Människor i världen av Internet of Things. #3) Nätverksmöjligheter

Molntjänsten tar emot data om hastigheten på tusentals bilar och bygger en trafikstockningskarta i staden som hjälper bilister att hitta den snabbaste vägen. Ett armband på ankeln på en ung fotbollsspelare spårar hans aktivitet under träning och laddar upp data till en applikation som väljer ut de mest framgångsrika juniorerna till fotbollslandslaget. "Smarta" mätare överför avläsningar online, rapporterar läckor, hjälper till att spara på resurser och minska elräkningar. Och transportörer med intelligent fyllning varnar föraren om symptom på förestående slitage på enheten, förhindrar produktionsstopp och minskar reparationskostnaderna.

Allt detta är "Internet of Things" eller Internet of Things (IoT).

Hur Internet of Things såg ut

Begreppet Internet of Things förutspåddes i början av 1900-talet av Nikola Tesla - fysikern profeterade att radiovågor skulle spela rollen som neuroner i den "stora hjärnan" som kontrollerar alla objekt. Och verktygen för dess kontroll måste lätt få plats i fickan. Den store uppfinnaren var ingen science fiction-författare, han förstod helt enkelt något som hans samtida inte ens kunde föreställa sig.

Hundra år senare myntades termen "Internet of Things" av Kevin Ashton, anställd på en forskningsbyrå vid Massachusetts Institute of Technology. Han föreslog att effektivisera logistikprocesserna utan mänsklig inblandning: använda radiosensorer för att samla in information om tillgången på varor i företagslager och spåra deras förflyttning till butiker. Varje tagg skickade data om sin nuvarande plats till nätverket. Användningen av RFID-taggar har påskyndat leverantörers och återförsäljares reaktion på förändringar i utbud och efterfrågan: varor förvaras inte i lager, utan skickas dit de verkligen behövs. Effekten av införandet av märkning utvärderades och sedan januari 2007 har alla leverantörer av de största amerikanska detaljhandelsnät producera varor endast med radioetiketter.

Begreppet Internet of Things bygger på principen om maskin-till-maskin-kommunikation: utan mänsklig inblandning elektroniska apparater"kommunicera" med varandra. Internet of Things är automatisering, men på en högre nivå. Till skillnad från "smarta" hus använder systemnoder TCP/IP-protokoll för att utbyta data genom kanaler globalt nätverk Internet.

Denna kommunikationsmetod ger en allvarlig fördel - förmågan att ansluta system med varandra, att bygga ett "nätverk av nätverk." Detta gör att du kan ändra affärsmodellerna för industrier och till och med hela länders ekonomier.

Internet of Things förändrar inte bara befintliga regler, utan skapar också nya regler för den delade ekonomin, vilket eliminerar mellanhänder från affärsmodellen.

På mindre än 20 år har Internet of Things blivit en trend på informationsteknologimarknaden. Analytiker förutspår ett kolossalt antal IoT-enheter inom några år – över 50 miljarder. Produktionsutveckling elektroniska komponenter låter dig "utvinna" miljontals billiga marker för alla typer av enheter. Från radiochip som applicerats på lagerlådor har IoT förvandlats till en global "internetisering" av objekten runt omkring oss, som av människor uppfattas som en global "digitalisering" av verkligheten.

Internet of Things till hands

För allmänheten är Internet of Things som ett kylskåp som lägger upp bilder på dina produkter på Instagram, eller en tvättmaskin som skriver på Facebook: "Jag hade en galen tvätt idag." Av de 28 miljarder förväntade anslutningarna kommer mindre än hälften från konsumentprylar som utgör "kund-IoT": smartphones och surfplattor, bärbara sensorer för fitness och ambulerande medicin.

Mer än 15 miljarder enheter kommer att fungera i näringslivet och industrin: en mängd olika sensorer för utrustning, terminaler för försäljningsställen, sensorer på produktionsenheter och kollektivtrafik.

Internet of Things kommer att bli verktyget med vilket du kan lösa specifika affärsproblem inom specifika branscher billigt, snabbt och i stor skala.

Industriell IoT (Industrial IoT, IIoT) kombinerar konceptet maskin-till-maskin-kommunikation, användningen av BigData och beprövad tillverkningsautomationsteknik. Nyckelidén med IIoT är en "smart" maskins överlägsenhet över en person i korrekt, konstant och felfri insamling av information. Internet of Things kommer att öka nivån på produktkvalitetskontroll, bygga en smidig och miljövänlig tillverkningsprocess, säkerställa tillförlitliga råvaruförsörjningar och optimera driften av fabrikstransportören.

Internet av människor - World Wide Web, som "suger" inte bara våra pengar, utan också vår tid. Vi spenderar flera timmar i veckan på sociala nätverk, onlinespel eller webbplatser. Vi köper saker i nätbutiker som vi ofta inte behöver, helt enkelt för att det är enkelt och tillgängligt - med två klick.

Till skillnad från det traditionella "mänskliga" Internet, tillämpas IoT på ett rationellt och praktiskt sätt. Dess nyckeluppgift är automatisering, optimering, minskning av material- och tidskostnader.

Användningen av IoT inom industriindustrin och transporter minskar kostnaderna genom att minska olycksfrekvensen, minska förluster av råvaror och mängden resurser som används. Inom energisektorn ökar effektiviteten i elproduktion och -distribution.

Internet of Things sparar inte bara pengar utan också tid: maskiner har ersatt människor i rutinarbete och befriat dem från att utföra riskfyllda eller vanliga uppgifter. Intelligenta system övervakar industritransportören, räknar varor i lager och reglerar rörelse istället för människor. I alla väder, 24 timmar om dygnet, sju dagar i veckan.

Vi är omgivna av en mängd olika "anslutna" enheter: säkerhets- och miljöövervakningssystem fungerar på gatan. Internet of Things börjar användas i vardagen, inom bostäder och kommunala tjänster och industrisektorn, transporter, lantbruk och medicin.

Exempel 1. Yandex.Navigator är också IoT

Ett välbekant exempel för alla är Yandex.Navigator. Förare i hela Ryssland och OSS använder denna tjänst. Smartphones och surfplattor överför koordinater, rörelseriktning och hastighet till Yandex-tjänsten, och informationen som tas emot från användarna analyseras på företagets server. Efter att ha fått information om en trafikstockning erbjuder applikationen automatiskt föraren omvägsalternativ och visar rutten på skärmen på telefonen eller surfplattan. Mobila enheter, datacenter och Yandex-applikationen utbyter data utan mänsklig inblandning, vilket är ett utmärkt exempel på sakernas internet.

Som ett resultat tillbringar förare mindre tid i trafikstockningar och väljer optimala omvägsvägar.

Lite mer och Yandex artificiella intelligens kommer att börja omfördela belastningen på stadsvägar. Med hänsyn till den samlade statistiken kommer den att erbjuda rutter som belastar motorvägar optimalt och minimerar trafikstockningar.

Exempel 2: Sport IoT

Inom idrotten används Internet of Things för att samla statistik och analysera data. Tillämpningen av IoT-lösningar varierar: från mobilapplikationer för morgonjoggare som övervakar kaloriförbrukningen, till produktiv information och datorsystem inom professionell sport.

Team IoT-lösningen övervakar tillståndet hos enskilda idrottare och hela laget. Information om rörelse och hjärtfrekvens läses av sensorer inbyggda i västen som spelaren bär. Koordinater och medicinsk telemetri skickas till molnplattformen, vilket ger operativ information till teamets ledning och supporttjänster. Tränaren bygger speltaktik utan att vänta på en timeout för att bedöma lagets tillstånd och spelar ut motståndarna genom att snabbt reagera på den omgivande situationen.

Tidigare hade tränarstaber och sportanalytiker inget annat val än att granska anteckningar efter matchen och dussintals timmars videomaterial för att utvärdera en spelares beteende och prestation på planen. Nu tillhandahålls informationen online och poängchansen för en match kan alltid "dras ut" från lagringen och analyseras. Internet of Things har vunnit popularitet inte bara bland tränare, utan också bland läkare - första hjälpen-team svarar omedelbart på kritiska hälsoavläsningar av sina klienter.

Exempel 3. Smarta mätare

Inom bostadssektorn och kommunala tjänster har IoT-teknik funnits i intelligenta leveranssystem - "smarta" resursmätare. Mätare som är anslutna till Internet överför avläsningar till "molnet", och avsändaren ser förbrukningen av vatten, el eller gas i ett enskilt hus, kvarter eller hela staden. Detta gör det möjligt, utan att titta in i ägarnas lägenheter, i realtid att få en komplett bild av resursförbrukningen, fjärrstyra mätarenheter och omgående utfärda räkningar till de boende. Utan sökrobotar, utan processorer och utan tillfälliga förluster.

Detta tillvägagångssätt kommer att tillåta oss att ändra resursredovisningsmekanismen. I dag samlar förvaltningsbolag in avläsningar från mätapparater, behandlar data, utfärdar fakturor och tar ut betalningar för bostäder och kommunala tjänster. När det gäller införandet av "smarta" mätare i stadsskala förvandlas de strukturer som betjänar bostadshus till onödiga mellanhänder och "går ur spelet." Detta är vad vi ser idag i vissa regioner i Ryssland, där vattenverk går över till direktkontrakt med invånarna. Elbolag De har förresten använt det här beräkningsschemat länge, men av tröghet anställer de linjemän eller kräver data från invånarna.

Direkt dialog mellan mätare i hemmen och "resursförvaltare" har blivit möjlig tack vare IoT-lösningar - trådlös automatiserad utsändning. Detta är ett bra exempel på hur Internet of Things förändrar en branschs affärsmodell.

Likaså UBER, som, på grund av konceptet Internet of Things, uteslöt taxibolag från affärsmodellen för privata taxi. Stora strukturer behövs helt enkelt inte längre och nu kommunicerar klienten direkt med föraren.

På grund av korrekt redovisning sparar meddelanden om överanvändning av resurser eller olyckor, mätenheter för bostäder och kommunala tjänster anslutna till Internet upp till 30 % av resurserna i varje lägenhetshus. Och förutom bekvämligheten är en ytterligare fördel för slutkonsumenten pengar som sparas på underhållet av ett onödigt "lager".

Att skicka ut vattenmätare och fjärravläsningar är en av de mest framgångsrika exempel tillämpning av Internet of Things-tekniken inom bostads- och kommunala tjänster.

Organisationer som har implementerat IoT-lösningar för hantering av flerbostadshus har fått ett effektivt verktyg för övervakning och redovisning av resurser. Ett sådant system automatiserar den arbetsintensiva operationen med att samla in och bearbeta avläsningar, vilket tidigare krävde halva personalens deltagande. Med transparent data i handen, Förvaltningsbolag identifierar förluster och minimerar utgifter för allmänna hushållsbehov (CHN).

Exempel 4: Jordbruk

Mer än hälften av de israeliska tomatodlarna och en tredjedel av bomullsodlarna använder systemet för att övervaka fukt, jordtemperatur och andra jordegenskaper. En sensor "ansluten" till en enskild växt eller område med grödor skickar information till en molnserver, varifrån data skickas till operatören, som visar plantans tillstånd och rekommendationer för att förbättra dess fruktegenskaper.

I USA har en intressant symbios bildats inom ett så "doftande" område av jordbruksteknologi som fältgödsling och IoT. Bonden utrustade traktorsprutorna som servar marken inom en radie av 121 kilometer från stationen med en lösning baserad på trådlös teknik. Pumpenhetens förare och operatör fjärrövervakar och distribuerar tillförseln av organiska gödselmedel till fälten, och ägaren styr förbrukningen från skärmen på sin smartphone.

Exempel 5. Smarta fabriker

Utländska fabriksägare har redan insett fördelarna med IoT för att minska kostnaderna och öka lönsamheten för industriföretag. I elkraftbranschen och ljusindustri Det finns ett intresse för användningen av Internet of Things. Med hjälp av IoT-teknik övervakar operatörer av vindkraftverk till havs på distans slitaget på rotorer och turbiner och övervakar deras prestanda. På grund av underhåll i tid minimeras risken för att stoppa vindkraftverk och det finns inget behov av att skicka besättningar till avlägsna offshoreplattformar.

Ett schweiziskt verktygs- och motorföretag har förverkligat drömmen om tillverkningsingenjörer - predictive maintenance (PM).

Mer än 5 000 utrustningar på produktionsplatser var kopplade till tillverkarens IoT-plattform, vilket signalerade behovet av underhåll för att förhindra eventuella haverier. För flera år sedan skickade företaget ut mobila team av tekniker för diagnostik på plats.

Nu övervakar operatören av en maskin eller elmotor utrustningens skick online och lär sig om möjliga olyckor i tid. Denna "proaktiva" övervakning har minskat kostnaderna genom att sänka kostnaderna och eliminera stillestånd. Traditionellt sett krävde PPR (schemalagt förebyggande underhåll) att stoppas produktionslinjer och var organiserade enligt ett schema, oavsett om de behövdes eller inte.

Införandet av IoT-teknik har gjort det möjligt att utföra proaktivt underhåll när det verkligen behövs och reparera maskiner innan de går sönder. Internet of Things säkerställde inte bara kontinuiteten i produktionen, utan sparade också på att planera förebyggande arbete - planeringskostnaderna uppgår till 30-40% av företagets reparationsfond.

Inom en snar framtid kommer företag att bli den första och största konsumenten av IoT-teknik. Högsta företagschefer ser i första hand Internet of Things som ett verktyg för att minska kostnaderna och öka produktiviteten. Entreprenörer vill använda innovativa koncept för att komma in på nya marknader och utöka sina erbjudanden genom att använda uppkopplade enheter.

Industrimän förstår: ny teknik optimerar tillverkningsprocess och kommer att tas bort från den mänskliga faktorn, och med det onödiga risker.

Exempel 6: Bärbart IoT

Stora IT-företag har börjat investera i utvecklingen av det medicinska Internet of Things. En av dessa lösningar övervakar dynamiken i sjukdomen och tillfrisknandet av patienter 24/7 med hjälp av en kroppsburen sensor. Övervakning sker i realtid, med början från insamling av avläsningar på sjukhuset och hemma, slutar med att skicka data till den behandlande läkaren och till laboratoriet för analys och beslutsfattande.

Inom medicin finns projekt utplacerade inom en sjukvårdsinrättning som varnar personal när tillgången på läkemedel eller instrument är slut.

För att säkerställa fysisk säkerhet är användningen av IoT-konceptet mer exotisk än bekant. I oktober 2016 "antogs" tekniken för sakernas internet bokstavligen av försvarsindustrin - för att skydda Krim-flottbasen köpte det ryska försvarsministeriet säkerhetskomplexet Sentinel-1.

Komplexet, som inkluderar vibrationsarmband, garanterar säkerheten för soldater som vaktar föremål och kontrollerar fordon vid "block". Varje armband är utrustat med en "immobility" sensor. Så snart vaktposten slutar röra sig i mer än 30 sekunder skickar systemet en vibrationssignal till hans armband. Om inom 15 sekunder efter varningen kämpen inte "vaknar till liv", deklareras ett larm i vakthuset.

IoT är ett nytt steg i utvecklingen av internet, som tränger in i tidigare otillgängliga områden, medför kvalitativa förändringar, gör människors liv enklare och företagens arbete effektivare.

Internet av framtidens saker

IoT har blivit en världsomspännande trend, och snart kommer möjligheten att vara "internetiserad" att bli ett obligatoriskt krav för konsumentprodukter och tjänster. Enheter kommer från produktionslinjen med inbyggd intelligens och kommunikationsmöjligheter.

Genom att öka omfattningen av produktionen och minska kostnaderna för komponentbasen kommer kostnaden för smarta enheter att sjunka till ett minimum. IoT kommer att tränga in i bilar, mark, hav och floder och in i människokroppen. Sensorer kommer att bli så små att de kommer att placeras i små hushållsartiklar eller livsmedel.

Följaktligen kommer enhetens batterier också att minska i storlek, och sedan kommer de att försvinna helt - "smarta" sensorer kommer att lära sig att ta emot energi från miljö: från vibrationer, ljus eller luftströmmar och blir helt autonom.

Internet of Things kommer att bli en heterogen miljö som kommer att existera som en separat levande organism. Maskinernas tid kommer.

Svårigheter med komponentbasen är ett minne blott, en ny utmaning har dykt upp: det är nödvändigt att kombinera miljarder "smarta" enheter i ett enda nätverk.

En intelligent maskin, en oljetemperatursensor på en industriell enhet, ett smart kylskåp - alla dessa enheter behöver en miljö för kommunikation. Annars kommer de att förbli "dumma": en vanlig räknare eller sensor, som skiljer sig från sina motsvarigheter endast i sin "rymd"-design.

Ser man bortom "antal IoT-enheter till 2020" förutsägelser, är det tydligt att IoT-branschen växer. Ingenjörer är inte längre intresserade av om det kommer att finnas 50 miljarder sensorer och smartphones på nätverket eller 100 miljarder. Ordern är redan klar, liksom målet - att ansluta en "armé" av enheter till Internet.

Många protokoll utvecklades för dataöverföring, men var och en av dem var "skräddarsydd" för en specifik uppgift: GSM för röstkommunikation, GPRS för datautbyte från mobiltelefoner, ZigBee - skapande lokalt nätverk och hantering av "smarta" hem, och Wi-Fi för trådlösa lokala nätverk med höga dataöverföringshastigheter.

Dessa tekniker kan tillämpas på icke-målproblem och hantera dem på olika sätt.

Till exempel kommer Yandex.Navigator att kunna arbeta via GPRS/3G/4G och ingen annan anslutning kommer att vara lämplig för en sådan applikation. Vi kan naturligtvis ansluta en smartphone till Wi-Fi och starta Navigatorn, men så fort bilen rör sig 100 meter från åtkomstpunkten "upphör applikationen". Och autonoma GPRS-sensorer kommer inte att "slå rot" i ett "smart" hem - efter två dagar tar deras batterier slut. Därför passar energisnåla ZigBee bäst i ett smart hem.

Internet of Things tar fart och ställer sina egna krav:

Liten mängd data: sensorer behöver inte överföra mega- och gigabyte, som regel är dessa bitar och byte.
Energieffektivitet: De allra flesta sensorer är autonoma och kommer att behöva fungera i flera år.
Skalbarhet: Miljontals olika enheter måste samexistera i nätverket, och att lägga till en eller två miljoner borde inte vara svårt.
Globalitet: vi behöver en bred territoriell täckning och, som en konsekvens, överföring av information över långa avstånd.
Genomslag: anordningar i källare och gruvor ska överföra signalen till utsidan.
Enhetskostnad: enheter måste vara billiga och tillgängliga för användaren, och färdiga lösningar lönsamt för företagen.
Enkelhet: "ställ in det och glöm det"-principen: användaren kommer att välja begripliga och vänliga enheter.

Det verkar som att cellulära nätverk är uppenbara kandidater för att bygga en trådlös IoT-miljö distribuerad över tiotals kilometer. Varken GSM-standarden eller mobiloperatörernas infrastruktur skapades dock ursprungligen för M2M-dialog. Protokoll cellulär kommunikation designad för människor att kommunicera: stora trafikvolymer och hög hastighet datautbyte i tätbefolkade områden.

Utvecklarna föreställde sig från början inte möjligheten att utbyta små mängder data mellan "smarta" sensorer med stora avstånd. En WiFi-sensor kräver konstant ström, och elementet i en smart GSM-enhet kommer att hålla i 2-3 veckor. Vi är inte redo att byta batterier i dussintals enheter varje månad eller installera ett trådbundet strömförsörjningssystem till dem.

Ansluter alla typer av enheter till mobila nätverk kan fortfarande tänkas in befolkade områden, men utanför trafikerade motorvägar och stadsområden tillåter inte GSM-, 3G-, LTE-protokollen skapandet av storskaliga IoT-projekt - det är för dyrt att distribuera och underhålla den mobila nätverksinfrastrukturen.

I staden begränsas mobilkommunikation av låg signalpenetration. Och "smarta" sensorer eller mätare kommer ofta att finnas bakom flera väggar, i tekniska brunnar eller på bottenvåningarna där GSM inte längre tar emot.

Grunden för storskaliga projekt kommer att vara ett energieffektivt nätverk som kommer att tillgodose behoven hos industrimän, jordbruksproducenter och statligt ägda företag i termer av skala och låga driftskostnader. Internet of Things kräver en kommunikationsstandard med bred täckning, hög energieffektivitet, låg kostnadsinfrastruktur och låga driftskostnader.

LPWAN - framtiden för IoT-konceptet

Med hänsyn till de angivna kraven och begränsningarna var lösningen på problemet användningen av teknik i skärningspunkten mellan hög räckvidd och låg strömförbrukning. Det kallas Low-Power Wide-Area Network (förkortat LPWAN) eller energieffektivt långdistansnätverk.

LPWAN utvecklades specifikt för maskin-till-maskin-kommunikation och har blivit motorn för långdistans Internet of Things.

Frånvaron av höga krav på volymen av överförd information gjorde att vi kunde koncentrera oss på andra, viktigare parametrar för tekniken och säkerställa ett 50-kilometers interaktionsavstånd mellan separerade enheter, hög energieffektivitet, penetration och skalbarhet.

Lång räckvidd och energieffektiv, LPWAN är idealisk för IoT i både bostads- och industrisektorer där det finns behov av autonom telemetriöverföring över långa avstånd.

LPWAN möter behoven hos M2M-nätverk mycket bättre än mobilkommunikation - tusentals kvadratkilometer kan täckas av en basstation. Att bygga ett sådant nätverk är enklare och underhållet är billigare. Detta tillvägagångssätt blir det enda alternativet när sensorerna är spridda över ett stort område. Som till exempel vattenmätare inom ett block eller jordfuktighetssensorer placerade på flera fält samtidigt.

Sammanfattning

IoT förändrar redan spelreglerna i vissa branscher: det tränger in i tidigare otillgängliga och omöjliga områden, förbättrar livskvaliteten och ökar verksamhetens effektivitet. Internet of Things-tekniker har hittat tillämpningar där de är fördelaktiga för företag och bekväma för människor.

LPWAN - motorn för trådlös IoT med lång räckvidd

Fördelarna med LPWAN-tekniken passar bra med behoven av storskalig implementering av IoT inom industri, transport, säkerhet och dussintals andra branscher. Ett stort utbud av drift, hög autonomi för slutenheter, enkel distribution av ett LPWA-nätverk och låg kostnad för infrastruktur kommer att ge impulser till storskaliga projekt och utvecklingen av Internet of Things.

Hur korrekt är termen Internet of Things (IoT) och vad följde med dess uppkomst? Svaren på dessa frågor tillhandahålls av det material som journalisten Leonid Chernyak utarbetat för TAdviser.

IoT är inte internet, utan bara PaaS?

På sjuttiotalet av förra seklet, från den tid då datorer upphörde att vara enstaka och unika produkter, började massautomatisering i två praktiskt taget oberoende riktningar. En är affärsprocessautomation, som vi kallar det informationsteknologi(IT - IT, Informationsteknik). En annan är automatiseringen av tekniska processer denna riktning, i motsats till IT, började kallas operativa teknologier (OT, Operational Technology).

Det är värt att förtydliga att IT inte handlar om information, utan med data, så det skulle vara mer korrekt att kalla dem "datateknik." IT kombinerar datorer, lagringssystem och nätverk med processerna för att skapa, bearbeta, lagra, säkra och utbyta alla former av elektronisk data. OT är också ett komplex av hårdvara och programvara, men avsedd för övervakning och kontroll av fysiska processer.

I Sovjetunionen blev termerna ACS (Automated Control Systems) och ACS (Automated Process Control Systems) populära.

I mer än fyrtio år har IT och OT utvecklats oberoende och under denna tid har de skaffat sig funktioner som avsevärt utmärker dem. Men under det andra decenniet av 2000-talet, under inflytande av ett antal faktorer, inklusive sensorrevolutionen, utvecklingen av nätverksteknik, molnberäkning, analys och andra moderna trender, började konvergensprocessen (IT/OT-konvergens) , som kombinerar två tillvägagångssätt - dataorientering och händelseorientering i den fysiska världen.

På lång sikt kan vi förvänta oss uppkomsten av en enda helhet bestående av traditionella teknologier för att arbeta med data och industriella styrsystem (ICS) och övervaknings- och datainsamlingssystem (SCADA). Kanske kommer de så småningom att vara cyberfysiska system eller till och med sociala cyberfysiska system.

Cyber-fysiska system (Cyber-Physical-System) är system som består av olika naturliga objekt, artificiella delsystem och styrkontroller som gör det möjligt att presentera en sådan formation som en helhet. CPS ger en tät koppling och koordination mellan beräkningar och fysiska resurser. Omfattningen av CPS sträcker sig till robotik, transport, energi, förvaltning industriella processer och stora infrastrukturer. Sociala cyberfysiska system Cyberfysiska-sociala system (CPSS) kombinerar de fysiska, cybernetiska och sociala världarna och ger interaktion mellan dem i realtid.

Processen att kombinera IT och OT är extremt komplex och diskuteras på olika nivåer, framför allt i dialogen mellan de två största standardkommittéerna, International Society for Automation (ISA) och Industrial Internet Consortium (IIC).

På marknadsföringsnivå, i media, används termen Industrial Internet eller Industrial Internet of Things (IIoT) oftast för att hänvisa till lösningar som syftar till IT/OT-konvergens. Sättet detta görs på speglar oftast en alltför entusiastisk attityd till IoT-fenomenet och en förenklad attityd till överföring av IoT-principer till industrin. Wikipedias Internet of Things-artikel har ett speciellt avsnitt "Kritik och kontroverser", som visar problemen förknippade med IoT.

I IIoT kommer det att finnas ännu fler problem, eftersom volymerna data som genereras av industriella maskiner är större än hushållsmaskiner, och säkerhetsfrågor är mer kritiska. Att tillhandahålla adressering till alla möjliga enheter som använder IPv6 (Internet Protocol version 6) är långt ifrån tillräckligt för att lösa IT/OT-konvergensproblem. Därför, av Hamburg-kontot att döma, finns det inget Internet of Things, och bakom den annonserade skärmen som kallas IIoT finns en PaaS-tjänstplattform med tillgång till molnresurser över Internet.

Vad är IoT?

Vid den första, inte alltför djupa bekantskapen med IoT, verkade den allmänna idén om Internet of Things och dess framtidsutsikter mycket attraktiv. Men efter flera år, vid närmare analys av detta ämne, uppstod vissa tvivel, inte minst orsakade av den monstruösa marknadsföringshypen som åtföljde IoT.

IoT väcker ett antal frågor:

Hur korrekt är frasen "Internet of Things"?
Hur är Internet of Things (IoT) anslutet till Internet?
Hur kan Internet bildas av saker?

Uppkomsten av dessa och liknande frågor är naturligt, om så bara för att de välkända definitionerna av IoT, som inte föreslagits av någon utan ledande branschanalytiker, för att uttrycka det milt, inte tillför klarhet.

IDC - Internet of Things är ett nätverk av nätverk med unikt identifierbara slutpunkter som kommunicerar med varandra i två riktningar med hjälp av IP-protokoll och vanligtvis utan mänsklig inblandning."
Gartner - Internet of Things är ett nätverk av fysiska objekt som har inbyggd teknologi som tillåter interaktion med yttre miljön, överför information om ditt tillstånd och ta emot data utifrån."
McKinsey - Internet of Things är sensorer och ställdon (ställdon) inbäddade i fysiska objekt och anslutna via trådbundna eller trådlösa nätverk med hjälp av Internet Protocol (IP), som länkar Internet."

Denna typ av definition orsakar kognitiv dissonans, det vill säga ett tillstånd som uppslagsverk skriver om "mentalt obehag som orsakas av en konflikt i individens sinne av motstridiga idéer: idéer, övertygelser, värderingar eller känslomässiga reaktioner."

Låt oss börja med det faktum att Internet eller helt enkelt ett nätverk är ett världsomspännande system av sammankopplade datornätverk som används för att lagra och överföra data. Den är byggd på TCP/IP-protokollstacken. Nätverkets funktion reduceras till att överföra datapaket, inget mer. Inte alla känner till detta faktum; för den stora majoriteten av befolkningen är nätverket känt för det faktum att det driver World Wide Web WWW i det vanliga sinnet, WWW och Internet är identiska. Men det finns också många andra dataöverföringssystem, inklusive fildelning, telefoni och mycket mer. I synnerhet är det ganska rimligt att använda Internet för att organisera utbytet av data mellan saker. Det finns inga begränsningar på nätverkssidan. Varför talar vi om ett nätverk av saker som något separat och speciellt? Ingen skulle kunna tänka sig att kalla WWW för "texternas internet".

Troligtvis har vi blivit offer för ett missförstånd, för när man pratar om IoT menar de vanligtvis inte bara kommunikation, utan något som liknar WWW, något som ett nät av saker, detta faktum insågs relativt nyligen och motsvarande term Web of Things (WoT) dök upp, vilket mer exakt närmar sig den ideala idén om IoT.

Ersättningen av begrepp uppstod och förstärktes på grund av bristen på korrekt förståelse för skillnaderna mellan Internet och WWW. World Wide Web är ett distribuerat system som ger tillgång till sammanlänkade dokument som finns på olika datorer anslutna till Internet. Möjligheten att komma åt dokument tillhandahålls av HTML-markeringsspråket (HyperText Markup Language). Standardmärkta HTML-filer (webbsidor) är huvudtypen av resurser på World Wide Web.

Textdokument i sig är inte komplexa, så standarderna som utvecklats av W3C-konsortiet visade sig vara tydliga och begripliga, och tre saker - ett unikt URL/URI-dokumentadresseringssystem, HTML-språket och HTTP-protokollet - räckte för att ge mänskligheten förmågan att kommunicera.

Troligtvis är Kevin Ashton, som föreslog termen Internet of Things, direkt skyldig till den terminologiska förvirringen, även om han 1999 inte tänkte på ett nätverk av saker, utan på ett nät av saker. Så här skrev han senare 2009:

Helt uppenbart inser han att vi inte pratar om datanätverk, utan om någon form av informationsnät bestående av bilder av saker.

Om Ashton hade använt den mer exakta termen Web of Things (WoT), då skulle vi inte behöva kämpa för att tolka IoT. När folk pratar om författarskapet till termen IoT glömmer de att det i mitten av 90-talet fanns ett företag som hette Integrated Systems Inc. (ISI), som föreslog den mycket meningsfulla idén med det inbäddade internet. Då, av naivitet, verkade det som att det räckte för att kommunicera mellan saker och ting att installera PSOS-operativsystemet utvecklat av ISI på den inbyggda processorn. Livet har visat att problemet är mycket mer komplicerat.

För närvarande är det akademiska samfundet aktivt engagerat i utvecklingen av WoT. W3C-konsortiet skapades arbetsgrupp Web of Things Intressegrupp, arbete pågår för att utveckla standarder, men detta är en extremt lång process, eftersom enheter (saker) inte är jämförbara i komplexitet och variation med texter. Följaktligen är det svårare att standardisera interaktion mellan enheter än vad som gjordes för texter. Detta arbete kommer att ta mer än ett år.

Tills dess måste vi förlika oss med och tyvärr acceptera den befintliga tolkningen av IoT, och hålla med om att "termen är upptagen", men samtidigt förstå att det inte finns något Internet of things och inte kan vara det, även om en dag en webbsida -baserat internet kan och kommer att skapas av saker. Det låter som namnet på MK-tidningen, härlett från Moskovsky Komsomolets, men precis tvärtom. Komsomol har inte funnits på länge och kommer troligen aldrig att existera igen. Och IoT är en förkortning för Internet of Things: för något som i princip ännu inte existerar fullt ut, men någon gång kommer det förmodligen att finnas något liknande.

Hur Internet of Things fungerar

IoT-plattformar

Internet of Things som ett "nätverk av nätverk"

Artikeln listar de viktigaste affärsmodellerna med vilka IoT kommer att implementeras inom en snar framtid. Den första affärsmodellen är "regulatory control". Efterlevnad av kraven från tillsynsorganisationer är en nödvändig förutsättning för att göra affärer, men de ger inte direkta ekonomiska fördelar för företag, trots betydande kostnader. I sammanhanget av denna situation har IoT en enorm potential att minska kostnaderna inom detta område.

Den andra affärsmodellen är ”förebyggande kontroll”: IoT gör det möjligt att i tid identifiera förutsättningarna för nödsituationer och minskad utrustningseffektivitet. Tack vare IoT kan du starta fjärrövervakning och övervaka driften av utrustning online i realtid.

Den tredje affärsmodellen är "fjärrdiagnostik". IoT-sensorer kan användas för att diagnostisera enheterna som de är installerade på och automatiskt svara på förändringar i deras tillstånd.

Den fjärde affärsmodellen är "operations control". Med IoT kan du styra kedjan tekniska operationer, kontrollera rörelsen för alla enheter och automatiskt övervaka deras egenskaper i realtid. Detta gör att du kan bli av med stöld och okontrollerbara förluster, öka effektiviteten hos kontrollerade objekt där "smarta" sensorer är installerade och uppnå förutsägbarhet i deras funktion.

Den femte affärsmodellen är "operationsautomation". Tillkomsten av IoT gör det möjligt att automatisera ofta repetitiva operationer, vilket ökar arbetseffektiviteten, kvaliteten på fritiden och kundnöjdheten. Fördelen med sådana IoT-prylar uttrycks inte bara i förenklingen av rutinoperationer. De driver försäljningen genom att låta dig automatisera vanor.

IoT-tekniker

Teknisk och kommersiell plattform för IoT

Att framgångsrikt implementera Internet of Everything-lösningar är inte en isolerad eller oberoende process. Cisco anser att detta kräver en teknisk och affärsplattform på vilken flera lösningar enkelt kan byggas för att leverera de utlovade affärsfördelarna på ett smart och effektivt sätt. Kärnan i en sådan internetplattform är tillförlitlig kommunikation och teknisk infrastruktur, drift- och förvaltningstjänster samt ett antal vertikala och horisontella lösningar.

Ciscos erfarenhet visar att för att implementera Internet of Everything-lösningar måste alla tekniska och affärsmässiga element ge det önskade resultatet. Effektiv distribution av Internet of Everything-system kommer att tillhandahålla en affärsomfattande eller till och med branschomfattande plattform för att möjliggöra en rad unika, lönsamma IoE-lösningar.

Nivåer, från botten:

nätverksanslutningar – ansluter alla lösningar, data och applikationer via ett fiberoptiskt backhaul eller licensierat mobilnät.
Nätverksåtkomst – ett hanterat Wi-Fi-nätverk eller annat olicensierat trådlöst nätverk för att ansluta alla sensorer och applikationer.
Teknikplattform – en plattform som ger snabb och pålitlig anslutning av nya enheter till arkitekturen med hjälp av "plug and play"-principen, samt anslutning till molnlagring och databehandlingstjänster.
Vertikala och horisontella lösningar – En samling enheter och applikationer som tillhandahåller unika lösningar för olika vertikala och horisontella industrisegment.
Monetization Platform – I vissa vertikaler, som smarta städer och B2C, finns det möjligheter att utnyttja plattformen för att skapa nya intäktsströmmar.
Common Management Platform – En gemensam plattform som tillhandahåller förvaltning, kundservice och tjänster för alla lösningar.
Professionella tjänster – Specialtjänster såsom systemintegration, planering och design.
Projektledning – tjänster för att hantera projekt, verksamhet och ekosystem hos partners.

Att framgångsrikt implementera lösningar och skörda de enorma potentiella fördelarna med Internet of Everything beror på mer än bara coola saker och applikationer. En heltäckande, teknisk, operativ och organisatorisk plattform för Internet of Everything behövs för att omsätta idéer och förväntningar till verklighet.

Inbyggda system i Internet of Things Ecosystem

Den globala marknaden för inbyggda system växer, drivet av ökande efterfrågan på bärbara datorenheter och inbyggda M2M-lösningar. Andra viktiga drivkrafter för tillväxt under de senaste åren har varit trenden mot automatisering inom tillverkningsindustrin, den kontinuerliga utvecklingen av pervasive computing och den utbredda användningen av Internet of Things.

Den snabba tillväxten av marknaden för inbyggda system beror till stor del på den snabba utvecklingen av Internet of Things. Det förväntas att år 2020 kommer mer än 30 miljarder enheter att vara anslutna till det globala Internet of Things.

Det moderna konceptet med Internet of Things innebär att alla moderna enheter, oavsett plattform, ska kunna fungera tillsammans med andra enheter och tjänster, bilda ett enda sammankopplat ekosystem, och inte existera isolerat.

Denna utgångspunkt är en av huvudorsakerna till omvandlingen av marknaden för inbyggda system. Idag går han mot utvecklingen av intelligenta system (sensorer, maskiner, mekanismer, enheter etc.) integrerade i ett enda globalt datornätverk för att erhålla och bearbeta data för att förbättra produktionseffektiviteten (inom industrisektorn) eller användarkomforten och bekvämlighet (på konsumentnivå).

Utbyggnaden av sådana intelligenta system kräver ett samordnat arbete av flera marknadsaktörer, inklusive både leverantörer av komponenter (samma processorer, mikroprocessorer, styrenheter, sensorer etc.) och tillverkare av slutprodukter (konsumentelektronik, industriell utrustning, bilar, flygplan). .. listan är verkligen obegränsad) och mjukvarutillverkare som kan anpassa alla dessa inbyggda system för enskilda kunder, koppla dem till molnen och säkerställa deras interaktion med andra system i kundens infrastruktur.

Samarbete mellan tillverkare av inbyggda lösningar och mjukvaruutvecklare

Med en så betydande tillväxt på marknaden för inbyggda system och antalet slutenheter anslutna till nätverket och till varandra, finns det redan ett allvarligt behov av mjukvaruutvecklare som förstår komplexiteten i ekosystemet där komponenttillverkare, korttillverkare, färdiga- tillverkade systemleverantörer och integratörsföretag utvecklas, och med seriös erfarenhet av utveckling av inbyggda lösningar.

Enkelt uttryckt måste någon "få" sensorerna att tala enhets- eller utrustningstillverkarens och slutanvändarens språk, det vill säga säkerställa insamlingen av nödvändig information, dess analys, visning och interaktion med andra system från tillverkaren. Individuella detaljer för detta "språk" kan skilja sig åt beroende på uppgifterna för en viss tillverkare (OEM), och för anpassning för enskilda kunder har tillverkare av sensorer (kontroller, mikroprocessorer, etc.) inte alltid tillräckliga resurser och kapacitet. Det är i detta skede som stöd från ett erfaret företag för utveckling av inbyggda lösningar krävs.

Tekniska utvecklingsproblem

Det finns faktorer som kan bromsa utvecklingen av Internet of Things. Av dessa anses tre vara de viktigaste: övergången till IPv6-protokollet, strömförsörjning av sensorer och antagandet av gemensamma standarder.

Åtgärda brist och övergång till IPv6

I februari 2010 fanns det inga lediga IPv4-adresser kvar i världen. Även om vanliga användare inte hittade något fel med detta, kan detta faktum avsevärt bromsa utvecklingen av Internet of Things, eftersom miljarder nya sensorer kommer att behöva nya unika IP-adresser. Dessutom förenklar IPv6 nätverkshantering med automatiska inställningar konfiguration och nya, effektivare informationssäkerhetsfunktioner.

Sensor strömförsörjning

I början av november 2014 utvecklade flera organisationer universella specifikationer för smart elektronik och motsvarande certifieringsprogram, inklusive alliansen Open Connectivity Foundation (OCF), som inkluderar

IoT - Internet of Things

Internet of Things (IoT) - modern telekommunikationsteknik
(Internet of Things - modern telekommunikationsteknik)

29/08/16

Vad är Internet of Things? Vad är Internet of Things, IoT? Internet of Things (IoT) är ett nytt internetparadigm. Vad menas med termen "Things" i Internet of Things. Termen "sak" i Internet of Things (IoT) betyder intelligent, d.v.s. "smarta" objekt eller objekt (smarta objekt eller smarta saker, eller smarta enheter).

Hur skiljer sig Internet of Things (IoT) från det traditionella Internet? Internet of Things (IoT) är ett traditionellt eller existerande internetnätverk, utökat med datornätverk av fysiska enheter eller saker anslutna till det, som oberoende kan organisera olika kommunikationsmönster eller anslutningsmodeller (Thing - Thing, Thing - User och Thing - Web Object ).

Det bör noteras att Smart Objects är sensorer eller ställdon utrustade med en mikrokontroller med ett realtidsoperativsystem med en protokollstack, minne och kommunikationsenhet, inbyggd i olika objekt, till exempel elmätare eller gasmätare, trycksensorer, vibration eller temperaturer, strömbrytare etc. "Smarta" objekt eller smarta objekt kan organiseras i ett datornätverk av fysiska objekt som kan anslutas via gateways (hubbar eller specialiserade IoT-plattformar) till det traditionella Internet.

För närvarande finns det många definitioner av begreppet Internet of Things (IoT). Men tyvärr är de motsägelsefulla, det finns ingen klar och entydig definition av begreppet Internet of Things (IoT).

För att förstå essensen av Internet of Things (IoT) är det först tillrådligt att överväga internetinfrastrukturen och WWW (World Wide Web) eller webbtjänsten. Internet är ett nätverk av nätverk, d.v.s. ett nätverk som kopplar samman olika nätverk och individuella noder för fjärranvändare med hjälp av routrar och nätverksprotokollet (internet) IP. Med andra ord avser termen Internet en global nätverksinfrastruktur som består av många datornätverk och enskilda noder sammankopplade med kommunikationskanaler.

Det globala Internet är den fysiska basen för webbtjänsten. Webben är World Wide Web eller ett distribuerat system av informationsresurser som ger tillgång till hypertextdokument (webbdokument) som läggs upp på Internetwebbplatser. Åtkomst och överföring av webbdokument i HTML-format över Internet sker med hjälp av webbtjänstens HTTP/HTTPS-applikationsprotokoll baserat på Internets TCP/IP-protokollstack.

Med hänsyn till ovanstående kan vi dra slutsatsen att IoT kännetecknas av storskaliga förändringar i infrastrukturen för det globala Internet och nya modeller för kommunikation eller anslutning: "sak - sak", "sak - användare (användare)" och "sak - webbobjekt (Web Object)”.

Det är tillrådligt att överväga Internet of Things (IoT) på teknisk, ekonomisk och social nivå.

På den tekniska nivån är Internet of Things ett koncept för utveckling av nätverksinfrastruktur (den fysiska basen) för Internet, där "smarta" saker, utan mänsklig inblandning, kan ansluta till nätverket för fjärrinteraktion med andra enheter (Thing - Thing) eller interaktion med autonoma eller molndatacenter eller DATA-center (Thing - Web Objects) för att överföra data för lagring, bearbetning, analys och fatta förvaltningsbeslut som syftar till att förändra miljön, eller för att interagera med användarterminaler (Thing - Användare) för att övervaka och hantera dessa enheter.

Internet of Things (IoT) kommer att leda till förändringar i ekonomiska och sociala modeller utveckling av samhället. Det finns olika klassificeringar av Internet of Things (IoT) (till exempel Industrial Internet of Things - IIoT, Internet of Services - IoS, etc.) och användningsområden (inom energi, transport, medicin, jordbruk, bostäder och kommunalt tjänster, Smart City, Smart Home etc.).

Cisco introducerade ett nytt koncept - Internet of Everything, IoE ("Internet of Everything" eller "All-encompassing Internet"), och Internet of Things är det första steget i utvecklingen av "Allt omfattande Internet".

Utvecklingen av Internet of Things eller Internet of Things (IoT) beror på:

trådlösa nätverksteknologier med låg effekt (LPWAN, WLAN, WPAN);
takten i implementeringen av cellulära nätverk för Internet of Things (IoT): EC-GSM, LTE-M, NB-IoT och universella 5G-nätverk;
övergångstakten för Internet till IPv6-protokollversionen;
Smart Objects-teknologier (sensorer och ställdon utrustade med en mikrokontroller, minne och kommunikationsenhet);
specialiserade operativsystem med en protokollstack för mikrokontroller, sensorer och ställdon;
utbredd användning av 6LoWPAN/IPv6-protokollstacken i operativsystemen för mikrokontroller för sensorer och ställdon;
effektiv användning av Cloud computing för Internet of Things (IoT)-plattformar;
utveckling av M2M-teknik (maskin-till-maskin);
applikationer modern teknik Programvarudefinierade nätverk, vilket minskar belastningen på kommunikationskanaler.

Arkitekturen för Internet of Things (IoT) globala nätverk

Som ett fragment av Internet of Things (IoT) arkitektur, betrakta ett nätverk (Fig. 1) som består av flera datornätverk av fysiska objekt anslutna till Internet med hjälp av en av enheterna: Gateway, Border router, Router.

Som följer av IoT-arkitekturen består Internet of Things-nätverket av: datornätverk av fysiska objekt, det traditionella IP-internetnätverket och olika enheter (Gateway, Border-router, etc.) som ansluter dessa nätverk.

Datornätverk av fysiska objekt består av smarta sensorer och ställdon (aktuatorer) integrerade i ett datornätverk (personligt, lokalt och globalt) och styrs av en central styrenhet (gateway eller IoT Habs, eller IoT-plattform).

Internet of Things (IoT) använder teknik för trådlösa datornätverk av fysiska objekt med låg strömförbrukning, som inkluderar kort-, medel- och långdistansnätverk (WPAN, WLAN, LPWAN).

Trådlös teknik för LPWAN-nätverk (lågkraftigt Wide-area Network) Internet of Things IoT

De vanliga teknikerna för LPWAN-nätverk med lång räckvidd, som presenteras i fig. 1 inkluderar: LoRaWAN, SIGFOX, "Swift" och Cellular Internet of Things eller förkortat CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). LPWAN-nätverk inkluderar även andra teknologier, till exempel ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA och så vidare, som inte anges i figur 1. En omfattande lista över tekniker presenteras på länk-labs webbplats.

En av de utbredda teknologierna är LoRa, som är designad för långväga nätverk, med syfte att överföra telemetridata från olika mätanordningar (vatten, gassensorer etc.) över långa avstånd.

LoRa är en moduleringsmetod som definierar OSI-modellens fysiska lagerprotokoll. LoRa-modulationsteknik kan användas i nätverk med olika topologier och olika länklagerprotokoll. Effektiva LPWAN-nätverk är LoRaWAN-nätverk som använder LoRaWAN-länklagerprotokollet (MAC-länklagerprotokoll) och LoRa-modulering som ett fysiskt lagerprotokoll.

LoRaWAN-nätverket (fig. 2.) består av ändnoder (transceivers eller LoRa-moduler) anslutna trådlöst till hubbar/gateways eller basstationer, Nätverksserver (operatörens nätverksserver) och applikationsserver (tjänsteleverantörens applikationsserver). Nätverksarkitekturen för LoRaWAN är "klient-server". LoRaWAN fungerar på lager 2 av OSI-modellen.

Dubbelriktad kommunikation används mellan ändnoderna och servernätverkskomponenter. Interaktion mellan ändnoderna i det lokala LoRaWAN-nätverket och servern sker baserat på länklagerprotokoll. Adressen använder unika enhetsidentifierare (slutnoder) och unika applikationsidentifierare på applikationsservern.

Det fysiska lagret i LoRaMAC-protokollstacken i nätverkssegmentet för ändnod-gateway, som arbetar i det andra lagret av OSI-modellen, är LoRa trådlös modulering, och MAC-protokollet för länklagret är LoRaWAN. LoRa-gateways är anslutna till leverantörens eller operatörens nätverksserver med hjälp av standard Wi-Fi/Ethernet/3G-teknik, som tillhör IP-nätverksgränssnittsnivån (fysiska nivåer och länknivåer i TCP/IP-stacken).

LoRa Gateway tillhandahåller internetarbete mellan nätverk baserade på heterogena LoRa/LoRaWAN-teknologier och Wi-Fi, Ethernet eller 3G. I fig. Figur 1 visar ett LoRa-nätverk med en gateway, implementerat i en stjärntopologi, men ett LoRa-nätverk kan också ha flera gateways (cellulär nätverksstruktur). I ett LoRa-nätverk med flera gateways byggs "ändnoder - gateway" med en "stjärna"-topologi, och "gateways - server" är också anslutna med en "stjärn-topologi".

Data som tas emot från slutnoderna lagras, visas och bearbetas på applikationsservern (på en fristående webbplats eller i molnet). Big Data-metoder kan användas för att analysera IoT-data. Användare, som använder klientapplikationer installerade på en smartphone eller PC, har möjlighet att komma åt information på applikationsservern.

Teknikerna SIGFOX (sigfox.com) och "Strij" (strij.net) liknar LoRaWAN-teknikerna (www.semtech.com), men har vissa skillnader. Den största skillnaden ligger i moduleringsmetoderna som definierar de fysiska skiktprotokollen för dessa nätverk. Teknikerna SIGFOX, LoRaWAN och Strizh är konkurrenter på LPWAN-nätverksmarknaden.

Konkurrenter på LPWAN-nätverksmarknaden inkluderar CIoT-teknologier (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT) samt G5. De är designade för att bygga trådlösa LPWAN-cellulära nätverk baserat på befintlig infrastruktur mobiloperatörer. Användningen av traditionella mobilnät i IoT är olönsam, så för närvarande ockuperas nischen av LPWAN-nät av LoRaWAN, SIGFOX, etc. Men om mobiloperatörer omedelbart implementerar EC-GSM (Extended Coverage GCM), LTE-M (LTE för M2M-kommunikation)-tekniker baserade på utvecklingen av GSM och utvecklingen av LTE, kommer de att ersätta LoRaWAN, SIGFOX och andra tekniker från LPWAN-marknaden .

Till de flesta lovande vägbeskrivningar bygga trådlösa nätverk LPWAN hänvisar till det smalbandiga Internet of things NB-IoT (Narrow Band IoT) baserat på LTE, som kan distribueras ovanpå befintliga LTE-nätverk hos mobiloperatörer. Men den strategiska riktningen inom CIoT är den nya generationens mobilnät 5G, som kommer att stödja IoT.

5G-teknik, designad för att fungera med heterogen trafik, kommer att tillhandahålla anslutning till Internet för en mängd olika enheter med olika parametrar (strömförbrukning, dataöverföringshastigheter, etc.) både mobila enheter (smarttelefoner, telefoner, surfplattor etc.) och Smart Objekt (sensorer eller ställdon).

Var används LPWAN-nätverk? Till exempel, i Nederländerna och Sydkorea, en general Nationellt nätverk LoRa. SigFox-nätverk för IoT är utplacerade i Spanien och Frankrike. I Ryssland skapas ett nationellt nätverk "Strizh" för Internet of Things (IoT) etc. För närvarande betraktas LoRaWAN- och NB-IoT-standarder som en standard för datornätverk av fysiska objekt LPWAN Internet of Things IoT.

Det bör noteras att i Internet of Things (IoT), tillsammans med användningen av molnteknik, används dimdatorteknik. Detta beror på det faktum att i molnmodellen som används inom IoT är den svaga punkten bandbredden för teleoperatörernas kanaler genom vilka data utbyts mellan "molnet" och "smarta" enheterna i datornätverk av fysiska objekt.

Konceptet "fog computing" innebär decentralisering av databehandling genom att överföra en del av arbetet med databehandling och fatta förvaltningsbeslut från "molnet" direkt till enheter i datornätverk av fysiska objekt.

Att öka kapaciteten för kommunikationskanaler för molnberäkning kan ge ett nytt tillvägagångssätt för deras konstruktion baserat på Software-Defined Networks (SDN)-teknik. Därför kommer införandet av SDN att förbättra effektiviteten för molnberäkningar och Internet of Things (IoT) kommunikationskanaler.

Lågström, kortdistans trådlösa personliga nätverk (WPAN) - Internet of Things (IoT) komponenter

WPAN-nätverk (Fig. 1) inkluderar trådlösa sensornätverk baserade på teknologier: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Dessa nätverk tillhör mesh-nätverk (självorganiserande och självläkande nätverk med routing), som har en mesh-topologi och är komponenter (komponenter) i Internet of Things-nätverket (IoT).

Personliga datornätverk baserade på 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP-tekniker hänvisar till IP-nätverk med en 6LoWPAN-protokollstack eller en IPv6-stack för 802.15.4-nätverk (Fig. 3). De använder nätverksprotokollet 6LoWPAN (IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks), som är en version av IPv6-protokollet för trådlösa personliga sensornätverk med låg effekt enligt IEEE 802.15.4-standarden. Routingprotokollet som används är RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).

Ris. 3. 6LoWPAN Protocol Stack för IoT

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org)är en standard som beskriver de fysiska IEEE 802.15.4 PHY- och datalänkskikten i OSI-nätverksmodellen. Datalänkskiktet består av IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) underskikt och LLC (Logical Link Control) underskikt. Flera teknologier är byggda på basis av IEEE 802.15.4-standarden, till exempel ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

6LoWPAN-protokollstack. Kärnan i driften av datornätverk av fysiska objekt i IoT baserat på 6LoWPAN-protokollstacken är som följer. Till exempel matas data från en sensor till en mikrokontroller (MCU). MK bearbetar data som tas emot från sensorn baserat på ett applikationsprogram (End Nodes Applications), som skapades av nätverksutvecklaren baserat på API:et för ett specialiserat mikrokontroller OS.

För att överföra bearbetad data till nätverket får applikationen End Nodes Applications åtkomst till applikationslagerprotokollet (Application - IoT-protokoll) för mikrokontrollerns OS-protokollstacken och överför data genom stacken till det fysiska lagret av sensorn. Därefter skickas binära data till ingången av Border-routrar (Edge-routrar). För att överföra data från slutnoden genom gränsroutrar till webbservern (webbapplikation) via CoAP-applikationsprotokollet, är det nödvändigt att förhandla nätverk på applikationsnivån för CoAP-till-HTTP-protokollstacken för detta, en proxyserver är använd.

6LoWPAN-protokollstacken säkerställer att smarta enheter med låg effekt är anslutna till Internet via routrar snarare än specialiserade IP-gateways. Eftersom låghastighetsnätverk med en 6LoWPAN-protokollstack för enheter med begränsad kapacitet inte är transitnätverk för IP-nätverkstrafik på det traditionella Internet, är de slutnätverk i Internet of Things (IoT) och är anslutna till Internet via Border-routrar eller Edge routrar. Edge-routern gör det möjligt för 6LoWPAN-nätverket att kommunicera med IPv6-nätverket genom att översätta IPv6-huvuden och fragmentera meddelanden i Adaption-lagret i protokollstacken (Adaption of 6LoWPAN).

Z-Wave (z-wave.me)- en av de populära Internet of Things (IoT) trådlösa nätverkstekniker (standard: Z-Wave och Z-Wave Plus). Z-Wave-nätverk (Fig. 1) med mesh-topologi (mesh-nätverk) och låg strömförbrukning, designat för Smart Home-organisation. Z-Wave nätverksprotokollet för Z-Wave kommunikationsprotokollstacken implementeras av Sigma Designs som sluten kod och är patenterat. De nedre lagren av MAC och PHY ingår i ITU-T G.9959-standarden.

Z-Wave har många kompatibla enheter (sensorer och ställdon) för att skapa ett smart hemnätverk. Du kan fjärrstyra ditt Z-Wave-hemnätverk med hjälp av kontrollpanelen via Home Controller. Du kan styra driften av nätverket från en PC och Internet via en smartphone. Z-Wave-nätverket är anslutet till Internet via en specialiserad IP-gateway Gateway "Z-Wave för IP".

ZigBee (zigbee.org)är en av de vanligaste teknikerna för att bygga trådlösa Internet of Things (IoT) nätverk ( öppen standard ZigBee). Ett ZigBee-nätverk med en mesh-topologi (mesh-nätverk) har sin egen IEEE 802.15.4/Zigbee kommunikationsprotokollstack, som inte stöder IP Internet Protocol. Datornätverket av objekt baserat på ZigBee-stacken, för interaktion med externa enheter som finns på IP-nätverket, är anslutet till Internet via en specialiserad IP-gateway Gateway ZigBee. För närvarande har en ny standard, ZigBee IPv6, skapats.

Nätverk baserade på den nya Zigbee IPv6-standarden kan anslutas till ett IP-nätverk via en router snarare än en specialiserad gateway. Gateway ZigBee-gatewayen packar om data från ett format till ett annat och tillhandahåller internetarbete mellan nätverk baserat på heterogena MQTT/ZigBee-teknologier - HTTP/TCP/IP. ZigBee-tekniken används som standard för att automatiskt samla in abonnenternas elmätare och överföra dem till teleoperatörsservrar (offlinesajter) eller till Internet of Things (IoT) Habs Cloud.

WiFi (www.wi-fi.org)är en uppsättning IEEE 802.11 trådlösa kommunikationsstandarder som kan användas för att bygga ett trådlöst lokalt nätverk (WLAN) baserat på TCP/IP-stacken. IEEE 802.11-protokollstacken består av ett fysiskt PHY-lager och ett datalänklager med logiska MAC- och LLC-underlager för dataöverföring. IEEE 802.11 (WiFi)-protokoll tillhör nätverksgränssnittsskiktet i TCP/IP-stacken.

Ett trådlöst lokalt nätverk av WiFi-objekt är anslutet till Internet med hjälp av en router (Fig. 1). Det bör noteras att för att bygga lokala trådlösa nätverk har Wi-Fi Alliance skapat en ny specifikation, IEEE 802.11s, som tillhandahåller teknik för att bygga mesh-nätverk. Dessutom har en ny Wi-Fi HaLow-standard (IEEE 802.11ah-specifikation) med låg strömförbrukning skapats för Internet of Things (IoT).

BLE 4.2 (bluetooth.com)- Det här en ny version Bluetooth lågenergistandard (Bluetooth LE), som är designad för att bygga trådlösa nätverk som Smart Home. Den nya Bluetooth Mesh-standarden kommer att implementeras i slutet av 2016. BLE 4.2 kommunikationsprotokollstacken stöder IPv6 över BLUETOOTH(R) Low Energy eller 6LoWPAN nätverksprotokoll, transport (UDP, TCP) och applikationsprotokoll (COAP och MQTT).

Version BLE 4.2 säkerställer minimal strömförbrukning för utrustning och tillgång till ett IP-nätverk. De nedre MAC- och PHY-lagren i Bluetooth LE-stacken är: Bluetooth LE Link Layer och Bluetooth LE Physical. För att säkerställa interaktionen mellan nätverk (BLE 4.2 och Internet) på nätverksnivå (6LoWPAN med IPv6) och applikationslagret i protokollstacken (CoAP med HTTP), kan BLE 4.2-nätverket anslutas till Internet (Fig. 1). via gränsroutrar och CoAP-till-HTTP-proxy i enlighet därmed.

Internet of Things (IoT) applikationslagerprotokoll

För att överföra data i Internet of Things (IoT) används många protokoll på applikationsnivå, varav de vanligaste inkluderar: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. DDS är en datadistributionstjänst för realtidssystem och är en OMG-standard för mellanprogram. DDS är kärntekniken för att implementera IoT, baserad på DCPS meddelandekommunikationsmodell utan en mellanliggande mäklare (server).

MQTT, XMPP, AMQP, JMS är meddelandeprotokoll som är baserade på en mäklare enligt publicerings-/prenumerationsschemat. Mäklaren (servern) kan distribueras på en molnplattform eller på en lokal server. Klientprogram måste installeras på smarta enhetsapplikationer.

CoAP (Constrained Application Protocol) är ett begränsat IoT-dataöverföringsprotokoll, liknande HTTP, men anpassat för att fungera med smarta enheter med låg prestanda. CoAP är baserad på arkitekturens REST-stil. Servrarna nås via webbadressen till applikationen för smarta enheter. Klientprogram använder metoder som GET, PUT, POST och DELETE för att komma åt resurser.

REST/HTTP – består av två teknologier REST och HTTP. REST är en stil av mjukvaruarkitektur för distribuerade system. REST beskriver principerna för interaktion mellan smarta enhetsapplikationer och REST API (webbtjänst) programmeringsgränssnitt. Genom REST API kommunicerar applikationer med varandra med fyra HTTP-metoder: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP - Hypertext Transfer Protocol är ett applikationslagerprotokoll för dataöverföring. HTTP används för interaktion mellan enhet och användare. REST/HTTP är baserat på req/res.

För åtkomst från nätverk av fysiska objekt som inte stöder IP-protokollet till IP-nätverk och vice versa, används hubbar eller gateways, eller IoT-plattformar, som säkerställer protokollkoordinering på olika nivåer av kommunikationsprotokollstacken. För åtkomst från nätverk av fysiska objekt som stöder IP-protokollet till IP-nätverk och vice versa, används proxyservrar för att förhandla fram protokoll på applikationsnivå (till exempel för att förhandla om CoAP- och HTTP-protokollen).

Nuförtiden pratar många om Internet of Things, men inte alla förstår vad det är.

Enligt Wikipedia är detta konceptet med ett datornätverk av fysiska objekt ("saker"), utrustat med inbyggd teknik för att interagera med varandra eller med den yttre miljön, med tanke på organisationen av sådana nätverk som ett fenomen som kan återuppbyggas ekonomiska och sociala processer, exklusive vissa av åtgärderna och operationerna kräver mänskligt deltagande.

Tala på ett enkelt språk, Internet of things är ett slags nätverk som saker är anslutna till. Och med saker menar jag vad som helst: en bil, ett strykjärn, möbler, tofflor. Allt detta kommer att kunna "kommunicera" med varandra utan mänsklig inblandning med hjälp av överförd data.

Utseendet på ett sådant system förväntades, eftersom lathet är motorn för framsteg. Du behöver inte gå till kaffebryggaren på morgonen för att göra kaffe. Hon vet redan när du brukar vakna, och vid det här laget kommer hon att brygga aromatiskt kaffe själv. Häftigt? Kanske, men hur realistiskt är det och när kommer det att dyka upp?

Hur det fungerar

picjumbo.com

Vi är i början av resan, och det är för tidigt att prata om Internet of Things. Låt oss ta till exempel kaffebryggaren som jag skrev om ovan. Nu måste en person självständigt ange sin väckningstid så att hon kan göra honom kaffe på morgonen. Men vad händer om personen inte är hemma vid denna tidpunkt eller vill ha te? Ja, allt är sig likt, eftersom han inte ändrade programmet och den själlösa järnbiten bryggde sitt kaffe igen. Det här scenariot är intressant, men det handlar mer om processautomation än om Internet of Things.

Det finns alltid en person vid rodret, han är centrum. Det kommer fler och fler smarta prylar för varje år, men de fungerar inte utan mänsklig kommando. Denna olyckliga kaffebryggare måste ständigt övervakas och programmet ändras, vilket är obekvämt.

Hur det ska fungera

picjumbo.com

Internet of Things innebär att en person definierar ett mål och inte sätter upp ett program för att uppnå detta mål. Det är ännu bättre om systemet själv analyserar data och förutsäger en persons önskemål.

Du kör hem från jobbet, trött och hungrig. Vid den här tiden har bilen redan informerat huset om att den kommer att ta dig om en halvtimme: de säger, gör dig redo. Belysningen tänds, termostaten justerar till en behaglig temperatur och middagen lagas i ugnen. Vi gick in i huset - TV:n slog på med en inspelning av spelet för vårt favoritlag, middagen var klar, välkommen hem.

Här är huvuddragen i Internet of Things:

Detta är ett ständigt ackompanjemang av en persons dagliga handlingar.
Allt sker öppet, diskret och resultatorienterat.
En person anger vad som ska hända, inte hur man gör det.

Skönlitteratur, skulle du säga? Nej, det här är den närmaste framtiden, men för att nå sådana resultat måste mycket mer göras.

Hur man uppnår detta

picjumbo.com

1. One-stop center

Det är logiskt att i centrum för alla dessa saker inte borde finnas en person, utan någon form av enhet som kommer att överföra programmet för att uppnå målet. Den kommer att övervaka andra enheter och uppgifter och samla in data. En sådan enhet bör finnas i alla hem, kontor och andra platser. De kommer att förenas av ett enda nätverk, genom vilket de kommer att utbyta data och hjälpa en person var som helst.

Vi kan redan nu se början av ett sådant centrum. Amazon Echo, Google Home, och det verkar som om de också arbetar med något liknande. Sådana system kan redan fungera som centrum för ett smart hem, även om deras möjligheter fortfarande är begränsade.

2. Gemensamma standarder

Detta kommer förmodligen att vara det främsta hindret på vägen mot globalt internet av saker. För storskalig drift av systemet är det nödvändigt vanligt språk. Apple, Google och Microsoft arbetar för närvarande med sitt ekosystem. Men de rör sig alla var för sig, åt olika håll, vilket gör att vi i bästa fall får lokala system som är svåra att förena även på stadsnivå.

Kanske kommer ett av systemen att bli en standard, eller så kommer varje nätverk att förbli lokalt och inte utvecklas till något globalt.

3. Säkerhet

När man utvecklar ett sådant system är det naturligtvis nödvändigt att ta hand om dataskyddet. Om nätverket hackas av en hacker kommer han att veta om dig allt. Smarta saker kommer att överlämna dig till angripare i ett pulsslag, så du bör seriöst arbeta med datakryptering. Naturligtvis arbetar de redan med detta, men periodvis uppkommande skandaler tyder på att den idealiska säkerheten fortfarande är långt borta.

Vad som väntar oss inom en snar framtid

Mitch Nielsen/unsplash.com

Inom en snar framtid kommer vi att se smarta hus som kommer att öppna dörrar för ägare när de närmar sig, upprätthålla ett bekvämt mikroklimat, självständigt fylla på kylskåpet och beställa nödvändiga mediciner om en person är sjuk. Dessutom, innan detta kommer huset att ta emot indikatorer från det smarta armbandet och skicka dem till läkaren. Självkörande bilar kommer att köra på vägarna, och det blir inga fler bilköer på själva vägarna. Internet of Things ska göra det möjligt att utveckla ett mer avancerat trafikledningssystem som kan förhindra trafikstockningar och trängsel på vägarna.

Redan många prylar fungerar tillsammans med olika system, men under de kommande 5–10 åren kommer vi att uppleva en rejäl boom i utvecklingen av Internet of Things. Men i framtiden är ett scenario som i den tecknade "WALL-E" möjligt, där mänskligheten har förvandlats till hjälplösa feta människor som betjänas av robotar. Så-så utsikter. Vad tror du?

Nuförtiden pratar många om Internet of Things, men inte alla förstår vad det är.

Enligt Wikipedia är detta konceptet med ett datornätverk av fysiska objekt ("saker"), utrustat med inbyggd teknik för att interagera med varandra eller med den yttre miljön, med tanke på organisationen av sådana nätverk som ett fenomen som kan återuppbyggas ekonomiska och sociala processer, exklusive vissa av åtgärderna och operationerna kräver mänskligt deltagande.

Enkelt uttryckt är Internet of Things ett slags nätverk som saker är anslutna till. Och med saker menar jag vad som helst: en bil, ett strykjärn, möbler, tofflor. Allt detta kommer att kunna "kommunicera" med varandra utan mänsklig inblandning med hjälp av överförd data.