Ce este Internetul lucrurilor și serviciilor. Ce este IoT? Ce este Internetul Lucrurilor

„Internetul Lucrurilor” face parte din conceptul conform căruia Internetul nu mai este doar o rețea globală pentru ca oamenii să comunice între ei prin intermediul computerelor, ci și Internetul este acum o platformă pentru dispozitive pentru a comunica în în format electronic cu lumea înconjurătoare.
Rezultatul este o lume care trăiește în timp ce informații și date sunt transmise de la un dispozitiv la altul, care este partajată și poate reutiliza canalele în diferite scopuri.
Valorificarea potențialului internetului obiectelor pentru binele economic și social va fi o provocare majoră în următoarele decenii, inclusiv provocările și oportunitățile care decurg din acest fenomen.

Combinație de tehnologii, inclusiv senzori cu costuri reduse, procesoare cu putere redusă, scalare continuă a serviciilor cloud și adoptare pe scară largă conexiune fără fir a permis începerea acestei revoluții.

Din ce în ce mai mult, companiile folosesc aceste tehnologii pentru a implementa analiza performanței și pentru a descoperi noi capabilități ale produselor care permit obiectelor de zi cu zi să devină mai inteligente, să învețe din experiență și să interacționeze mai bine cu mediul lor.

Unele dintre aceste dispozitive implementează comunicații de la mașină la mașină. De exemplu, senzorii de drum alertează mașinile cu privire la potențiale pericole, rețelele inteligente trimit date dinamice ale prețului energiei electrice către aparatele de uz casnic pentru a optimiza consumul de energie.

Alte dispozitive folosesc comunicarea de la mașină la om, fie direct prin produsul în sine, fie indirect printr-un browser web de pe un computer sau dispozitiv mobil. De exemplu, sistemele de sprijinire a managementului din ferme pot combina datele despre starea solului de la senzorii de mediu cu date istorice de preț și vreme și previziuni pentru a oferi îndrumări fermierilor despre cum să planteze și să fertilizeze anumite zone de teren.
Aceste transformări, în ciuda semnificației lor, vor fi în mare măsură invizibile pentru neprofesionist, deoarece schimbările din mediul fizic vor fi invizibile sau foarte discrete. O casă „inteligentă” sau un pod „inteligent” arată exact ca una obișnuită - toată inteligența este încorporată în infrastructură. Produsele de larg consum cu inteligență încorporată (cum ar fi uscătoarele de rufe sau termostatele) nu vor arăta cu mult diferit față de ceea ce avem astăzi.

Cu toate acestea, în ciuda absenței unor schimbări externe majore, impactul internetului obiectelor va fi foarte profund și va crea noi oportunități pentru a rezolva multe probleme stringente. probleme sociale astăzi.

Oportunitățile IoT sunt prezentate de noi produse și servicii care vor ajuta la protejarea mediului, la conservarea energiei, la creșterea productivității agricole, la creșterea rapidă și mai sigură a transportului, la îmbunătățirea siguranței publice și la îmbunătățirea și accesibilitatea asistenței medicale. În plus, unele articole, oferind informații în timp util, pot pur și simplu să-și ajute proprietarii ocupați în viața de zi cu zi: de exemplu, un frigider „inteligent” își poate aminti proprietarului că este timpul să cumpere lapte când este aproape terminat.
Schimbările mari constau în multe mici și implică altele noi, iar Internetul lucrurilor poate aduce milioane modificări suplimentareîn următorii ani. Acest articol demonstrează varietatea de dispozitive care alcătuiesc Internetul lucrurilor în prezent. Potențial, aceste dispozitive pot fi aplicate la o varietate de probleme practice, mari și mici, precum și la principiile strategice deschise de noile tehnologii care vor ajuta liderii guvernamentali să maximizeze beneficiile.

Mediu inconjurator

Cu o populație în continuă creștere de oameni de pe planetă (acum peste 7 miliarde), utilizarea durabilă resurse naturale Pământul devine din ce în ce mai mult sarcina dificila, dar aceasta este problema care trebuie rezolvată pentru a realiza o dezvoltare economică durabilă în primul rând.

Protejarea mediului necesită o soluție cu mai multe fațete, dar Internetul obiectelor oferă deja oportunități unice de a aborda probleme precum poluarea apei și a aerului, haldele de deșeuri și defrișările.

Dispozitivele cu senzori în rețea monitorizează acum îndeaproape impactul asupra mediului al orașelor noastre, colectând date despre canalizare, calitatea aerului și deșeuri. În afara orașului, aceleași rețele de dispozitive cu senzori ne monitorizează constant pădurile, râurile, lacurile și oceanele.

Multe tendințe de mediu sunt atât de complexe încât sunt dificil de înțeles, dar colectarea datelor este primul pas către înțelegerea și, în cele din urmă, dezvoltarea de soluții pentru a reduce impactul negativ al activităților umane asupra mediului.

Atmosfera

Air Quality Egg este un dispozitiv care folosește senzori pentru a colecta și a partaja date despre calitatea aerului în afara casei sau biroului unei persoane. In timp ce instituţiile statului, cum ar fi Agenția pentru Protecția Mediului din SUA, monitorizează calitatea aerului și nivelurile de poluare din centrele zonelor metropolitane, „oul” colectează date despre mediul imediat al utilizatorului său în timp real. Stația de bază transmite date despre calitatea aerului prin Internet, unde un site web dedicat colectează și afișează informațiile colectate de toate „ouăle” care sunt în uz. Datele în timp real pot fi folosite pentru a evalua impactul politicilor urbane și al schimbărilor în nivelurile de poluare, precum și pentru a dezvolta și adopta noi programe și decizii în acest domeniu. De asemenea, acest serviciu permite locuitorilor orașului să afle mai multe despre locul lor de reședință și despre impactul lor personal și direct asupra locuinței lor. Oul de calitate a aerului poate fi găsit în toată America de Nord, Europa de Vest și Asia de Est și ar putea juca un rol în viitor în țările în curs de dezvoltare cu populația urbană cu cea mai rapidă creștere și rate ridicate de poluare.

Recipiente de gunoi (pubele)

Dispozitivul BigBelly este un coș de gunoi alimentat cu energie solară care compactează gunoiul și alertează echipele de salubritate (servici și curățători) când este plin. Rețeaua partajată analizează datele colectate primite de la fiecare coș BigBelly, ceea ce vă permite să planificați activitățile de colectare și să faceți ajustări rapide, cum ar fi frecvența colectării gunoiului și dimensiunea coșului în sine. Sistemele BigBelly sunt amplasate peste tot: în orașe, centre mari de afaceri, în campusurile universitare, în parcuri și pe plaje.
Universitatea din Boston a redus frecvența colectării gunoiului de la 14 la 1,6 ori pe săptămână. Universitatea a economisit nu doar timp, ci și energie, deoarece acum folosește mai puțini saci de gunoi și produce mai puțin dioxid de carbon în timpul colectării gunoiului.

Având în vedere că volumele de deșeuri menajere estimate să crească de la 1,3 tone generate în prezent la 2,2 miliarde de tone până în 2025, vor fi necesare cu disperare instrumente suplimentare pentru a face față volumelor mari de deșeuri.

Pădure

Invisible Track este un dispozitiv mic care este așezat discret pe copacii din zonele forestiere protejate pentru a ajuta la combaterea tăierilor ilegale. Dispozitivele mai mici decât un pachet de cărți notifică autoritățile când copacii recoltați ilegal trec în raza de acțiune comunicatii mobile. Oamenii legii pot găsi apoi siteuri de productieși să oprească această activitate la o scară mai mare decât amenzile pentru exploatarea forestieră ilegală.

Rețele de camioane invizibile sunt în prezent desfășurate în pădurile amazoniene din Brazilia, care au pierdut în medie 3.460.000 de hectare de pădure virgină în fiecare an între 2000 și 2005. Multe activități ilegale de defrișare au trecut neobservate, deoarece frecvențele prin satelit și radio sunt adesea prea slabe pentru zone izolate. Invisible Truck se asigură acum că, chiar și în cele mai vulnerabile și îndepărtate zone ale Braziliei, pădurile pot fi păzite și protejate.

căi navigabile

Sistemul integrat de observare marine din Australia este o rețea de senzori de-a lungul Marii Bariere de Corali care colectează date pentru cercetătorii care studiază impactul condițiilor oceanului asupra ecosistemelor marine și asupra schimbărilor climatice. Geamanduri echipate cu senzori colectează date biologice, fizice și chimice. Datele sunt transmise la o stație de bază de pe țărm folosind o varietate de tehnologii wireless, inclusiv microunde, televiziune și rețele mobile 3G, în funcție de distanța până la țărm. Sistemul a fost implementat în 2010 în șapte locații diferite de-a lungul Marii Bariere de Corali și a colectat date pentru a studia mișcarea peștilor, biodiversitatea și deteriorarea recifelor de corali.

Ne dăm seama ce este Internetul lucrurilor, de unde să începem să-l studiem, ce constructori sunt potriviți pentru asta și ce competiții sunt deja organizate astăzi.

Ce este Internetul Lucrurilor (Internetul Lucrurilor, IoT)

Nimeni nu va fi surprins de faptul că orice obiect, fie Aparate sau îmbrăcăminte, poate fi conectat la internet. Un frigider inteligent, un ceainic, constructori pentru învățarea copiilor... În timp ce unii conectează o cafetieră, ceasuri și alte lucruri la World Wide Web, alții sunt perplexi de ce complică articolele și echipamentele ușor de utilizat. Ce este mai exact Internetul Lucrurilor?

Conceptul de Internet al lucrurilor

Internetul lucrurilor (Internetul obiectelor, IoT)- conceptul unei rețele de calculatoare de obiecte fizice („lucruri”) echipate cu tehnologii încorporate pentru interacțiunea între ele sau cu Mediul extern, considerând organizarea unor astfel de rețele ca un fenomen capabil de restructurare a proceselor economice și sociale, excluzând necesitatea participării umane de la unele dintre acțiuni și operațiuni (Wikipedia) .

Ideea Internetului lucrurilor nu este de a conecta totul în jur la Internet. Sarcina este de a automatiza procesele și de a învăța obiectele conectate la rețea să facă schimb de informații. Cum? Prin diverși senzori încorporați sau conectați la obiecte. Pentru ce? Astfel încât obiectele în sine „ia decizii” și acționează fără intervenția umană.

La începutul lui 2015, președinte al consiliului de administrație al Google Eric Schmidt :

Voi răspunde foarte simplu că internetul va dispărea. Vor fi atât de multe adrese IP, atât de multe dispozitive, senzori, purtabile, lucruri care comunică cu tine, dar nici nu vei simți asta. Ei te vor însoți mereu. Imaginați-vă că intrați într-o cameră și camera este dinamică și puteți interacționa cu ceea ce se întâmplă în acea cameră. Apare o lume foarte personalizată, foarte interactivă și foarte, foarte interesantă.

Un exemplu aproape clasic, deja funcțional, al implementării Internetului lucrurilor este Yandex.Traffic. Multe mașini echipate cu Yandex.Navigator își trimit coordonatele, viteza și direcția către sistem. Informațiile sunt procesate și harta arată nu numai drumurile, ci și aglomerația acestora în „timp real”. Datorită acestui fapt, navigatorii pot trasa o rută, ținând cont nu numai de distanțe, ci și de ambuteiajele.

Dacă încă nu știi de ce să conectezi fierbătorul la internet, încearcă să visezi. Cândva, majoritatea proprietarilor de telefoane credeau că este nevoie doar pentru apeluri. Astăzi, mulți oameni care și-au pierdut smartphone-ul conectat la internet pentru o zi sunt șocați.

Nimeni nu știe cu siguranță ce caracteristici va avea fierbătorul de mâine. Poate că va lucra împreună cu o brățară inteligentă pe braț, culegând date despre cantitatea de apă băută, caracteristicile acesteia, ritmul cardiac și alți indicatori. Toate acestea vor fi trimise medicului cardiolog virtual, iar tu vei primi recomandări și avertismente.

Istoria IoT

Chiar înainte de apariția internetului în sine, în 1926 Nikola Teslaîntr-un interviu acordat revistei Collier, el a spus că în viitor, radioul se va transforma într-un „creier mare”, toate lucrurile vor deveni parte dintr-un singur întreg, iar instrumentele care fac acest lucru posibil vor încăpea cu ușurință în buzunarul tău.

În 1990, unul dintre creatorii protocolului TCP/IP John Romkey conectat un prăjitor de pâine la rețea, de ex. a creat de fapt primul lucru pe internet din lume.

În 1999, a fost propus termenul de Internet al Lucrurilor Kevin Ashton, apoi asistent manager de brand pentru Procter & Gamble. În același an ei David Brockși Sanjay Sarma a fondat Auto-ID Center, care se concentrează pe identificarea prin radiofrecvență (RFID) și tehnologiile senzorilor, datorită cărora conceptul de Internet al lucrurilor a devenit larg răspândit.

În 2008-2009, Cisco a raportat că numărul de dispozitive conectate la Internet a depășit numărul de oameni de pe planetă.

Din 2010, Internetul Lucrurilor s-a dezvoltat constant datorită omniprezentei rețelelor fără fir și a tehnologiilor cloud, a reducerii costurilor procesoarelor și senzorilor și a dezvoltării tehnologiilor de transmisie a datelor eficiente din punct de vedere energetic. Tehnologia Internetului lucrurilor, precum robotica, este recunoscută ca o descoperire, de exemplu. schimbându-ne vieţile şi procesele economice. Lumea continuă să se schimbe chiar în fața ochilor noștri.

Competiții IoT

Internetul Lucrurilor este inclus în lista de profesii (competențe) a Campionatului Național al Profesiilor Muncii WorldSkillsși competiții similare pentru școlari JuniorSkills. În 2016, campionatul JuniorSkills la competența „Internetul lucrurilor” se desfășoară în cadrul celui de-al VIII-lea Festival de robotică rusească „Robofest-2016”. Competițiile se vor desfășura pe două categorii de JuniorSkills: Smart City pentru participanții cu vârsta peste 10 ani și Smart Agriculture pentru copiii peste 14 ani.

În 2016, Internetul Lucrurilor a fost, de asemenea, evidențiat ca o categorie creativă separată a Olimpiadei de Robotică din Rusia. Tema de anul acesta este sănătatea.

kituri IoT

Te-ai decis să ții pasul cu vremurile, să stăpânești tehnologia Internetului lucrurilor și să devii un vrăjitor tehnic? Ești gata să schimbi lumea din jurul tău, spărgând tot ce-ți iese în cale, conectând lucrurile din jur la Internet și înzestrându-le cu „minte”? Ne dăm seama ce componente sau constructori sunt potriviți pentru studierea Internetului lucrurilor.

Dispozitivele inteligente din lumea IoT trebuie să colecteze date din mediu, să transmită informații prin Internet (sau conexiune locală) către alte dispozitive și, de asemenea, să primească informații de la acestea. Pentru ca dispozitivele să aibă „inteligență”, datele primite trebuie analizate printr-un program care să tragă concluzii și să ia decizii. Obiectele din lumea Internetului lucrurilor sunt în multe privințe similare cu roboții și controlerele, senzorii și, dacă este necesar, sunt necesare actuatoare pentru a le crea.

O componentă importantă este prelucrarea datelor. Putem spune că obiectele conectate la rețelele de procesare a datelor dobândesc „inteligență”. Există diverse platforme hardware și software pentru dezvoltarea aplicațiilor IoT.

Dintre soluțiile software, ThingWorx este popular.

Des întâlnit în robotică, Arduino este ceea ce aveți nevoie pentru a crea proiecte educaționale în domeniul IoT. Pentru conectarea la rețea se folosește un scut Ethernet. Toate plăcile și senzorii necesari pot fi achiziționate separat. Există, de asemenea, kituri specializate gata făcute bazate pe Arduino. Avantajul lor nu este doar o compoziție atentă, ci și exemple de coduri de program.

Kit de instruire de bază IoT Smart Agriculture

În unele cazuri, competițiile reglementează echipamentul folosit. Astfel, kit-ul WorldSkills Smart Agriculture, creat pentru a studia Internetul lucrurilor pe tema Smart Agriculture, a fost admis la campionatul JuniorSkills din acest sezon.

Compoziția trusei de antrenament:

• Placa Arduino Uno R3;
• Ethernet W5100 Shield;
• modul senzor de temperatură și umiditate DHT11;
• Cablu Ethernet;
• termometru digital DS18B20;
• modul senzor de lumină;
• Modul senzor de umiditate a solului / solide în vrac (Senzor de umiditate);
• Scut senzor IO;
• fire de conectare;
• tampoane;
• Adaptor AC (5V, 1A, 5W);
• cutie.

Este convenabil să folosiți astfel de seturi pentru prototiparea rapidă a dispozitivelor, ceea ce este important pentru organizarea procesului de învățare.

Pentru a asambla modele de antrenament ale Internetului lucrurilor, este convenabil să folosiți plăci de expansiune (scuturi) care au la bord un număr de senzori utilizați în mod obișnuit. - o placă universală pe care sunt instalate:

• senzor digital de temperatură și umiditate DHT11,
• senzor de temperatură analogic LM35,
• senzor analog de lumină,
• receptor de semnal IR de la telecomandă,
• difuzor pentru generarea de semnale sonore simple,
• două butoane și un potențiometru,
• trei LED-uri.

Un model agricol poate fi orice plantă de apartament. Ați uitat să udați? Imaginați-vă că floarea însăși poate anunța că este timpul să aveți grijă de ea. Pentru a face acest lucru, trebuie să plasați senzori de temperatură și umiditate în sol și să monitorizați performanța acestora, precum și să controlați iluminarea din jur.

Kit de instruire de bază IoT Smart Agriculture. Model cu planta de interior

Tutorial video care demonstrează ușurința de asamblare a kit-ului:

Pentru ca un astfel de model să devină Internetul lucrurilor, este necesar să se creeze un serviciu de internet cloud analitic care ia în mod independent decizia de a porni sistemul de irigare pe baza datelor colectate.

Kitul de echipamente avansate Juniorskills Smart Agriculture include o pompă submersibilă. Cine știe ce altceva ai vrea să o înveți în afară de udarea plantelor în ghiveci? Poate că decideți că pompa dvs. inteligentă ar trebui să „comunice” nu numai cu ghivecele de plante de interior, ci și cu un fierbător care raportează că nivelul apei este prea scăzut, iar smartphone-ul proprietarului „gardianului de tehnologie inteligentă” trebuie urgent să fierbe apa.

Sper că după ce citești acest articol nu vei sparge toate electrocasnicele de acasă, spiritul de inovație și schimbare pe care le aduce Internetul lucrurilor se va instala în inima ta și vei dori să devii parte din magia tehnică.

IoT - Internetul lucrurilor

Internet of Things (IoT) - tehnologii moderne de telecomunicații
(Internetul lucrurilor - tehnologii moderne de telecomunicații)

29/08/16

Ce este Internetul Lucrurilor? Ce este Internetul lucrurilor, IoT? Internetul lucrurilor (IoT) este o nouă paradigmă a Internetului. Ce se înțelege prin termenul „Lucruri” în Internetul Lucrurilor. Termenul „lucru” în Internetul lucrurilor (IoT) înseamnă inteligent, i.e. obiecte sau obiecte „inteligente” (Obiecte inteligente sau SmartThings sau Dispozitive inteligente).

Cum este Internetul lucrurilor (IoT) diferit de internetul tradițional? Internetul lucrurilor (IoT) este o rețea de internet tradițională sau existentă, extinsă prin rețele de calcul de dispozitive fizice sau lucruri conectate la acesta, care poate organiza în mod independent diverse modele de comunicare sau modele de conexiune (Lucru - Lucru, Lucru - Utilizator și Lucru - Web Obiect).

Trebuie remarcat faptul că Smart Objects sunt senzori sau dispozitive de acționare, echipate cu un microcontroler cu un sistem de operare în timp real cu o stivă de protocol, memorie și un dispozitiv de comunicare, încorporate în diverse obiecte, de exemplu, în contoare de energie electrică sau contoare de gaz, senzori de presiune. , vibrații sau temperaturi, întrerupătoare etc. Obiectele „inteligente” sau Smart Objects pot fi organizate într-o rețea de calculatoare de obiecte fizice care pot fi conectate prin gateway-uri (hub-uri sau platforme specializate IoT) la internetul tradițional.

În prezent, există multe definiții ale conceptului de Internet of Things (IoT). Dar, din păcate, ele sunt contradictorii, nu există o definiție clară și lipsită de ambiguitate a Internetului lucrurilor (IoT).

Pentru a înțelege esența Internetului lucrurilor (IoT), este recomandabil să luați în considerare mai întâi infrastructura Internetului și serviciul WWW (World Wide Web) sau Web (web). Internetul este o rețea de rețele, adică o rețea care unește diverse rețele și noduri individuale ale utilizatorilor la distanță folosind routere și protocolul de rețea (internet) IP. Cu alte cuvinte, termenul de Internet se referă la infrastructură retea globala, format dintr-un set retele de calculatoareși noduri individuale conectate prin canale de comunicare.

Internetul global este baza fizică a serviciului Web. Web-ul este World Wide Web sau un sistem distribuit resurse informaționale, care oferă acces la documente hipertext (documente web) găzduite pe site-urile internet. Accesul și transmiterea documentelor web în format HTML prin Internet se realizează utilizând protocolul de aplicație HTTP/HTTPS al serviciului Web bazat pe stiva de protocoale TCP/IP din Internet.

Pe baza celor de mai sus, se poate concluziona că IoT se caracterizează prin schimbări la scară largă în infrastructura Internetului global și noi modele de comunicare sau conexiune: „lucru - lucru”, „lucru - utilizator (Utilizator)” și „lucru - obiect web (Web Object)".

Internetul obiectelor (IoT) ar trebui luat în considerare la nivel tehnologic, economic și social.

La nivel tehnologic, Internetul lucrurilor este conceptul de dezvoltare a infrastructurii rețelei (baza fizică) a Internetului, în care lucrurile „inteligente” fără intervenția umană sunt capabile să se conecteze la rețea pentru interacțiunea de la distanță cu alte dispozitive ( Thing - Thing) sau interacțiunea cu centre de date autonome sau cloud sau DATA-centre (Thing - Web Objects) pentru a transfera date pentru stocare, procesare, analiză și decizii de management care vizează schimbarea mediului sau pentru a interacționa cu terminalele utilizatorului (Thing - User ) pentru a controla și gestiona aceste dispozitive.

Internetul lucrurilor (IoT) va duce la schimbări în modelele economice și sociale de dezvoltare a societății. Există diverse clasificări ale Internetului obiectelor (IoT) (de exemplu, Internetul obiectelor industriale - IIoT, Internetul serviciilor - IoS etc.) și domeniilor de utilizare a acestuia (în energie, transport, medicină, agricultură, locuințe și comunități). servicii, Smart City, Smart Home etc.).

Cisco a introdus un nou concept - Internet of Everything, IoE („Internet of Everything” sau „All-inclusive Internet”), iar Internet of Things este etapa inițială de dezvoltare a „All-inclusive Internet”

Dezvoltarea Internet of Things sau Internet of Things (IoT) depinde de:

• tehnologii de rețea fără fir de putere redusă (LPWAN, WLAN, WPAN);
• ritmul de implementare a rețelelor celulare pentru Internet of Things (IoT): EC-GSM, LTE-M, NB-IoT și rețele universale 5G;
• rata de tranziție a internetului la versiunea protocolului IPv6;
• Tehnologii Smart Objects (senzori și actuatoare echipate cu microcontroler, memorie și dispozitiv de comunicare);
• sisteme de operare specializate cu o stivă de protocoale pentru microcontrolere de senzori și actuatoare;
• aplicarea largă a stivei de protocoale 6LoWPAN/IPv6 în sistemele de operare ale microcontrolerelor de senzori și actuatoare;
• utilizarea eficientă a Cloud computing pentru platformele Internet of Things (IoT);
• dezvoltarea tehnologiilor M2M (machine-to-machine);
• aplicatii tehnologii moderne Rețele definite de software, reducând sarcina pe canalele de comunicație.

Arhitectura de rețea globală Internet of Things (IoT).

Ca fragment al arhitecturii Internet of Things (IoT), luați în considerare o rețea (Fig. 1) formată din mai multe rețele de calculatoare de obiecte fizice conectate la Internet folosind unul dintre dispozitivele: Gateway, Border Router, Router.

După cum reiese din arhitectura IoT, rețeaua Internet of Things este formată din rețele de calculatoare de obiecte fizice, rețeaua tradițională de internet IP și diverse dispozitive (Gateway, router Border etc.) care conectează aceste rețele.

Rețele de calcul obiecte fizice constau din senzori și actuatoare „inteligente” (actuatoare), unite într-o rețea de calculatoare (personală, locală și globală) și controlate de un controler central (gateway sau IoT Habs, sau platformă IoT).

Internetul lucrurilor (IoT) folosește rețele de calculatoare fără fir de putere redusă de obiecte fizice, care includ rețele de rază mică, medie și lungă (WPAN, WLAN, LPWAN).

Tehnologii wireless ale rețelelor LPWAN (Low-power Wide-area Network) ale Internetului lucrurilor IoT

La tehnologiile comune ale rețelelor cu rază lungă de acțiune LPWAN, care sunt prezentate în Fig. 1 includ: LoRaWAN, SIGFOX, Strizh și Cellular Internet of Things sau CIoT pe scurt (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). Rețelele LPWAN includ și alte tehnologii, cum ar fi ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA și așa mai departe, care nu sunt prezentate în Figura 1. O listă extinsă de tehnologii este disponibilă la link-labs.

Una dintre tehnologiile răspândite este LoRa, care este concepută pentru rețelele cu rază lungă de acțiune, pentru a transmite date de telemetrie de la diferite dispozitive de contorizare (senzori de apă, gaz etc.) pe distanțe mari.

LoRa este o metodă de modulare care definește protocolul stratului fizic al modelului OSI. Tehnologia de modulație LoRa poate fi aplicată în rețele cu diferite topologii și diferite protocoale de nivel de legătură. Rețelele LPWAN eficiente sunt rețele LoRaWAN care utilizează protocolul stratului de legătură LoRaWAN (protocolul stratului de legătură MAC) și modularea LoRa ca protocol de nivel fizic.

Rețeaua LoRaWAN (Fig. 2.) constă din End Nodes (transceiver sau module LoRa) conectate fără fir la hub-uri/gateway-uri sau stații de bază, Network Server (server de rețea operator) și Application Server (server de aplicații furnizor de servicii). Arhitectura de rețea a LoRaWAN este „client-server”. LoRaWAN operează la nivelul 2 al modelului OSI.

Comunicarea bidirecțională este utilizată între componentele rețelei „noduri finale – server”. Interacțiunea nodurilor terminale ale rețelei locale LoRaWAN cu serverul se bazează pe protocoale de nivel de legătură. Adresa folosește identificatorii unici ai dispozitivelor (nodurile finale) și identificatorii unici ai aplicației pe serverul de aplicații.

Stratul fizic al stivei de protocol LoRaMAC al segmentului de rețea end-nodes-gateway, care operează la cel de-al doilea strat al modelului OSI, este modulația fără fir LoRa, iar protocolul MAC de la nivelul de legătură este LoRaWAN. Gateway-urile LoRa sunt conectate la serverul de rețea al furnizorului sau al operatorului folosind tehnologii standard Wi-Fi / Ethernet / 3G, care aparțin nivelului de interfețe de rețea IP (straturile fizice și de canal ale stivei TCP / IP).

Gateway-ul LoRa oferă interconectare între rețele bazate pe tehnologii eterogene LoRa/LoRaWAN și Wi-Fi, Ethernet sau 3G. Pe fig. 1 prezintă o rețea LoRa cu un singur gateway, realizată conform topologiei stea, dar rețeaua LoRa poate fi și cu mai multe gateway-uri (structură de rețea celulară). Într-o rețea LoRa cu multe gateway-uri, „nodurile finale - gateway” sunt construite conform topologiei „stea”, la rândul lor, „gateway-uri - server” sunt de asemenea conectate conform topologiei „stea”.

Datele primite de la nodurile finale sunt stocate, afișate și procesate pe serverul de aplicații (pe un site Web autonom sau în „cloud”). Metodele Big Data pot fi folosite pentru a analiza datele IoT. Utilizatorii, care folosesc aplicații client instalate pe un smartphone sau PC, au posibilitatea de a accesa informațiile de pe serverul de aplicații.

Tehnologiile SIGFOX (sigfox.com) și Strizh (strij.net) sunt similare cu tehnologiile LoRaWAN (www.semtech.com), dar au unele diferențe. Principala diferență constă în metodele de modulare care definesc protocoalele de nivel fizic ale acestor rețele. Tehnologiile SIGFOX, LoRaWAN și Strizh sunt concurenți pe piața rețelelor LPWAN.

Concurenții de pe piața rețelelor LPWAN sunt și tehnologii CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT), precum și G5. Acestea sunt concepute pentru a construi rețele celulare wireless LPWAN bazate pe infrastructura existentă a operatorilor de telefonie celulară. Utilizarea rețelelor celulare tradiționale în IoT este neprofitabilă, prin urmare, în prezent, nișa rețelelor LPWAN este ocupată de LoRaWAN, SIGFOX etc. Dar dacă operatorii de telefonie mobilă implementează în timp util tehnologiile EC-GSM (Extended Coverage GCM), LTE-M (LTE pentru comunicații M2M) bazate pe evoluția GSM și dezvoltarea LTE, ei vor împinge LoRaWAN, SIGFOX și alte tehnologii din LPWAN. piaţă.

Cele mai promițătoare domenii pentru construirea de rețele fără fir LPWAN includ Internetul lucrurilor în bandă îngustă NB-IoT (Narrow Band IoT) bazat pe LTE, care poate fi implementat prin rețelele LTE existente ale operatorilor de telefonie celulară. Dar direcția strategică în CIoT sunt rețelele celulare 5G de următoarea generație care vor sprijini IoT.

Tehnologia 5G, concepută pentru a funcționa cu trafic eterogen, va conecta la internet o varietate de dispozitive cu parametri diferiți (consum de energie, viteze de transfer de date etc.), atât dispozitive mobile (smartphone, telefoane, tablete etc.), cât și obiecte inteligente. (senzori sau actuatoare).

Unde sunt aplicate LPWAN-urile? De exemplu, în Țările de Jos și Coreea de Sud pentru Internetul lucrurilor, o rețea LoRa la nivel național a fost deja implementată. Rețele SigFox pentru IoT implementate în Spania și Franța. O rețea națională „Strizh” este creată în Rusia pentru Internetul lucrurilor (IoT), etc. În prezent, standardele LoRaWAN și NB-IoT sunt considerate standard pentru rețelele de calculatoare ale obiectelor fizice LPWAN ale Internet of Things IoT.

Trebuie remarcat faptul că în Internetul lucrurilor (IoT), împreună cu utilizarea tehnologiilor cloud, sunt folosite tehnologii de calcul în ceață. Acest lucru se datorează faptului că în modelul cloud folosit în IoT, punctul slab este lățimea de bandă a canalelor operatorilor de telecomunicații prin care se fac schimb de date între dispozitivele „cloud” și „inteligente” ale rețelelor de calculatoare ale obiectelor fizice.

Conceptul de „fog computing” implică descentralizarea prelucrării datelor prin transferul unei părți din procesarea datelor și luarea deciziilor de management din „nor” direct pe dispozitivele rețelelor de calculatoare ale obiectelor fizice.

Creșterea lățimii de bandă a canalelor de comunicare pe care le poate oferi cloud computing noua abordare construcția lor bazată pe tehnologia Software-Defined Networks (SDN). Prin urmare, introducerea SDN va îmbunătăți eficiența canalelor de comunicare Cloud computing și Internet of Things (IoT).

Rețele personale fără fir cu rază scurtă de putere redusă (WPAN) - Componente ale Internetului obiectelor (IoT)

Rețelele WPAN (Fig. 1) includ rețele de senzori wireless bazate pe tehnologii: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Aceste rețele sunt rețele mesh (rețele de auto-organizare și auto-vindecare cu rutare), care au o topologie mesh, sunt componente (componente) ale rețelei Internet of Things (IoT).

Rețelele de computere personale bazate pe tehnologiile IP 6LoWPAN, Thread, ZigBee se referă la rețele IP cu stivă de protocol 6LoWPAN sau stivă IPv6 pentru rețele 802.15.4 (Fig. 3). Ei folosesc protocolul de rețea 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks), care este versiunea IEEE 802.15.4 a IPv6 pentru rețelele de senzori personali fără fir de putere redusă. RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks) este folosit ca protocol de rutare.

Orez. 3. 6LoWPAN Protocol Stack pentru IoT

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org) este un standard care descrie straturile fizice și de legătură IEEE 802.15.4 PHY ale modelului de rețea OSI. Stratul de legătură de date este alcătuit din substratul MAC IEEE 802.15.4 MAC (Controlul accesului media) și substratul de control al legăturii logice LLC (Logical Link Control). Pe baza standardului IEEE 802.15.4, au fost construite mai multe tehnologii, de exemplu, precum ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

Stiva de protocol 6LoWPAN. Esența funcționării rețelelor de calculatoare ale obiectelor fizice în IoT pe baza stivei de protocol 6LoWPAN este următoarea. De exemplu, datele de la senzor sunt transmise la intrarea microcontrolerului (MC). MC procesează datele provenite de la senzor pe baza programului de aplicație (End Nodes Applications), care a fost creat de dezvoltatorul rețelei pe baza API-ului OS specializat al microcontrolerului.

Pentru a transfera datele procesate în rețea, End Nodes Applications accesează protocolul de nivel de aplicație (Aplicație - protocoale IoT) al stivei de protocol OS al microcontrolerului și transmite date prin stivă către stratul fizic al senzorului. Apoi, datele binare sunt transmise la intrarea routerelor Border (routere Edge). Pentru a transfera date de la End Node prin routerele Border la serverul Web (aplicația Web) folosind protocolul de aplicație CoAP, este necesar să se negocieze rețele la nivelul de aplicație al stivei de protocol CoAP-to-HTTP, pentru aceasta este un server proxy. folosit.

Stiva de protocoale 6LoWPAN permite dispozitivelor inteligente, cu consum redus de energie, să se conecteze la Internet cu routere, mai degrabă decât cu gateway-uri IP specializate. Deoarece rețelele de viteză mică cu stiva de protocoale 6LoWPAN pentru dispozitivele cu dizabilități nu sunt rețele de tranzit pentru traficul de rețea IP tradițională de Internet, ele sunt rețelele finale din Internetul lucrurilor (IoT) și sunt conectate la Internet prin routere Border sau routere Edge . Routerul edge asigură interacțiunea rețelei 6LoWPAN cu rețeaua IPv6 prin conversia antetelor IPv6 și fragmentarea mesajelor în stratul de adaptare al stivei de protocoale (Adaptation of 6LoWPAN).

Z-Wave (z-wave.me)- una dintre tehnologiile populare de rețea wireless Internet of Things (IoT) (standard: Z-Wave și Z-Wave Plus). Rețea Z-Wave (Fig. 1) cu topologie mesh (mesh - network) și consum redus de energie, concepută pentru organizarea Smart Home. Protocolul de rețea Z-Wave al stivei de protocoale de comunicare Z-Wave este implementat de Sigma Designs în cod închis și este brevetat. Straturile inferioare MAC și PHY sunt incluse în standardul ITU-T G.9959.

Z-Wave are o varietate de dispozitive compatibile (senzori și actuatoare) pentru a crea o rețea Smart Home. Rețeaua de acasă Z-Wave poate fi controlată de la distanță folosind telecomanda prin Home Controller, rețeaua poate fi controlată de la un PC și Internet prin intermediul unui smartphone. Rețeaua Z-Wave este conectată la Internet printr-un gateway IP specializat „Z-Wave for IP”.

ZigBee (zigbee.org) este una dintre cele mai comune tehnologii pentru construirea de rețele wireless Internet of Things (IoT) (standard deschis ZigBee). O rețea ZigBee cu o topologie mesh (mesh) are propria sa stivă de protocol de comunicare IEEE 802.15.4/Zigbee, care nu acceptă protocolul de internet IP. Rețeaua de calcul a obiectelor bazată pe stiva ZigBee, pentru interacțiunea cu dispozitivele externe situate în rețeaua IP, este conectată la Internet printr-un Gateway ZigBee IP gateway specializat. Un nou standard ZigBee IPv6 a fost creat acum.

Rețelele bazate pe noul standard Zigbee IPv6 pot fi conectate la o rețea IP printr-un router, mai degrabă decât printr-un gateway specializat. Gateway-ul ZigBee reambalează datele de la un format la altul și oferă interconectare între rețele pe baza tehnologiilor eterogene MQTT/ZigBee - HTTP/TCP/IP. Tehnologia ZigBee este utilizată ca standard pentru colectarea automată a citirilor contoarelor de energie electrică abonaților și transmiterea acestora către serverele operatorilor de telecomunicații (site-uri independente) sau către Internet of Things (IoT) Habs Cloud.

WiFi (www.wi-fi.org) este un set de standarde de comunicare fără fir IEEE 802.11 care poate fi utilizat pentru a construi o rețea locală wireless (WLAN) bazată pe stiva TCP/IP. Stiva de protocoale IEEE 802.11 constă dintr-un strat fizic PHY și un strat de legătură de date cu control de acces la media MAC și substraturi de transfer logic de date LLC. Protocoalele IEEE 802.11 (WiFi) aparțin stratului de interfață de rețea din stiva TCP/IP.

O rețea locală wireless de obiecte WiFi este conectată la Internet folosind un router (Fig. 1). Trebuie remarcat faptul că, pentru a construi rețele locale de calculatoare fără fir ale subiecților, Wi-Fi Alliance a creat o nouă specificație IEEE 802.11s, care oferă o tehnologie pentru construirea de rețele mesh. În plus, a fost creat un nou standard Wi-Fi HaLow (specificația IEEE 802.11ah) cu un consum redus de energie pentru Internetul lucrurilor (IoT).

BLE 4.2 (bluetooth.com) este o nouă versiune a standardului Bluetooth low energy (Bluetooth LE), care este conceput pentru a construi rețele wireless precum Smart Home. Noul standard Bluetooth Mesh va fi implementat până la sfârșitul anului 2016. Stiva de protocoale de comunicație BLE 4.2 acceptă protocolul de rețea IPv6 prin BLUETOOTH(R) Low Energy sau 6LoWPAN, protocoale de nivel de transport (UDP, TCP) și aplicație (COAP și MQTT).

Versiunea BLE 4.2 asigură consumul minim de energie al echipamentului și o ieșire într-o rețea IP. Straturile inferioare ale MAC și PHY ale Bluetooth LE Stack sunt Bluetooth LE Link Layer și Bluetooth LE Physical. Pentru a asigura interoperabilitatea rețelelor (BLE 4.2 și Internet) la nivel de rețea (6LoWPAN cu IPv6) și stratul de aplicație al stivei de protocoale (CoAP cu HTTP), rețeaua BLE 4.2 poate fi conectată la Internet (Fig. 1) prin routere Border și, respectiv, CoAP-to -HTTP Proxy.

Protocoale de nivel de aplicație Internet of Things (IoT).

Pentru a transfera date în Internet of Things (IoT), sunt utilizate multe protocoale la nivel de aplicație, dintre care cele mai comune includ: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. DDS este un serviciu de distribuție de date pentru sisteme în timp real și este un standard OMG pentru middleware. DDS este tehnologia de bază pentru implementarea IoT bazată pe modelul de comunicare de mesagerie DCPS fără un broker intermediar (server).

MQTT, XMPP, AMQP, JMS sunt protocoale de mesagerie care se bazează pe un broker de publicare/abonare. Brokerul (serverul) poate fi implementat pe o platformă cloud sau pe un server local. Programele client trebuie instalate pe aplicațiile dispozitivelor inteligente.

CoAP (Constrained Application Protocol) este un protocol limitat de transfer de date IoT similar cu HTTP, dar adaptat pentru a funcționa cu dispozitive inteligente cu performanță scăzută. CoAP se bazează pe stilul arhitecturii REST. Serverele sunt accesate prin adresa URL a aplicației dispozitivului inteligent. Programele client folosesc metode precum GET, PUT, POST și DELETE pentru a accesa resurse.

REST/HTTP - constă din două tehnologii REST și HTTP. REST este un stil de arhitectură software pentru sisteme distribuite. REST descrie principiile interacțiunii dintre aplicațiile dispozitivelor inteligente și API-urile REST (serviciu web). Prin API-ul REST, aplicațiile comunică între ele folosind patru metode HTTP: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP, Hypertext Transfer Protocol, este un protocol de nivel de aplicație pentru transferul de date. HTTP este utilizat pentru comunicarea de la dispozitiv la utilizator. REST/HTTP se bazează pe modelul de comunicare prin mesagerie req/res.

Pentru accesul din rețelele de obiecte fizice care nu acceptă protocolul IP la rețelele IP și invers, se folosesc hub-uri sau gateway-uri sau platforme IoT care asigură negocierea protocolului la diferite niveluri ale stivei de protocoale de comunicație. Pentru accesul din rețelele de entități fizice care acceptă protocolul IP la rețelele IP și invers, proxy-urile sunt utilizate pentru a negocia protocoale de nivel de aplicație (de exemplu, pentru a negocia protocoale CoAP și HTTP).

„Internetul lucrurilor”, Internetul lucrurilor (IoT) – această expresie la modă astăzi este unul dintre cei mai citați termeni în publicațiile IT. Analiștii vorbesc despre piața IoT în creștere rapidă, impactul tehnologiilor sociale, cloud și, desigur, mobile asupra acesteia, deși nu este complet clar la ce se referă această piață IoT. Și cu interpretarea termenului în sine, nu totul este clar. De la furnizor la furnizor, de la autor la autor, definițiile diferă destul de semnificativ. Mai mult, în funcție de interpretare, fenomenul în sine apare fie ca o perspectivă de viitor, fie ca un fapt împlinit. Autorul acestui articol a încercat să facă o analiză comparativă a publicațiilor pe Acest subiect, pentru a înțelege ce se referă la conceptul de „piață IoT” și de ce a primit recent o atenție sporită.

Concept și tehnologie IoT

Înainte de a vorbi despre piață, este necesar să aflăm ce este IoT și să înțelegem dacă există o definiție acest termen. Problema nu este însă lipsa definițiilor, ci, dimpotrivă, abundența acestora. După ce a trecut în revistă câteva zeci de articole și rapoarte pe tema internetului lucrurilor, autorul a fost convins că există diferențe serioase în interpretarea acestui termen. Într-adevăr, iată definiții din cele mai respectate surse. Compania analitică Gartner interpretează conceptul de „Internet of Things” (Internet of Things) ca o rețea de obiecte fizice care conține tehnologie încorporată care permite acestor obiecte să măsoare parametrii propriei stări sau starea mediului, să utilizeze și să transmită aceste informații. . Rețineți că în această definiție, apropo, cea mai des citată, cuvântul „Internet” lipsește cu totul. Adică, vorbind despre rețeaua Internet of Things, nu se pretinde că face parte din Internet. În plus, potrivit specialistului în tehnologie IoT Matt Turck, director general al FirstMark Capital, „în mod ironic, în ciuda numelui „Internet of Things”, lucrurile în sine sunt adesea conectate folosind protocoale M2M, și nu Internetul în sine.”. Cu toate acestea, prezența sau absența unei conexiuni la Internet nu este singura discrepanță în definiții. Potrivit interpretării specialiștilor din cadrul Cisco Business Solutions Group (CBSG), IoT este starea Internetului din momentul în care numărul de „lucruri sau obiecte” conectate la World Wide Web depășește populația planetei. CBSG își susține constatările cu calcule. Potrivit companiei, creșterea explozivă a smartphone-urilor și a tabletelor a adus numărul de dispozitive conectate la internet la 12,5 miliarde în 2010, în timp ce numărul oamenilor care trăiesc pe Pământ a crescut la 6,8 miliarde; astfel, numărul dispozitivelor conectate a fost de 1,84 unități de persoană. Pe baza acestei aritmetice simple, Cisco Business Solutions Group a determinat chiar punctul de început al erei Internet of Things (Fig. 1). Undeva între 2003 și 2010, numărul de dispozitive conectate a depășit populația planetei, ceea ce a marcat trecerea la starea „Internet of Things”. Totodată, autorii studiului consideră că numărul de dispozitive conectate de persoană din rândul utilizatorilor de internet în 2010 s-a ridicat la 6,25 bucăți.

Orez. 1. Creșterea numărului de dispozitive conectate per persoană
(Sursa: Cisco Business Solutions Group)

Dacă Cisco menționează în legătură cu termenul IoT despre creșterea explozivă a smartphone-urilor conectate la Web, atunci IDC, de exemplu, spune clar că dispozitivele din conceptul IoT trebuie să fie conectate autonom la Internet și să transmită semnale fără intervenția omului. Prin urmare, un smartphone controlat de utilizator nu poate fi clasificat ca un dispozitiv IoT.

Potrivit IDC, Internetul lucrurilor (IoT) este o rețea cu fir sau fără fir care conectează dispozitive care sunt autosuficiente, controlate de sisteme inteligente echipate cu sisteme de nivel înalt. sistem de operare, conectate autonom la Internet, pot rula aplicații proprii sau bazate pe cloud și pot analiza datele pe care le colectează. În plus, au capacitatea de a capta, analiza și transmite (primi date) de la alte sisteme.

În mod evident, dacă analiștii operează cu conceptul de „volum de piață IoT”, atunci este imposibil să ne bazăm pe o definiție atât de vagă precum „o stare nouă a internetului”. În același timp, nu numai specialiștii de la CBSG vorbesc despre IoT, ca un fel de tranziție a Internetului la o nouă calitate. Să fim atenți la Fig. 2 preluat din raportul Internet of Things (IoT) & Machine-to-Machine Communication Market By Technologies & Platforms (marketsandmarkets.com). El caracterizează, de asemenea, IoT ca o etapă în dezvoltarea Internetului, „când nu numai oamenii, ci și lucrurile încep să interacționeze între ei, să inițieze tranzacții și să se influențeze reciproc”.

Orez. 2. Etapele dezvoltării Web 1.0, Web 2.0, Web 3.0
(sursa: piața de comunicații Internet of Things (IoT) și Machine-to-Machine (M2M).
După tehnologii și platforme (marketsandmarkets.com))

În acest sens, o altă schemă este orientativă: o ilustrare dintr-un articol al autorului coreean Sunsig Kim, publicat în 2012 pe site-ul i-bada.blogspot.ru/. Aici, starea IoT este prezentată ca un punct de tranziție - acesta este următorul pas, în comparație cu tehnologia M2M (Fig. 3). Dimpotrivă, în publicațiile mai multor autori, inclusiv IDC, se poate citi că M2M este o tehnologie care, fiind predecesorul tehnologiei IoT, este în prezent parte integrantă a acesteia.

Orez. 3. Tranziția de la tehnologiile M2M la tehnologiile IoT (sursa: Sunsig Kim 8 august 2012 i-bada.blogspot.ru/)

Dacă definițiile pe care le-am descris vorbesc despre un fenomen care are loc, atunci, de exemplu, în formularea lui Kaivan Karimi, director executiv Conform strategiei globale și dezvoltării afacerii Freescale Semiconductor, IoT este mai mult o viziune: miliarde de „lucruri” inteligente, conectate, formând un fel de rețea neuronală globală universală care va include fiecare aspect al vieții noastre. IoT este alcătuit din mașini inteligente care interacționează și comunică cu alte mașini, obiecte, mediu inconjuratorși infrastructură. Un astfel de sistem ar genera cantități mari de date care ar putea fi folosite pentru a gestiona și controla lucrurile, pentru a ne face viața mai convenabilă și mai sigură și pentru a reduce impactul nostru asupra mediului.

De ce există atât de multe definiții și toate sunt diferite?

În primul rând, tehnologiile se dezvoltă atât de rapid încât apare constant un nou conținut al termenului, care nu se potrivește întotdeauna cu interpretările anterioare. Acest lucru este ilustrat elocvent în Fig. 4, unde evoluția IoT este identificată cu mai multe etape și, de fapt, cu diferite tehnologii.

Orez. 4. Evoluția tehnologiei „Internetul lucrurilor”

În al doilea rând, foarte des tehnologie nouă este definită ca un ansamblu de factori care o deosebesc de cea anterioară, iar apoi această tehnologie anterioară este inclusă în noul concept. Conduși de aspirațiile de marketing, vânzătorii doresc să numească tehnologiile vechi nume noi. De asemenea, analiștii, urmând moda și încercând să demonstreze semnificația pieței descrise, folosesc un așa-numit termen umbrelă, combinând mai multe concepte în el.

O situație similară se observă cu privire la alți termeni noi. Luați, de exemplu, termenul SaaS, care a apărut pentru a se referi la următoarea etapă în dezvoltarea tehnologiei ASP. Astăzi, într-o serie de publicații, proiectele ASP au fost incluse pe piața SaaS, ceea ce, strict vorbind, este incorect.

Aproximativ același lucru se întâmplă cu termenul IoT: pe de o parte, aceasta este următoarea etapă în dezvoltarea tehnologiilor M2M, pe de altă parte, multe surse spun că piața soluțiilor M2M este un subset al IoT, iar unele surse folosesc abrevierea IoT/M2M.

Un alt motiv pentru ambiguitatea termenului este că diferite clase de sarcini sunt rezolvate pe baza IoT. În special, Kaivan Karimi vorbește despre prezența a cel puțin două clase de sarcini care sunt unite prin termenul IoT. Prima sarcină este monitorizarea și controlul de la distanță al unui set de dispozitive de rețea interconectate, fiecare dintre acestea putând interacționa cu infrastructura și obiectele mediului fizic. De exemplu, un senzor de temperatură și umiditate monitorizează o rețea de dispozitive care controlează sistemul de climatizare al clădirii inteligente (ferestre, jaluzele, aparate de aer condiționat etc.). Un exemplu mai exotic - un senzor de pe mâna proprietarului unei case inteligente trimite un semnal despre starea psihofizică a proprietarului tuturor dispozitivelor inteligente din rețea; fiecare dintre ele reactioneaza intr-un anumit fel, rezultand schimbari de iluminare, muzica de fundal, aer conditionat. Aici funcția principală nu este analitică, și anume controlul. A doua provocare este utilizarea datelor de la nodurile terminale (dispozitive inteligente cu conectivitate și detecție) pentru analize inteligente în scopul identificării tendințelor și relațiilor care pot genera Informatii utile pentru a oferi beneficii suplimentare de afaceri. De exemplu, urmărirea comportamentului vizitatorilor dintr-un magazin folosind etichete pe mărfuri: cât timp și aproape de ce mărfuri opresc vizitatorii, ce mărfuri preiau etc. Pe baza acestor informații, puteți schimba locația mărfurilor în hală și puteți crește vânzările. Un alt exemplu este din industria asigurărilor auto. Amplasarea dispozitivelor echipate cu accelerometru în mașini va permite companiei de asigurări să colecteze date despre gradul de acuratețe al conducerii unui client. Nu numai coliziunile pot fi reparate, ci și, de exemplu, o coliziune bruscă cu un obiect sau bordură. Cu cât clientul conduce mai atent, cu atât asigurarea este mai ieftină, iar șoferul imprudent plătește mai mult. În ultimele exemple, nu există nicio sarcină de management - datele sunt colectate și procesate folosind metode moderne de analiză. Informațiile statistice despre toți clienții vor permite companiei să-și prezică corect riscurile.

În Ceea ce are nevoie Internetul lucrurilor (IoT) pentru a deveni realitate, Kaivan Karimi încearcă să prezinte o diagramă generalizată a unei soluții IoT (Figura 5). Conform acestei scheme, aceasta este o stivă care include șase straturi: dispozitive de detectare și/sau dispozitive inteligente, noduri de conexiune, un strat de noduri de procesare încorporate, un strat de procesare a datelor în cloud la distanță; al șaselea strat poate îndeplini două funcții. Prima, etichetată „aplicație/acțiune”, înseamnă că soluția este utilizată pentru a controla dispozitivul de la distanță sau pentru a controla automat procesul pe baza dispozitivelor de sondare. A doua opțiune - „analitică/date mari” implică faptul că sarcina are ca scop utilizarea datelor obținute din dispozitivele de sondare pentru a analiza și identifica tendințele și relațiile care pot genera informații utile de afaceri.

Orez. 5. Arhitectură tipică a soluției IoT (Sursa: Freescale Semiconductor)

O arhitectură tipică similară pentru o soluție IoT este oferită de Microsoft (Fig. 6).

Orez. 6. Arhitectura generală de aplicații IoT (Sursa: Microsoft)

În lucrarea sa, Kaivan Karimi prezintă nu numai o reprezentare a unei arhitecturi tipice, ci și o interpretare grafică a întregului ecosistem IoT (Fig. 7).

Orez. 7. Ecosistem „Internetul lucrurilor”

Orez. 8. IoT ca „Rețea de rețele” (sursa: CBSG)

Piața IoT și participanții săi

Ce este piața IoT? Cum se calculează? Cine poate fi numărat printre participanții săi? Dacă numărăm toate proiectele care se încadrează în schema prezentată în Fig. 5, piața va fi foarte mică. Dacă calculăm cifra de afaceri a companiilor implicate în crearea elementelor care pot fi potențial implementate în această schemă, obținem o cifră complet diferită. Pe baza publicațiilor, se poate observa că analiștii aleg a doua abordare: ei reprezintă piața ca un set de afaceri ale tuturor jucătorilor care creează dispozitive și senzori inteligente conectați, pregătesc platforme pentru construirea de soluții IoT, dezvoltă tehnologii pentru conectarea la Internet a Lucruri la rețea și furnizarea de servicii auxiliare. Adică, analiștii iau în considerare nu atât piața soluțiilor IoT (în sens restrâns), cât afacerea tuturor participanților la ecosistemul furnizorilor de servicii și tehnologie în jurul construcției de soluții IoT.

Se pare că acesta este drumul urmat de companiile care operează cu termenul de „piață IoT”. În special, IDC identifică până la cinci segmente ale pieței IoT și jucătorii corespunzători.

Primul („Dispozitive/Sisteme inteligente”) include producători de dispozitive și senzori inteligenți care au capacitatea de a se conecta la rețele cu fir/wireless, sunt capabili să capteze și să transmită date, să ruleze aplicații proprii sau din cloud și să interacționeze cu un dispozitiv inteligent. sistem în regim automat.

Al doilea segment se numește „IoT Service Connectivity and Support Tools”. Aceasta este o afacere potențială pentru furnizorii de telecomunicații care pot furniza servicii de comunicații bazate pe diverse tehnologii, inclusiv prin cablu, comunicare celulară(2G, 3G, 4G), Wi-Fi și servicii suplimentare, cum ar fi gestionarea facturilor.

Într-un al treilea segment numit „Platforme”, IDC evidențiază platformele pentru rularea dispozitivelor, rețelelor și aplicațiilor.

Platformele de activare a dispozitivelor reprezintă software-ul responsabil pentru asigurarea fluxului de date către și de la dispozitivele finale, inclusiv funcțiile de activare, gestionare și diagnosticare.

Platformele de rețea oferă clienților software pentru conectarea dispozitivelor IoT/M2M pentru a colecta și analiza informații. Platforma face posibilă gestionarea abonamentului, controlului planuri tarifare si gestioneaza-le. Acest nivel oferă clienților un acord privind nivelul de servicii care vizează îmbunătățirea calității și asigurarea securității soluțiilor.

Platformele de activare a aplicațiilor sunt soluții orientate orizontal pentru integrarea aplicațiilor de întreprindere și a aplicațiilor specifice IoT.

Al patrulea segment, „Analitica” – prezintă soluții care vă permit să creșteți eficiența afacerii pe baza adoptării a mai multor solutii eficiente pe baza datelor colectate folosind tehnologia IoT, inclusiv folosind tehnologia Big Data. Sectorul include și soluții de analiză emergente care vor permite integrarea datelor obținute din monitorizarea IoT și rețelele sociale.

Și în sfârșit, al cincilea segment - aplicații pentru susținerea soluțiilor verticale care implementează funcții specifice diverselor industrii.

Autorul hărții „Ecosistemul Internet of Things”, Matt Turck, Managing Director al FirstMark Capital, prezintă nu doar segmentarea pieței, ci oferă și nume specifice ale celor mai semnificativi jucători din fiecare dintre segmente (Fig. 9). Această lucrare traduce conversația despre participanții pe piața IoT într-un plan mai practic.

Orez. 9. „Ecosistemul Internet of Things” (Sursa: Matt Turck, Sutian Dong și First Mark Capital)

Mat Truck răspunde și la întrebarea de ce piața IoT atrage atenția în special anul trecut. El observă că creșterea interesului pentru piață și dezvoltarea acesteia în sine se datorează confluenței mai multor factori cheie. În primul rând, a devenit mai ușor și mai ieftin să produci dispozitive inteligente, există distribuitori și companii interesate să finanțeze astfel de proiecte. În al doilea rând, în ultimii câțiva ani, tehnologiile de comunicare fără fir au avansat dramatic în dezvoltarea lor. Astăzi, fiecare utilizator are un telefon mobil sau o tabletă care poate fi folosită ca telecomandă universală pentru Internet of Things. Conectivitatea devine o realitate (Wi-Fi, Bluetooth, 4G). În al treilea rând, „Internetul lucrurilor” este capabil să utilizeze întreaga infrastructură care a apărut în domenii conexe. Cloud computing permite crearea de dispozitive finale simplificate și ieftine, deoarece inteligența poate fi transferată de la dispozitivele finale în cloud. Instrumentele Big Data, inclusiv programe open source, cum ar fi Hadoop, fac posibilă analiza cantităților mari de date capturate de dispozitivele IoT.

În ecosistem (vezi Figura 9), autorul identifică aproape aceleași elemente de piață ca și IDC, dar acestea sunt segmentate diferit. Mat Truck identifică trei părți majore: platforme orizontale, aplicații verticale și blocuri de construcție. Autorul ecosistemului subliniază că, în ciuda afacerilor active în domeniul creării de soluții verticale, jucătorii ambițioși de pe piață își propun să devină o platformă orizontală pe care să fie construite toate soluțiile verticale din Internet of Things. De exemplu, mai mulți jucători din sectorul de automatizare a locuinței (SmartThings, Ninja Blocks etc.) sunt dezvoltatori de platforme software orizontale. Marile corporații, precum GE și IBM, își dezvoltă activ platformele. Companiile de telecomunicații precum AT&T și Verizon au, de asemenea, perspective bune și sunt în cursă. Întrebarea rămâne cât de ușor poate fi adaptată o platformă orizontală construită pentru o clasă de soluții verticale pentru soluții verticale din altă clasă. De asemenea, nu este clar încă care platforme - închise sau deschise - au perspectiva de a ocupa o poziție de lider în acest domeniu.

Soluțiile verticale din fig. 9, se notează destul de mult, acestea sunt grupate în blocuri mai mici. Nu este posibil să le comentăm pe toate în cadrul articolului de recenzie, așa că ne vom concentra doar pe câteva.

De exemplu, în secțiunea de purtabile, Google Glass este un dispozitiv nou, care a fost anunțat pentru prima dată în februarie 2012. Dispozitivul Android (Fig. 10) este echipat cu un afișaj transparent situat deasupra ochiului drept, capabil să înregistreze video de înaltă calitate, să realizeze realitate augmentată, comunicații mobile, acces la Internet și să țină un jurnal video.

Orez. 10 Google Glass

Recent, au câștigat popularitate dispozitivele de fitness purtabile, precum Fitbit, Nike + Fuelband, Jawbone, cu ajutorul cărora utilizatorii își pot monitoriza gradul de activitate fizică și pot număra caloriile arse (în Fig. 9 sunt plasate într-o categorie separată). ).

Un reprezentant tipic al acestui grup este dispozitivul UP Jawbone (Fig. 11), care este o brățară sport care poate funcționa cu platforma iPhone și Android. Dispozitivul vă permite să urmăriți somnul, dieta, numărul de pași făcuți și caloriile arse. Brățara are un motor de vibrație care poate servi fie ca alarmă, fie poate reaminti purtătorului să stea prea mult timp. Bratara este capabila sa urmareasca fazele de somn si sa trezeasca proprietarul in faza de somn usor, cand trezirea este mult mai usoara.

Orez. 11. UP Jawbone vă permite să conduceți
monitorizarea exercitiilor

Dispozitivul include o aplicație socială care ajută la adăugarea unui nivel suplimentar de motivație pentru exerciții. Utilizatorii pot vedea datele prietenilor lor, pot partaja scoruri sportive și pot concura.

Astfel de dispozitive purtabile pot fi folosite în scopuri medicale, cum ar fi monitorizarea de la distanță a stării unui pacient (tensiunea arterială, frecvența cardiacă etc.) pentru a-i anunța pe cei dragi sau personalul medical în cazul creșterii indicatorilor. Tehnologiile IoT sunt, în general, utilizate pe scară largă în medicină - de la cele mai simple sisteme de memento pentru administrarea medicamentelor până la sonde introduse în organism pentru a monitoriza funcționarea organelor pentru a face un diagnostic complex.

IoT este cel mai activ utilizat în tehnologiile smart home: controlul de la distanță al dispozitivelor de acasă prin internet, monitorizarea și controlul de la distanță al sistemelor de încălzire, iluminatului, dispozitivelor media, sisteme electronice securitate, alertă la intruziune, sisteme de protecție împotriva incendiilor etc.

Dintre jucătorii marcați în secțiunea de automatizare a locuinței din Fig. 9, este interesant de remarcat Nest Labs, care proiectează și produce termostate programabile și detectoare de fum cu funcții de auto-învățare compatibile cu Wi-Fi. Startup-ul, fondat în 2010 de doi absolvenți Apple, a devenit o companie cu peste 130 de angajați în câțiva ani.

Compania a introdus primul său produs, un termostat (Fig. 12), în 2011. În octombrie 2013, Nest Labs a anunțat lansarea unui dispozitiv de control al fumului și monoxid de carbon. Termostatul Nest asigură interacțiunea cu dispozitivul nu numai prin interfața cu ecranul tactil, ci și de la distanță, deoarece termostatul este conectat la Internet. Compania poate distribui actualizări pentru a remedia erori, pentru a îmbunătăți performanța și pentru a adăuga funcții suplimentare. Pentru a actualiza, termostatul trebuie să fie conectat la Wi-Fi și o baterie de 3,7 V pentru a descărca și instala actualizări.

Orez. 12. Termostat Nest Labs

Tehnologia IoT este utilizată pe scară largă în sectorul energetic (contoare inteligente, sisteme de detectare a pierderilor sau furturilor în rețeaua electrică). Sectorul petrolului și gazelor, de exemplu, utilizează monitorizarea de la distanță a conductelor.

Multe soluții sunt dezvoltate pentru o funcționare mai sigură a vehiculului. Tehnologia mașinilor conectate vă permite să utilizați sisteme apel de urgență ambulanță de pe cartela SIM încorporată. În asigurările auto începe să se practice calculul asigurărilor bazat pe monitorizarea de la distanță a conducerii utilizatorilor. În transport, sunt utilizate pe scară largă sistemele de urmărire a traseului unei mașini, de monitorizare a transportului de mărfuri, de control al transportului și de depozitare. practicat sistem automatizat controlul traficului aerian. Administrațiile municipale pot folosi soluții IoT pentru a lansa, opera și controla sistemul de transport public în scopul de a optimiza consumul de combustibil, de a controla și de a gestiona traficul trenurilor. În comerțul cu amănuntul, se dezvoltă automatizarea sarcinilor de logistică, monitorizarea și contabilitatea de la distanță a mărfurilor echipate cu etichete RFID, inventar în timp real și soluții de plată wireless. În sistemele de siguranță publică - monitorizarea și controlul statului instalații industriale, poduri, tuneluri etc. LA productie industriala- controlul procesului de productie, diagnoza la distanta, controlul complexelor robotizate. LA agricultură- controlul de la distanță al sistemelor de irigare, monitorizarea stării și comportamentului animalelor, monitorizarea nivelului apei din rezervoare etc.

Deci, ce este „Internetul lucrurilor” – o realitate sau o perspectivă? Pe baza analizei efectuate, se poate susține că aceasta este o perspectivă care devine treptat realitate.

Acum mulți oameni vorbesc despre Internetul lucrurilor, dar nu toată lumea înțelege ce este.

Potrivit Wikipedia, acesta este conceptul unei rețele de calculatoare de obiecte fizice („lucruri”) echipate cu tehnologii încorporate pentru interacțiunea între ele sau cu mediul extern, considerând organizarea unor astfel de rețele ca un fenomen care poate reconstrui economic și social. procesele, excluzând acțiunile și operațiunile, necesită intervenție umană.

vorbind limbaj simplu Internetul lucrurilor este un fel de rețea în care lucrurile sunt unite. Și prin lucruri, mă refer la orice: o mașină, un fier de călcat, mobilier, papuci. Toate acestea vor putea „comunica” între ele fără intervenția umană folosind datele transmise.

Apariția unui astfel de sistem era de așteptat, pentru că lenea este motorul progresului. Nu este nevoie să mergi la aparatul de cafea dimineața pentru a face cafea. Ea știe deja când te trezești de obicei și, până la această oră, va face ea însăși cafeaua aromată. Grozav? Poate, dar cât de realist este și când va apărea?

Cum functioneaza

picjumbo.com

Suntem la începutul călătoriei și este prea devreme să vorbim despre Internetul lucrurilor. Luați de exemplu aparatul de cafea, despre care am scris mai sus. Acum o persoană trebuie să introducă în mod independent momentul trezirii sale, astfel încât să-i gătească cafea dimineața. Dar ce se întâmplă dacă în acel moment o persoană nu este acasă sau vrea ceai? Da, totul este la fel, din moment ce nu a schimbat programul și bucata de fier fără suflet și-a preparat din nou cafeaua. Un astfel de scenariu este interesant, dar este mai mult o automatizare a procesului decât Internetul lucrurilor.

Întotdeauna există o persoană la cârmă, el este centrul. Există tot mai multe gadgeturi inteligente în fiecare an, dar nu funcționează fără o comandă umană. Această cafetieră nefericită va trebui să monitorizeze constant, să schimbe programul, ceea ce este incomod.

Cum ar trebui să funcționeze

picjumbo.com

Internetul lucrurilor implică faptul că o persoană definește un scop și nu stabilește un program pentru a atinge acest obiectiv. Este chiar mai bine dacă sistemul însuși analizează datele și anticipează dorințele unei persoane.

Conduci acasă de la serviciu, obosit și înfometat. În acest moment, mașina a anunțat deja casa că vă va aduce în jumătate de oră: ei spun, pregătiți-vă. Luminile aprinse, termostatul se reglează temperatura confortabila, cina se pregătește la cuptor. Am intrat în casă - televizorul s-a pornit cu o înregistrare a jocului echipei tale favorite, cina este gata, bun venit acasă.

Iată principalele caracteristici ale Internetului lucrurilor:

• Acesta este un acompaniament constant al activităților umane de zi cu zi.
• Totul se întâmplă în mod transparent, discret, cu accent pe rezultate.
• Persoana specifică ce ar trebui să se întâmple, nu cum să facă.

Spune fantezie? Nu, acesta este viitorul apropiat, dar pentru a obține astfel de rezultate, trebuie făcut mult mai mult.

Cum să o atingi

picjumbo.com

1. Centru unic

Este logic ca în centrul tuturor acestor lucruri să nu existe o persoană, ci un fel de dispozitiv care va transmite programul pentru atingerea scopului. Acesta va monitoriza alte dispozitive și sarcini și va colecta date. Un astfel de dispozitiv ar trebui să fie în fiecare casă, birou și alte locuri. Vor fi uniți o singură rețea, prin care vor face schimb de date și vor ajuta o persoană oriunde.

Putem vedea deja începuturile unui astfel de centru. Amazon Echo, Google Home și se pare că lucrează și ei la ceva similar. Astfel de sisteme pot servi deja ca centrul unei case inteligente, deși capacitățile lor sunt încă limitate.

2. Standarde uniforme

Acesta va fi, probabil, principalul obstacol în drumul către Internetul global al lucrurilor. Pentru operarea la scară largă a sistemului, este necesară o singură limbă. Apple, Google, Microsoft lucrează în prezent la ecosistemul lor. Dar toate se mișcă separat, în direcții diferite, ceea ce înseamnă că în cel mai bun caz vom obține sisteme locale greu de unit chiar și la nivel de oraș.

Poate că unul dintre sisteme va deveni standard, sau fiecare rețea va rămâne locală și nu va deveni ceva global.

3. Securitate

Desigur, atunci când dezvoltați un astfel de sistem, este necesar să aveți grijă de protecția datelor. Dacă rețeaua este piratată de un hacker, el va ști despre tine Tot. Lucrurile inteligente vă vor vinde atacatorilor cu stăpâni, așa că merită să lucrați serios la criptarea datelor. Desigur, ei lucrează deja la asta, dar periodic scandaluri pop-up sugerează că securitatea perfectă este încă departe.

Ce ne așteaptă în viitorul apropiat

Mitch Nielsen/unsplash.com

În viitorul apropiat, ne așteaptă case inteligente, care vor deschide ușile proprietarilor atunci când se apropie, vor menține un microclimat confortabil, vor completa singuri frigiderul și vor comanda medicamentele necesare dacă o persoană se îmbolnăvește. Și înainte de asta, casa va primi indicatoare de la brățara inteligentă și le va trimite medicului. Vehiculele fără pilot vor circula pe șosele și nu vor mai fi blocaje pe drumurile în sine. Internetul Lucrurilor va permite dezvoltarea unui sistem mai avansat de control al traficului, care poate preveni blocajele și congestionarea traficului.

Deja acum, multe gadget-uri funcționează împreună cu diverse sisteme, cu toate acestea, în următorii 5–10 ani, ne așteaptă un adevărat boom în dezvoltarea Internetului lucrurilor. Dar, în viitor, este posibil un scenariu, ca în desenul animat WALL-E, în care omenirea s-a transformat în oameni grasi neputincioși serviți de roboți. Așa-așa perspectivă. Tu ce crezi?