojený toustovač k síti, tzn. vlastně vytvořil první internetovou věc na světě.

V roce 1999 byl navržen termín Internet věcí Kevin Ashton, poté asistentka manažera značky Procter & Gamble. Ve stejném roce oni David Brock a Sanjay Sarma založil Auto-ID centrum, které se zaměřuje na radiofrekvenční identifikaci (RFID) a senzorové technologie, díky nimž se rozšířil koncept internetu věcí.

V letech 2008-2009 Cisco oznámilo, že počet zařízení připojených k internetu převyšuje počet lidí na planetě.

Od roku 2010 se internet věcí neustále rozvíjí díky všudypřítomnosti bezdrátových sítí a cloudových technologií, snižování nákladů na procesory a senzory a vývoji energeticky účinných technologií přenosu dat. Technologie internetu věcí, stejně jako robotika, je uznávána jako průlomová, tzn. mění naše životy a ekonomické procesy. Svět se stále mění přímo před našima očima.

soutěže IoT

Internet věcí je zařazen do seznamu profesí (kompetencí) Národního mistrovství dělnických profesí WorldSkills a podobné soutěže pro školáky JuniorSkills. V roce 2016 se v rámci VIII All-Russian Robotic Festivalu „Robofest-2016“ koná mistrovství JuniorSkills v kompetenci „Internet of Things“. Soutěže se budou konat ve dvou kategoriích JuniorSkills: Smart City pro účastníky starší 10 let a Smart Agriculture pro děti starší 14 let.

V roce 2016 byl internet věcí také vyčleněn jako samostatná kreativní kategorie celoruské robotické olympiády. Letošním tématem je zdraví.

IoT sady

Rozhodli jste se jít s dobou, ovládnout technologii internetu věcí a stát se technickým čarodějem? Jste připraveni změnit svět kolem sebe, rozbít vše, co se vám postaví do cesty, připojit okolní věci k internetu a obdarovat je „rozumem“? Zjistíme, které komponenty nebo konstruktory jsou vhodné pro studium internetu věcí.

Chytrá zařízení ze světa IoT musí sbírat data z okolí, přenášet informace přes internet (nebo lokální připojení) do dalších zařízení a také z nich přijímat informace. Aby zařízení měla „inteligenci“, musí přijatá data analyzovat program, který vyvozuje závěry a rozhoduje. Objekty ze světa internetu věcí jsou v mnohém podobné robotům a ovladačům, k jejich vytvoření jsou potřeba senzory a v případě potřeby i akční členy.

Důležitou součástí je zpracování dat. Dá se říci, že objekty připojené k sítím pro zpracování dat získávají „inteligenci“. Pro vývoj aplikací IoT existují různé hardwarové a softwarové platformy.

Ze softwarových řešení je oblíbený ThingWorx.

Běžné v robotice, Arduino je to, co potřebujete k vytváření vzdělávacích projektů v oblasti IoT. Pro připojení k síti se používá Ethernet Shield. Všechny potřebné desky a senzory lze zakoupit samostatně. Existují také specializované hotové sestavy založené na Arduinu. Jejich výhodou je nejen promyšlená skladba, ale i ukázky programových kódů.

Základní školicí sada pro chytré zemědělství IoT

V některých případech soutěže regulují použité vybavení. Sada WorldSkills Smart Agriculture, vytvořená pro studium internetu věcí na téma Chytré zemědělství, tak byla v letošní sezóně přijata do šampionátu JuniorSkills.

Složení tréninkové sady:

• deska Arduino Uno R3;
• Ethernet W5100 Shield;
• modul snímače teploty a vlhkosti DHT11;
• Ethernetový kabel;
• digitální teploměr DS18B20;
• modul světelného senzoru;
• Modul snímače vlhkosti půdy / sypkých látek (Moisture Sensor);
• IO senzorový štít;
• spojovací dráty;
• Podložky;
• AC adaptér (5V, 1A, 5W);
• box.

Takové sady je vhodné používat pro rychlé prototypování zařízení, což je důležité pro organizaci procesu učení.

Pro sestavení tréninkových modelů internetu věcí je vhodné použít rozšiřující desky (shieldy), které mají na desce řadu běžně používaných senzorů. - univerzální deska, na které jsou instalovány:

• digitální senzor teploty a vlhkosti DHT11,
• analogové teplotní čidlo LM35,
• analogový světelný senzor,
• přijímač IR signálu z dálkového ovladače,
• reproduktor pro generování jednoduchých zvukových signálů,
• dvě tlačítka a potenciometr,
• tři LED diody.

Zemědělským modelem může být jakákoli pokojová rostlina. Zapomenout na vodu? Představte si, že květina sama může oznámit, že je čas se o ni postarat. Chcete-li to provést, musíte do půdy umístit senzory teploty a vlhkosti a sledovat jejich výkon a také ovládat osvětlení kolem.

Základní školicí sada pro chytré zemědělství IoT. Model s pokojovou rostlinou

Video tutoriál demonstrující snadnost sestavení sady:

Aby se takový model stal internetem věcí, je nutné vytvořit analytickou cloudovou internetovou službu, která se na základě shromážděných dat samostatně rozhodne o zapnutí zavlažovacího systému.

Juniorskills Smart Agriculture Advanced Equipment Kit obsahuje ponorné čerpadlo. Kdo ví, co jiného ji budete chtít naučit kromě zalévání rostlin v květináčích? Možná se rozhodnete, že by vaše chytrá pumpa měla „komunikovat“ nejen s květináči pokojových rostlin, ale také s konvicí, která hlásí, že hladina vody je příliš nízká, a chytrý telefon majitele „strážce chytrých technologií“ naléhavě potřebuje vařit vodu.

Doufám, že po přečtení tohoto článku nerozbijete doma všechny spotřebiče, ve vašem srdci se usídlí duch inovací a změn, které s sebou internet věcí přináší, a budete se chtít stát součástí technických kouzel.

IoT – Internet věcí

Internet věcí (IoT) - moderní telekomunikační technologie
(Internet věcí - moderní telekomunikační technologie)

29/08/16

Co je to internet věcí? Co je internet věcí, IoT? Internet věcí (IoT) je nové internetové paradigma. Co se rozumí pojmem „věci“ v internetu věcí. Pojem „věc“ v internetu věcí (IoT) znamená inteligentní, tzn. „chytré“ objekty nebo objekty (chytré objekty nebo SmartThings nebo chytrá zařízení).

Jak se internet věcí (IoT) liší od tradičního internetu? Internet věcí (IoT) je tradiční nebo existující internetová síť, rozšířená o výpočetní sítě fyzických zařízení nebo věcí k ní připojených, které mohou nezávisle organizovat různé komunikační vzorce nebo modely připojení (Věc – Věc, Věc – Uživatel a Věc – Web Objekt).

Je třeba poznamenat, že Smart Objects jsou senzory nebo akční členy, vybavené mikrokontrolérem s OS reálného času se zásobníkem protokolů, pamětí a komunikačním zařízením, zabudované v různých objektech, například v elektroměrech nebo plynoměrech, tlakových senzorech , vibrace nebo teploty, spínače atd. „Inteligentní“ objekty neboli Smart Objects lze organizovat do počítačové sítě fyzických objektů, které lze připojit přes brány (rozbočovače nebo specializované platformy IoT) k tradičnímu internetu.

V současné době existuje mnoho definic pojmu internet věcí (IoT). Ale bohužel jsou protichůdné, neexistuje jasná a jednoznačná definice internetu věcí (IoT).

Pro pochopení podstaty internetu věcí (IoT) je vhodné nejprve zvážit infrastrukturu internetu a WWW (World Wide Web) nebo Web (web) službu. Internet je síť sítí, tzn. síť, která sdružuje různé sítě a jednotlivé uzly vzdálených uživatelů pomocí routerů a síťového (internetového) protokolu IP. Jinými slovy, pojem internet označuje infrastrukturu globální síť, skládající se ze sady počítačové sítě a jednotlivé uzly propojené komunikačními kanály.

Globální internet je fyzickým základem webové služby. Web je World Wide Web nebo distribuovaný systém informační zdroje, který poskytuje přístup k hypertextovým dokumentům (webovým dokumentům) hostovaným na internetových stránkách. Přístup a přenos webových dokumentů ve formátu HTML přes internet se provádí pomocí aplikačního protokolu HTTP / HTTPS webové služby založeného na zásobníku TCP / IP protokolu Internetu.

Na základě výše uvedeného lze dojít k závěru, že IoT se vyznačuje rozsáhlými změnami v infrastruktuře globálního internetu a novými modely komunikace nebo spojení: „věc – věc“, „věc – uživatel (Uživatel)“ a „věc“ - webový objekt (Web Object)“.

Internet věcí (IoT) by měl být zvažován na technologické, ekonomické a sociální úrovni.

Na technologické úrovni je internet věcí koncept rozvoje infrastruktury sítě (fyzické základny) internetu, ve které se „chytré“ věci bez lidského zásahu dokáží připojit k síti pro vzdálenou interakci s jinými zařízeními ( Věc - Věc) nebo interakce s autonomními nebo cloudovými datovými centry nebo DATA centry (Věc - Webové objekty) k přenosu dat pro ukládání, zpracování, analýzu a rozhodování o správě zaměřené na změnu prostředí nebo k interakci s uživatelskými terminály (Věc - Uživatel ) k ovládání a správě těchto zařízení.

Internet věcí (IoT) povede ke změnám v ekonomických a sociálních modelech rozvoje společnosti. Existují různé klasifikace internetu věcí (IoT) (například průmyslový internet věcí - IIoT, internet služeb - IoS atd.) a oblasti jeho využití (v energetice, dopravě, lékařství, zemědělství, bydlení a komunální služby, Smart City, Smart Home atd.).

Cisco představilo nový koncept – Internet of Everything, IoE („Internet of Everything“ nebo „All-inclusive Internet“) a Internet of Things je počáteční fází vývoje „All-inclusive internetu“

Rozvoj internetu věcí nebo internetu věcí (IoT) závisí na:

• nízkoenergetické bezdrátové síťové technologie (LPWAN, WLAN, WPAN);
• tempo implementace celulárních sítí pro internet věcí (IoT): EC-GSM, LTE-M, NB-IoT a univerzální sítě 5G;
• rychlost přechodu internetu na verzi protokolu IPv6;
• Technologie Smart Objects (senzory a akční členy vybavené mikrokontrolérem, pamětí a komunikačním zařízením);
• specializované operační systémy se zásobníkem protokolů pro mikrokontroléry senzorů a akčních členů;
• široké uplatnění protokolového stacku 6LoWPAN/IPv6 v operačních systémech mikrokontrolérů senzorů a akčních členů;
• efektivní využívání cloud computingu pro platformy internetu věcí (IoT);
• vývoj technologií M2M (machine-to-machine);
• aplikací moderní technologie Softwarově definované sítě snižující zatížení komunikačních kanálů.

Internet věcí (IoT) globální síťová architektura

Za fragment architektury internetu věcí (IoT) uvažujme síť (obr. 1) sestávající z několika počítačových sítí fyzických objektů připojených k internetu pomocí jednoho ze zařízení: Gateway, Border router, Router.

Jak vyplývá z architektury IoT, síť internetu věcí se skládá z počítačových sítí fyzických objektů, tradiční IP internetové sítě a různých zařízení (Gateway, Border router atd.), která tyto sítě propojují.

Výpočetní sítě fyzické předměty sestávají z „chytrých“ senzorů a aktuátorů (aktuátorů), sdružených v počítačové síti (osobní, lokální a globální) a řízené centrálním ovladačem (brána nebo IoT Habs nebo platforma IoT).

Internet věcí (IoT) využívá nízkopříkonové bezdrátové počítačové sítě fyzických objektů, které zahrnují sítě malého, středního a dlouhého dosahu (WPAN, WLAN, LPWAN).

Bezdrátové technologie sítí LPWAN (Low-power Wide-area Network) internetu věcí IoT

K běžným technologiím sítí dlouhého dosahu LPWAN, které jsou uvedeny na Obr. 1 zahrnují: LoRaWAN, SIGFOX, Strizh a Cellular Internet of Things nebo zkráceně CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). Sítě LPWAN také zahrnují další technologie, jako je ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA atd., které nejsou na obrázku 1 znázorněny. Rozsáhlý seznam technologií je k dispozici na link-labs.

Jednou z rozšířených technologií je LoRa, která je určena pro sítě dlouhého dosahu, za účelem přenosu telemetrických dat z různých měřicích zařízení (voda, plynová čidla atd.) na velké vzdálenosti.

LoRa je modulační metoda, která definuje protokol fyzické vrstvy modelu OSI. Modulační technologii LoRa lze použít v sítích s různými topologiemi a různými protokoly spojové vrstvy. Efektivní sítě LPWAN jsou sítě LoRaWAN, které používají protokol spojové vrstvy LoRaWAN (protokol MAC spojové vrstvy) a modulaci LoRa jako protokol fyzické vrstvy.

Síť LoRaWAN (obr. 2.) se skládá z koncových uzlů (transceivery nebo moduly LoRa) připojených bezdrátově k hubům/bránám nebo základnovým stanicím, síťového serveru (server sítě operátora) a aplikačního serveru (aplikační server poskytovatele služeb). Síťová architektura LoRaWAN je "klient-server". LoRaWAN pracuje na vrstvě 2 modelu OSI.

Mezi komponenty sítě "koncové uzly - server" se používá obousměrná komunikace. Interakce koncových uzlů lokální sítě LoRaWAN se serverem je založena na protokolech linkové vrstvy. Adresa používá jedinečné identifikátory zařízení (koncových uzlů) a jedinečné identifikátory aplikace na aplikačním serveru.

Fyzická vrstva zásobníku protokolů LoRaMAC segmentu sítě koncových uzlů a brány, která funguje na druhé vrstvě modelu OSI, je bezdrátová modulace LoRa a protokol MAC na spojové vrstvě je LoRaWAN. Brány LoRa jsou připojeny k síťovému serveru poskytovatele nebo operátora pomocí standardních technologií Wi-Fi / Ethernet / 3G, které patří do úrovně IP síťových rozhraní (fyzické a kanálové vrstvy TCP / IP stacku).

LoRa Gateway poskytuje propojení mezi sítěmi na bázi heterogenních LoRa/LoRaWAN a technologií Wi-Fi, Ethernet nebo 3G. Na Obr. 1 ukazuje síť LoRa s jednou bránou, vyrobenou podle hvězdicové topologie, ale síť LoRa může být i s více bránami (struktura celulární sítě). V síti LoRa s mnoha bránami jsou „koncové uzly – brána“ postaveny podle topologie „hvězda“, naopak „brány – server“ jsou také připojeny podle topologie „hvězda“.

Data přijatá z koncových uzlů se ukládají, zobrazují a zpracovávají na aplikačním serveru (na samostatné webové stránce nebo v „cloudu“). K analýze dat IoT lze použít metody velkých dat. Uživatelé, kteří používají klientské aplikace nainstalované ve smartphonu nebo PC, mají možnost přistupovat k informacím na aplikačním serveru.

Technologie SIGFOX (sigfox.com) a Strizh (strij.net) jsou podobné technologiím LoRaWAN (www.semtech.com), ale mají určité rozdíly. Hlavní rozdíl spočívá v metodách modulace, které definují protokoly fyzické vrstvy těchto sítí. Technologie SIGFOX, LoRaWAN a Strizh jsou konkurenty na trhu sítí LPWAN.

Konkurenty na trhu sítí LPWAN jsou také technologie CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT), stejně jako G5. Jsou navrženy pro budování bezdrátových LPWAN celulárních sítí založených na stávající infrastruktuře celulárních operátorů. Využití tradičních celulárních sítí v IoT je nerentabilní, proto v současnosti výklenek sítí LPWAN zabírají LoRaWAN, SIGFOX atd. Pokud však mobilní operátoři včas zavedou technologie EC-GSM (Extended Coverage GCM), LTE-M (LTE pro komunikaci M2M) založené na vývoji GSM a rozvoji LTE, vytlačí LoRaWAN, SIGFOX a další technologie z LPWAN. trh.

Mezi nejslibnější oblasti pro budování bezdrátových sítí LPWAN patří úzkopásmový internet věcí NB-IoT (Narrow Band IoT) založený na LTE, který lze nasadit přes stávající LTE sítě mobilních operátorů. Ale strategickým směrem v CIoT jsou mobilní sítě 5G nové generace, které budou IoT podporovat.

Technologie 5G, navržená pro práci s heterogenním provozem, připojí k internetu nejrůznější zařízení s různými parametry (spotřeba energie, rychlost přenosu dat atd.), a to jak mobilní zařízení (smartphony, telefony, tablety atd.), tak chytré objekty. (senzory nebo akční členy).

Kde se používají LPWAN? Například v Nizozemsku a Jižní Korea pro internet věcí již byla nasazena celostátní síť LoRa. Sítě SigFox pro IoT nasazené ve Španělsku a Francii. V Rusku se vytváří národní síť „Strizh“ pro internet věcí (IoT) atd. V současné době jsou standardy LoRaWAN a NB-IoT považovány za standard pro počítačové sítě fyzických objektů LPWAN internetu věcí IoT.

Je třeba poznamenat, že v internetu věcí (IoT) se spolu s využitím cloudových technologií používají technologie fog computingu. To je způsobeno tím, že v cloudovém modelu používaném v IoT je slabým místem šířka pásma kanálů telekomunikačních operátorů, přes které dochází k výměně dat mezi „cloudem“ a „chytrými“ zařízeními počítačových sítí fyzických objektů.

Koncept „fog computing“ zahrnuje decentralizaci zpracování dat přenesením části zpracování dat a manažerského rozhodování z „cloudu“ přímo do zařízení počítačových sítí fyzických objektů.

Zvýšení šířky pásma komunikačních kanálů, které může cloud computing poskytnout nový přístup jejich konstrukce založená na technologii Software-Defined Networks (SDN). Zavedení SDN proto zlepší efektivitu komunikačních kanálů Cloud computing a internetu věcí (IoT).

Nízkoenergetické bezdrátové osobní sítě s krátkým dosahem (WPAN) – součásti internetu věcí (IoT)

Sítě WPAN (obr. 1) zahrnují bezdrátové senzorové sítě založené na technologiích: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Tyto sítě jsou mesh-networks (samoorganizující se a samoopravující sítě se směrováním), které mají mesh topologii, jsou komponenty (komponenty) sítě internetu věcí (IoT).

Sítě osobních počítačů založené na technologiích 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP označují IP sítě se zásobníkem protokolů 6LoWPAN nebo zásobníkem IPv6 pro sítě 802.15.4 (obr. 3). Používají síťový protokol 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks), což je verze IEEE 802.15.4 IPv6 pro nízkoenergetické bezdrátové osobní senzorové sítě. Jako směrovací protokol se používá RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).

Rýže. 3. 6LoWPAN Protocol Stack pro IoT

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org) je standard, který popisuje fyzickou a linkovou vrstvu IEEE 802.15.4 PHY modelu sítě OSI. Vrstva datového spoje se skládá z podvrstvy MAC IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) a podvrstvy řízení logického spoje LLC (Logical Link Control). Na základě standardu IEEE 802.15.4 bylo vytvořeno několik technologií, například ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

6Zásobník protokolů LoWPAN. Podstata fungování počítačových sítí fyzických objektů v IoT založených na zásobníku protokolu 6LoWPAN je následující. Například data ze snímače jsou přiváděna na vstup mikrokontroléru (MC). MC zpracovává data přicházející ze senzoru na základě aplikačního programu (End Nodes Applications), který byl vytvořen síťovým vývojářem na základě API specializovaného OS mikrokontroléru.

Pro přenos zpracovaných dat do sítě End Nodes Applications přistupuje k protokolu aplikační vrstvy (Application - IoT protocols) zásobníku protokolů OS mikrokontroléru a přenáší data přes zásobník do fyzické vrstvy senzoru. Dále jsou binární data přiváděna na vstup Border routers (Edge routers). Pro přenos dat z koncového uzlu přes hraniční směrovače na webový server (webová aplikace) pomocí aplikačního protokolu CoAP je nutné vyjednat sítě na aplikační vrstvě zásobníku protokolu CoAP-to-HTTP, k tomu slouží proxy server. použitý.

Protokol 6LoWPAN umožňuje chytrým zařízením s nízkou spotřebou energie připojit se k internetu pomocí směrovačů namísto specializovaných IP bran. Vzhledem k tomu, že nízkorychlostní sítě se zásobníkem protokolů 6LoWPAN pro zařízení se zdravotním postižením nejsou tranzitními sítěmi pro tradiční internetový IP síťový provoz, jsou koncovými sítěmi v Internetu věcí (IoT) a jsou připojeny k internetu prostřednictvím hraničních směrovačů nebo směrovačů Edge. . Okrajový router zajišťuje interakci sítě 6LoWPAN se sítí IPv6 konverzí IPv6 hlaviček a fragmentací zpráv v adaptační vrstvě zásobníku protokolů (Adaptace 6LoWPAN).

Z-Wave (z-wave.me)- jedna z populárních technologií bezdrátové sítě Internet of Things (IoT) (standard: Z-Wave a Z-Wave Plus). Z-Wave síť (obr. 1) s mesh topologií (mesh - network) a nízkou spotřebou energie, určená pro organizaci Smart Home. Síťový protokol Z-Wave sady komunikačních protokolů Z-Wave je implementován společností Sigma Designs v uzavřeném kódu a je patentován. Spodní vrstvy MAC a PHY jsou součástí standardu ITU-T G.9959.

Z-Wave má řadu kompatibilních zařízení (senzory a akční členy) pro vytvoření sítě Smart Home. Domácí síť Z-Wave lze ovládat na dálku pomocí dálkového ovladače přes Home Controller, síť lze ovládat z PC a internetu přes chytrý telefon. Síť Z-Wave je připojena k internetu prostřednictvím specializované IP brány Gateway „Z-Wave for IP“.

ZigBee (zigbee.org) je jednou z nejběžnějších technologií pro budování bezdrátových sítí internetu věcí (IoT) (otevřený standard ZigBee). Síť ZigBee s topologií mesh (mesh) má svůj vlastní zásobník komunikačních protokolů IEEE 802.15.4/Zigbee, který nepodporuje internetový protokol IP. Výpočetní síť objektů založená na ZigBee stacku pro interakci s externími zařízeními umístěnými v IP síti je připojena k internetu přes specializovanou Gateway ZigBee IP bránu. Nyní byl vytvořen nový standard ZigBee IPv6.

Sítě založené na novém standardu Zigbee IPv6 lze připojit k síti IP prostřednictvím směrovače, nikoli přes specializovanou bránu. Brána Gateway ZigBee přebaluje data z jednoho formátu do druhého a zajišťuje propojení mezi sítěmi na základě heterogenních technologií MQTT/ZigBee - HTTP/TCP/IP. Technologie ZigBee se používá jako standard pro automatický sběr odečtů elektroměrů účastníků a jejich přenos na servery telekomunikačních operátorů (samostatné stránky) nebo do Internetu věcí (IoT) Habs Cloud.

WiFi (www.wi-fi.org) je sada standardů bezdrátové komunikace IEEE 802.11, které lze použít k vybudování bezdrátové místní sítě (WLAN) založené na zásobníku TCP/IP. Protokolový zásobník IEEE 802.11 se skládá z fyzické vrstvy PHY a vrstvy datového spojení s podvrstvami řízení přístupu k médiím MAC a logického přenosu dat LLC. Protokoly IEEE 802.11 (WiFi) patří do vrstvy síťového rozhraní v zásobníku TCP/IP.

Bezdrátová lokální síť objektů WiFi je připojena k internetu pomocí routeru (obr. 1). Je třeba poznamenat, že pro budování lokálních bezdrátových počítačových sítí subjektů vytvořila Wi-Fi Alliance novou specifikaci IEEE 802.11s, která poskytuje technologii pro budování mesh sítí. Pro internet věcí (IoT) byl navíc vytvořen nový standard Wi-Fi HaLow (specifikace IEEE 802.11ah) s nízkou spotřebou energie.

BLE 4.2 (bluetooth.com) je nová verze standardu Bluetooth low energy (Bluetooth LE), který je určen k budování bezdrátových sítí, jako je Smart Home. Nový standard Bluetooth Mesh bude implementován do konce roku 2016. Sada komunikačních protokolů BLE 4.2 podporuje protokol IPv6 přes síťový protokol BLUETOOTH(R) Low Energy nebo 6LoWPAN, transportní (UDP, TCP) a aplikační (COAP a MQTT) protokoly vrstvy.

Verze BLE 4.2 poskytuje minimální spotřebu energie zařízení a výstup v IP síti. Spodní vrstvy MAC a PHY Bluetooth LE Stack jsou Bluetooth LE Link Layer a Bluetooth LE Physical. Pro zajištění interoperability sítí (BLE 4.2 a Internet) na úrovni sítě (6LoWPAN s IPv6) a aplikační vrstvy zásobníku protokolů (CoAP s HTTP) lze síť BLE 4.2 připojit k internetu (obr. 1) prostřednictvím hraničních směrovačů a CoAP-to -HTTP proxy.

Protokoly aplikační vrstvy internetu věcí (IoT).

Pro přenos dat v internetu věcí (IoT) se používá mnoho protokolů na aplikační úrovni, z nichž mezi nejběžnější patří: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. DDS je služba distribuce dat pro systémy v reálném čase a je standardem OMG pro middleware. DDS je základní technologie pro implementaci internetu věcí založená na komunikačním modelu DCPS pro zasílání zpráv bez zprostředkujícího zprostředkovatele (serveru).

MQTT, XMPP, AMQP, JMS jsou protokoly pro zasílání zpráv, které jsou založeny na zprostředkovateli publikování/odběru. Broker (server) může být nasazen na cloudové platformě nebo na lokálním serveru. Klientské programy musí být nainstalovány v aplikacích pro chytré zařízení.

CoAP (Constrained Application Protocol) je omezený protokol pro přenos dat IoT podobný HTTP, ale přizpůsobený pro práci s chytrými zařízeními s nízkým výkonem. CoAP je založeno na stylu architektury REST. K serverům se přistupuje prostřednictvím adresy URL aplikace chytrého zařízení. Klientské programy používají pro přístup ke zdrojům metody jako GET, PUT, POST a DELETE.

REST/HTTP - skládá se ze dvou technologií REST a HTTP. REST je styl softwarové architektury pro distribuované systémy. REST popisuje principy interakce mezi aplikacemi chytrých zařízení a REST API (webová služba). Prostřednictvím REST API spolu aplikace komunikují pomocí čtyř HTTP metod: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP, Hypertext Transfer Protocol, je protokol aplikační vrstvy pro přenos dat. HTTP se používá pro komunikaci mezi zařízeními. REST/HTTP je založeno na komunikačním modelu zasílání zpráv req/res.

Pro přístup ze sítí fyzických objektů, které nepodporují protokol IP, do sítí IP a naopak se používají rozbočovače nebo brány nebo platformy IoT, které zajišťují vyjednávání protokolu na různých úrovních zásobníku komunikačních protokolů. Pro přístup ze sítí fyzických entit, které podporují protokol IP, do sítí IP a naopak se používají proxy k vyjednávání protokolů aplikační vrstvy (například k vyjednávání protokolů CoAP a HTTP).

„Internet věcí“, Internet věcí (IoT) – tato módní fráze je dnes jedním z nejcitovanějších termínů v IT publikacích. Analytici hovoří o rychle rostoucím trhu IoT, vlivu sociálních, cloudových a samozřejmě mobilních technologií na něj, přičemž není zcela jasné, co tento trh IoT označuje. Ani s výkladem samotného pojmu není vše jasné. Od dodavatele k dodavateli, od autora k autorovi se definice značně liší. Navíc, v závislosti na interpretaci, se fenomén sám jeví buď jako vyhlídka do budoucna, nebo jako hotová věc. Autor tohoto článku se pokusil provést srovnávací analýzu publikací na toto téma, abychom pochopili, co znamená pojem „trh IoT“ a proč se mu v poslední době věnuje zvýšená pozornost.

IoT koncept a technologie

Než budeme mluvit o trhu, je nutné zjistit, co je IoT a pochopit, zda existuje definice tento výraz. Problémem však není nedostatek definic, ale naopak jejich přebytek. Po prostudování několika desítek článků a zpráv na téma Internet věcí se autor přesvědčil, že ve výkladu tohoto pojmu existují vážné rozdíly. Opravdu, zde jsou definice z nejrespektovanějších zdrojů. Analytická společnost Gartner interpretuje pojem „Internet of Things“ (Internet of Things) jako síť fyzických objektů obsahujících vestavěnou technologii, která těmto objektům umožňuje měřit parametry vlastního stavu nebo stavu prostředí, využívat a předávat tyto informace . Všimněte si, že v této, mimochodem, nejčastěji citované definici, slovo „internet“ vůbec chybí. To znamená, že když mluvíme o síti internetu věcí, netvrdí se, že je součástí internetu. Navíc podle specialisty na technologie IoT Matta Turcka, generálního ředitele FirstMark Capital, „je ironií, že navzdory názvu „Internet of Things“ jsou věci samotné často propojeny pomocí protokolů M2M, a nikoli samotný internet. “. Přítomnost nebo nepřítomnost připojení k internetu však není jediným rozporem v definicích. Podle výkladu specialistů ze skupiny Cisco Business Solutions Group (CBSG) je IoT stavem internetu od okamžiku, kdy počet „věcí nebo objektů“ připojených k World Wide Web převyšuje počet obyvatel planety. CBSG svá zjištění dokládá výpočty. Podle společnosti explozivní růst chytrých telefonů a tabletových počítačů přinesl v roce 2010 počet zařízení připojených k internetu na 12,5 miliardy, zatímco počet lidí žijících na Zemi vzrostl na 6,8 miliardy; počet připojených zařízení tedy činil 1,84 jednotky na osobu. Na základě této jednoduché aritmetiky Cisco Business Solutions Group ve skutečnosti určila samotný bod nástupu éry internetu věcí (obr. 1). Někde mezi lety 2003 a 2010 přesáhl počet připojených zařízení počet obyvatel planety, což znamenalo přechod do stavu „Internet of Things“. Autoři studie se přitom domnívají, že počet připojených zařízení na osobu z řad uživatelů internetu v roce 2010 činil 6,25 kusů.

Rýže. 1. Zvýšení počtu připojených zařízení na osobu
(Zdroj: Cisco Business Solutions Group)

Pokud Cisco zmiňuje v souvislosti s pojmem IoT o explozivním růstu chytrých telefonů připojených k webu, pak například IDC jasně říká, že zařízení v konceptu IoT musí být autonomně připojena k internetu a přenášet signály bez lidského zásahu. Uživatelem ovládaný smartphone tedy nelze klasifikovat jako zařízení IoT.

Podle IDC je internet věcí (IoT) kabelová nebo bezdrátová síť, která propojuje zařízení, která jsou soběstačná, ovládaná inteligentními systémy vybavenými vysokoúrovňovými operační systém, autonomně připojené k internetu, mohou provozovat své vlastní nebo cloudové aplikace a analyzovat data, která shromažďují. Kromě toho mají schopnost zachytit, analyzovat a přenášet (přijímat data) z jiných systémů.

Je zřejmé, že pokud analytici operují s pojmem „objem trhu IoT“, pak se nelze spoléhat na tak vágní definici jako „nějaký nový stav internetu“. O IoT, jako o jakémsi přechodu internetu k nové kvalitě, přitom mluví nejen specialisté z CBSG. Věnujme pozornost Obr. 2 převzato ze zprávy Internet věcí (IoT) a trh komunikace mezi stroji podle technologií a platforem (marketsandmarkets.com). IoT charakterizuje také jako fázi ve vývoji internetu, „kdy nejen lidé, ale i věci spolu začnou interagovat, iniciovat transakce a vzájemně se ovlivňovat“.

Rýže. 2. Etapy vývoje Web 1.0, Web 2.0, Web 3.0
(zdroj: Internet of Things (IoT) & Machine-to-Machine (M2M) Communication Market
Podle technologií a platforem (marketsandmarkets.com))

V tomto ohledu je orientační další schéma: ilustrace z článku korejského autora Sunsig Kim, publikovaného v roce 2012 na webu i-bada.blogspot.ru/. Zde je stav IoT prezentován jako přechodný bod – to je další krok ve srovnání s technologií M2M (obr. 3). Naopak v publikacích řady autorů, včetně IDC, se lze dočíst, že M2M je technologie, která jako předchůdce technologie IoT je v současnosti její nedílnou součástí.

Rýže. 3. Přechod od technologií M2M k technologiím IoT (zdroj: Sunsig Kim, 8. srpna 2012 i-bada.blogspot.ru/)

Pokud definice, které jsme popsali, hovoří o probíhajícím jevu, pak např. ve formulaci Kaivana Karimiho, výkonný ředitel Podle globální strategie a rozvoje podnikání Freescale Semiconductor je IoT spíše vizí: miliardy chytrých, propojených „věcí“ tvořících jakousi univerzální globální neuronovou síť, která bude zahrnovat každý aspekt našeho života. IoT se skládá z chytrých strojů interagujících a komunikujících s jinými stroji, objekty, životní prostředí a infrastruktury. Takový systém by generoval obrovské množství dat, která by mohla být použita k řízení a kontrole věcí, k tomu, aby byl náš život pohodlnější a bezpečnější a ke snížení našeho dopadu na životní prostředí.

Proč existuje tolik definic a všechny jsou jiné?

Za prvé, technologie se vyvíjejí tak rychle, že se neustále objevuje nový obsah termínu, který ne vždy zapadá do předchozích výkladů. To je výmluvně znázorněno na obr. 4, kde je vývoj IoT ztotožňován s několika fázemi a ve skutečnosti s různými technologiemi.

Rýže. 4. Vývoj technologie "Internet věcí"

Za druhé, velmi často nová technologie je definována jako soubor faktorů, které ji odlišují od předchozí, a pak je tato předchozí technologie zahrnuta do nového konceptu. Poháněni marketingovými aspiracemi chtějí prodejci nazývat staré technologie novými jmény. Také analytici, sledující módu a snažící se demonstrovat význam popsaného trhu, používají jeden tzv. zastřešující termín, který v sobě spojuje několik pojmů.

Podobná situace je pozorována u dalších nových termínů. Vezměme si například termín SaaS, který vznikl jako označení další fáze vývoje technologie ASP. Dnes jsou v řadě publikací projekty ASP zahrnuty do trhu SaaS, což je přísně vzato nesprávné.

Přibližně totéž se děje s pojmem IoT: na jedné straně jde o další fázi vývoje M2M technologií, na druhé straně mnoho zdrojů uvádí, že trh M2M řešení je podmnožinou IoT a některé zdroje využívají zkratka IoT/M2M.

Dalším důvodem nejednoznačnosti termínu je, že na základě IoT se řeší různé třídy úloh. Zejména Kaivan Karimi hovoří o přítomnosti minimálně dvou tříd úkolů, které spojuje pojem IoT. Prvním úkolem je vzdálené monitorování a ovládání sady vzájemně propojených síťových zařízení, z nichž každé může interagovat s infrastrukturou a objekty fyzického prostředí. Senzor teploty a vlhkosti například monitoruje síť zařízení, která řídí klimatický systém chytré budovy (okna, žaluzie, klimatizace atd.). Exotičtější příklad – senzor na ruce majitele chytré domácnosti vysílá signál o psychofyzickém stavu majitele do všech chytrých zařízení v síti; každý z nich reaguje určitým způsobem, což má za následek změny osvětlení, hudby na pozadí, klimatizace. Zde není hlavní funkcí analytická, totiž kontrola. Druhým úkolem je použít data z koncových uzlů (chytrá zařízení s konektivitou a snímáním) pro inteligentní analýzu s cílem identifikovat trendy a vztahy, které mohou generovat užitečné informace poskytovat další obchodní výhody. Například sledování chování návštěvníků v obchodě pomocí štítků na zboží: jak dlouho a v blízkosti jakého zboží návštěvníci zastaví, jaké zboží si vyzvednou atd. Na základě těchto informací můžete změnit umístění zboží v hale a zvýšit tržby. Další příklad je z odvětví pojištění automobilů. Umístění zařízení vybavených akcelerometrem do automobilů umožní pojišťovně sbírat údaje o míře přesnosti jízdy klienta. Opravit lze nejen kolize, ale například i prudký náraz do předmětu nebo obrubníku. Čím opatrněji klient jezdí, tím je pojištění levnější a lehkomyslný řidič zaplatí víc. V posledních příkladech není žádný úkol správy - data jsou shromažďována a zpracovávána pomocí moderních analytických metod. Statistické informace o všech zákaznících umožní společnosti správně předvídat svá rizika.

V knize Co internet věcí (IoT) potřebuje, aby se stal realitou se Kaivan Karimi pokouší představit zobecněné schéma řešení IoT (obrázek 5). Podle tohoto schématu se jedná o zásobník, který zahrnuje šest vrstev: snímací zařízení a/nebo chytrá zařízení, připojovací uzly, vrstvu embedded procesních uzlů, vrstvu vzdáleného cloudového zpracování dat; šestá vrstva může plnit dvě funkce. První, označený jako „aplikace/akce“, znamená, že řešení se používá k dálkovému ovládání zařízení nebo k automatickému řízení procesu na základě sondovacích zařízení. Druhá možnost – „analytics / big data“ znamená, že úkol je zaměřen na využití dat získaných ze sondovacích zařízení k analýze a identifikaci trendů a vztahů, které mohou generovat užitečné obchodní informace.

Rýže. 5. Typická architektura řešení IoT (zdroj: Freescale Semiconductor)

Podobnou typickou architekturu pro IoT řešení poskytuje Microsoft (obr. 6).

Rýže. 6. Obecná architektura aplikací IoT (zdroj: Microsoft)

Kaivan Karimi ve své práci představuje nejen zobrazení typické architektury, ale také grafickou interpretaci celého ekosystému IoT (obr. 7).

Rýže. 7. Ekosystém "Internet věcí"

Rýže. 8. IoT jako „síť sítí“ (zdroj: CBSG)

Trh IoT a jeho účastníci

Co je to trh IoT? Jak to vypočítat? Koho lze počítat mezi jeho účastníky? Pokud spočítáme všechny projekty, které spadají pod schéma uvedené na Obr. 5, bude trh velmi malý. Spočítáme-li obrat společností podílejících se na tvorbě prvků, které lze v tomto schématu potenciálně implementovat, dostaneme zcela jiný údaj. Na základě publikací je vidět, že analytici volí druhý přístup: představují trh jako soubor podniků všech hráčů, kteří vytvářejí propojená chytrá zařízení a senzory, připravují platformy pro budování IoT řešení, vyvíjejí technologie pro připojení internetu Věci do sítě a poskytování pomocných služeb. To znamená, že analytici nezvažují ani tak trh řešení IoT (v užším slova smyslu), ale podnikání všech účastníků ekosystému poskytovatelů služeb a technologií kolem výstavby řešení IoT.

Zdá se, že touto cestou se ubírají společnosti, které operují s pojmem „trh IoT“. Konkrétně IDC identifikuje až pět segmentů trhu IoT a odpovídající hráče.

První z nich („Zařízení / Inteligentní systémy“) zahrnuje výrobce chytrých zařízení a senzorů, kteří mají schopnost připojit se ke kabelovým / bezdrátovým sítím, jsou schopni zachytit a přenášet data, provozovat vlastní nebo cloudové aplikace a komunikovat s inteligentním systém v automatickém režimu.

Druhý segment se nazývá „IoT Service Connectivity and Support Tools“. Jedná se o potenciální byznys pro poskytovatele telekomunikačních služeb, kteří mohou poskytovat komunikační služby založené na různých technologiích, včetně kabelových, mobilní komunikace(2G, 3G, 4G), Wi-Fi a doplňkové služby, jako je správa fakturace.

Ve třetím segmentu nazvaném „Platformy“ IDC zdůrazňuje platformy pro provoz zařízení, sítí a aplikací.

Platformy pro podporu zařízení představují software zodpovědný za zajištění toku dat do az koncových zařízení, včetně aktivačních, řídících a diagnostických funkcí.

Síťové platformy poskytují zákazníkům software pro připojení zařízení IoT/M2M za účelem sběru a analýzy informací. Platforma umožňuje spravovat předplatné, ovládat tarifní plány a spravovat je. Tato vrstva poskytuje zákazníkům smlouvu o úrovni služeb zaměřenou na zlepšení kvality a zajištění bezpečnosti řešení.

Platformy pro podporu aplikací jsou horizontálně orientovaná řešení pro integraci podnikových aplikací a specifických aplikací IoT.

Čtvrtý segment, „Analytika“ – představuje řešení, která vám umožní zvýšit efektivitu podnikání na základě přijetí více efektivní řešení založené na datech shromážděných pomocí technologie IoT, včetně využití technologie Big Data. Sektor také zahrnuje vznikající analytická řešení, která umožní integraci dat získaných z monitorování IoT a sociálních sítí.

A konečně pátý segment – ​​aplikace pro podporu vertikálních řešení, které implementují funkce specifické pro různá odvětví.

Autor mapy „Internet of Things Ecosystem“ Matt Turck, Managing Director FirstMark Capital, představuje nejen segmentaci trhu, ale uvádí i konkrétní jména nejvýznamnějších hráčů v jednotlivých segmentech (obr. 9). Tato práce převádí rozhovor o účastnících trhu IoT do praktičtější roviny.

Rýže. 9. „Internet of Things Ecosystem“ (Zdroj: Matt Turck, Sutian Dong & First Mark Capital)

Mat Truck také odpovídá na otázku, proč právě trh IoT přitahuje pozornost minulé roky. Podotýká, že růst zájmu o trh a jeho vývoj samotný je způsoben souběhem několika klíčových faktorů. Za prvé, výroba chytrých zařízení se stala jednodušší a levnější, existují distributoři a společnosti, které mají zájem o financování takových projektů. Za druhé, v posledních několika letech se technologie bezdrátové komunikace dramaticky posunuly ve svém vývoji. Dnes má každý uživatel mobilní telefon nebo tablet, který lze použít jako univerzální dálkový ovladač pro internet věcí. Konektivita se stává realitou (Wi-Fi, Bluetooth, 4G). Za třetí, „internet věcí“ je schopen využívat celou infrastrukturu, která se v souvisejících oblastech objevila. Cloud computing umožňuje vytvářet zjednodušená a levná koncová zařízení, protože inteligenci lze přenést z koncových zařízení do cloudu. Nástroje pro velká data, včetně programů s otevřeným zdrojovým kódem, jako je Hadoop, umožňují analyzovat obrovské množství dat zachycených zařízeními IoT.

V ekosystému (viz obrázek 9) autor identifikuje téměř stejné tržní prvky jako IDC, ale jsou jinak segmentovány. Mat Truck identifikuje tři hlavní části: horizontální platformy, vertikální aplikace a stavební bloky. Autor ekosystému zdůrazňuje, že i přes aktivní podnikání v oblasti tvorby vertikálních řešení mají ambiciózní hráči na trhu za cíl stát se horizontální platformou, na které budou postavena všechna vertikální řešení z internetu věcí. Například několik hráčů ze sektoru domácí automatizace (SmartThings, Ninja Blocks atd.) je vývojáři horizontálních softwarových platforem. Velké korporace, jako jsou GE a IBM, aktivně vyvíjejí své platformy. Telekomunikační společnosti jako AT&T a Verizon mají také dobré vyhlídky a jsou v závodě. Otázkou zůstává, jak snadno lze horizontální platformu postavenou pro jednu třídu vertikálních řešení přizpůsobit pro vertikální řešení jiné třídy. Zatím také není jasné, které platformy – uzavřené nebo otevřené – mají perspektivu zaujmout v této oblasti vedoucí postavení.

Vertikální řešení na Obr. 9, poměrně hodně je zaznamenáno, jsou seskupeny do menších bloků. V rámci přehledového článku není možné se ke všem vyjádřit, zaměříme se proto jen na některé.

Například v sekci nositelných zařízení jsou brýle Google Glass novým zařízením, které bylo poprvé oznámeno v únoru 2012. Zařízení Android (obr. 10) je vybaveno průhledným displejem umístěným nad pravým okem, schopným nahrávat vysoce kvalitní video, provádět rozšířenou realitu, mobilní komunikaci, přístup k internetu a vést si video deník.

Rýže. 10Google Glass

V poslední době si oblibu získávají nositelná fitness zařízení, jako jsou Fitbit, Nike + Fuelband, Jawbone, s jejichž pomocí mohou uživatelé sledovat míru své fyzické aktivity a počítat spálené kalorie (na obr. 9 jsou umístěny v samostatné kategorii ).

Typickým zástupcem této skupiny je zařízení UP Jawbone (obr. 11), což je sportovní náramek, který umí pracovat s iPhonem a platformou Android. Zařízení umožňuje sledovat spánek, stravu, počet ušlých kroků a spálené kalorie. Náramek má vibrační motor, který může sloužit buď jako alarm, nebo připomínat nositeli, aby seděl příliš dlouho. Náramek je schopen sledovat fáze spánku a probudit majitele ve fázi lehkého spánku, kdy je probuzení mnohem jednodušší.

Rýže. 11. UP Jawbone vám umožní vést
sledování cvičení

Zařízení obsahuje sociální aplikaci, která pomáhá přidat další úroveň motivace ke cvičení. Uživatelé mohou prohlížet data svých přátel, sdílet sportovní výsledky a soutěžit.

Taková nositelná zařízení mohou být použita pro lékařské účely, jako je dálkové sledování stavu pacienta (krevní tlak, srdeční frekvence atd.) pro upozornění blízkých nebo zdravotnického personálu v případě zvýšení indikátorů. Technologie internetu věcí jsou v medicíně obecně široce využívány – od nejjednodušších připomínacích systémů pro užívání léků až po sondy zaváděné do těla za účelem sledování fungování orgánů pro stanovení komplexní diagnózy.

IoT se nejaktivněji využívá v technologiích chytré domácnosti: dálkové ovládání domácích zařízení přes internet, vzdálené monitorování a ovládání topných systémů, osvětlení, mediálních zařízení, elektronické systémy zabezpečení, výstražné systémy, systémy požární ochrany atd.

Z hráčů označených v sekci domácí automatizace na Obr. 9, je zajímavé poznamenat společnost Nest Labs, která navrhuje a vyrábí programovatelné termostaty a detektory kouře s podporou Wi-Fi se samoučícími funkcemi. Startup, který v roce 2010 založili dva absolventi Applu, se během pár let rozrostl ve společnost s více než 130 zaměstnanci.

Svůj první produkt, termostat (obr. 12), uvedla firma v roce 2011. V říjnu 2013 společnost Nest Labs oznámila uvedení zařízení na kontrolu kouře a kysličník uhelnatý. Termostat Nest zajišťuje interakci se zařízením nejen prostřednictvím rozhraní dotykové obrazovky, ale také na dálku, protože termostat je připojen k internetu. Společnost může distribuovat aktualizace za účelem opravy chyb, zlepšení výkonu a přidání dalších funkcí. Pro aktualizaci musí být termostat připojen k Wi-Fi a 3,7V baterii ke stažení a instalaci aktualizací.

Rýže. 12. Termostat Nest Labs

Technologie IoT je široce využívána v energetice (chytré měřiče, systémy pro detekci ztrát či krádeží v elektrické síti). Například ropný a plynárenský sektor využívá dálkové monitorování ropovodů.

Pro bezpečnější provoz vozidel se vyvíjí mnoho řešení. Technologie propojených vozů umožňuje používat systémy tísňové volání ambulance z vestavěné SIM karty. V autopojištění se začíná procvičovat výpočet pojištění na základě vzdáleného sledování jízdy uživatelů. V dopravě jsou široce využívány systémy pro sledování trasy automobilu, sledování přepravy nákladu, řízení zásilek a skladování. cvičil automatizovaný systém kontrola letového provozu. Městské samosprávy mohou využívat řešení IoT ke spuštění, provozu a řízení systému veřejné dopravy za účelem optimalizace spotřeby paliva, řízení a řízení vlakové dopravy. V maloobchodě se rozvíjí automatizace logistických úkolů, vzdálené monitorování a účtování zboží vybaveného RFID tagy, inventarizace v reálném čase a řešení pro bezdrátové platby. V systémech veřejné bezpečnosti - monitorování a kontrola stavu průmyslová zařízení, mosty, tunely atd. V průmyslová produkce- řízení výrobního procesu, dálková diagnostika, řízení robotických komplexů. V zemědělství- dálkové ovládání závlahových systémů, sledování stavu a chování zvířat, sledování vodních stavů v nádržích apod.

Co je tedy „internet věcí“ – realita nebo vyhlídka? Na základě provedené analýzy lze tvrdit, že se jedná o perspektivu, která se postupně stává realitou.

Nyní mnoho lidí mluví o internetu věcí, ale ne každý rozumí, co to je.

Podle Wikipedie jde o koncept počítačové sítě fyzických objektů („věcí“) vybavených vestavěnými technologiemi pro vzájemnou interakci nebo interakci s vnějším prostředím, přičemž organizaci takových sítí považujeme za fenomén, který může přebudovat ekonomické a sociální procesy, s výjimkou akcí a operací, vyžadují lidský zásah.

mluvící prostý jazyk Internet věcí je druh sítě, ve které jsou věci sjednoceny. A věcmi myslím cokoliv: auto, žehličku, nábytek, pantofle. To vše bude moci mezi sebou „komunikovat“ bez lidského zásahu pomocí přenášených dat.

Vzhled takového systému byl očekáván, protože lenost je motorem pokroku. Není třeba chodit ráno ke kávovaru, abyste si uvařili kávu. Už ví, kdy se obvykle probouzíte, a do této doby si sama uvaří aromatickou kávu. Skvělý? Možná, ale jak realistické to je a kdy se to objeví?

Jak to funguje

picjumbo.com

Jsme na začátku cesty a je příliš brzy mluvit o internetu věcí. Vezměte si například kávovar, o kterém jsem psal výše. Nyní musí člověk samostatně zadat čas svého probuzení, aby mu ráno uvařila kávu. Co se ale stane, když v tu dobu člověk není doma nebo chce čaj? Ano, vše je při starém, protože nezměnil program a bezduchý kus železa mu znovu uvařil kávu. Takový scénář je zajímavý, ale jde spíše o automatizaci procesů než o internet věcí.

U kormidla je vždy člověk, je středem. Chytrých gadgetů každým rokem přibývá, ale bez lidského příkazu nefungují. Tento nešťastný kávovar bude muset neustále sledovat, měnit program, což je nepohodlné.

Jak by to mělo fungovat

picjumbo.com

Internet věcí znamená, že člověk definuje cíl a nestanoví si program k dosažení tohoto cíle. Ještě lepší je, když systém sám analyzuje data a předvídá přání člověka.

Jedete domů z práce, unavení a hladoví. V tuto dobu už auto oznámilo domu, že vás za půl hodiny přiveze: říkají, připravte se. Svítí, termostat seřizuje komfortní teplota, večeře se připravuje v troubě. Šli jsme do domu - zapnula se televize se záznamem zápasu vašeho oblíbeného týmu, večeře je hotová, vítejte doma.

Zde jsou hlavní rysy internetu věcí:

• To je neustálý doprovod každodenních lidských činností.
• Vše se děje transparentně, nenápadně, se zaměřením na výsledky.
• Osoba specifikuje, co se má stát, ne jak to udělat.

Řekněme fantazie? Ne, to je blízká budoucnost, ale k dosažení takových výsledků je třeba udělat mnohem víc.

Jak toho dosáhnout

picjumbo.com

1. Jediný střed

Je logické, že v centru všech těchto věcí by neměl být člověk, ale nějaké zařízení, které bude vysílat program k dosažení cíle. Bude monitorovat další zařízení a úkoly a sbírat data. Takové zařízení by mělo být v každé domácnosti, kanceláři a dalších místech. Budou jednotní jediná síť, jehož prostřednictvím si budou vyměňovat data a pomůžou člověku kdekoli.

Už vidíme počátky takového centra. Amazon Echo, Google Home a zdá se, že na něčem podobném také pracují. Takové systémy mohou již nyní sloužit jako centrum chytré domácnosti, i když jejich možnosti jsou zatím omezené.

2. Jednotné normy

To bude možná hlavní překážka na cestě ke globálnímu internetu věcí. Pro rozsáhlý provoz systému je zapotřebí jeden jazyk. Apple, Google, Microsoft aktuálně pracují na svém ekosystému. Všechny se ale pohybují odděleně, různými směry, což znamená, že v nejlepším případě získáme místní systémy, které je obtížné sjednotit i na úrovni města.

Možná se jeden ze systémů stane standardem nebo každá síť zůstane lokální a nepřeroste v něco globálního.

3. Bezpečnost

Při vývoji takového systému je samozřejmě nutné dbát na ochranu dat. Pokud síť hackne hacker, bude o vás vědět všechno. Chytré věci vás prodají útočníkům s droby, takže se šifrováním dat vyplatí vážně zapracovat. Samozřejmě se na tom již pracuje, ale pravidelně se objevující skandály naznačují, že dokonalé zabezpečení je ještě daleko.

Co nás čeká v nejbližší době

Mitch Nielsen/unsplash.com

V nejbližší době nás čekají chytré domy, které majitelům otevřou dveře, když se přiblíží, udrží komfortní mikroklima, svépomocí doplní ledničku a objednají potřebné léky, pokud člověk onemocní. A ještě předtím dům obdrží indikátory z chytrého náramku a pošle je lékaři. Po silnicích budou jezdit bezpilotní vozidla a na samotných silnicích už nebudou zácpy. Internet věcí umožní vývoj pokročilejšího systému řízení dopravy, který dokáže zabránit dopravním zácpám a zácpám.

Již nyní funguje mnoho gadgetů ve spojení s různé systémy, nicméně v příštích 5–10 letech nás čeká skutečný boom rozvoje internetu věcí. V budoucnu je ale možný scénář jako v karikatuře WALL-E, kde se lidstvo proměnilo v bezmocné tlusté muže, kterým slouží roboti. Tak-tak perspektiva. Co myslíš?