“Asjade internet”, asjade internet (IoT) – see tänapäeval moekas fraas on IT-väljaannetes üks enimtsiteeritud termineid. Analüütikud räägivad kiiresti kasvavast IoT turust, sotsiaal-, pilve- ja loomulikult mobiilitehnoloogiate mõjust sellele, kuid pole päris selge, mida see asjade interneti turg hõlmab. Ka termini enda tõlgendus pole päris selge. Müüja ja müüja, autori ja autori määratlused on üsna erinevad. Veelgi enam, olenevalt tõlgendusest näib nähtus ise olevat kas tulevikuväljavaade või fait accompli. Käesoleva artikli autor püüdis teha selleteemaliste väljaannete võrdlevat analüüsi, et mõista, mis viitab mõistele “IoT turg” ja miks sellele viimasel ajal on hakatud rohkem tähelepanu pöörama.

IoT kontseptsioon ja tehnoloogia

Enne turust rääkimist tuleb endale selgeks teha, mis asi on IoT ja aru saada, kas sellel mõistel on definitsioon. Probleem pole aga definitsioonide puudumises, vaid vastupidi, nende liialduses. Pärast mitmekümne asjade Interneti-teemalise artikli ja aruande läbivaatamist veendus autor, et selle mõiste tõlgendamisel on tõsiseid lahknevusi. Tõepoolest, me esitame määratlused kõige lugupeetud allikatest. Analüütiline ettevõte Gartner tõlgendab mõistet "asjade internet" kui füüsiliste objektide võrgustikku, mis sisaldab sisseehitatud tehnoloogiat, mis võimaldab neil objektidel mõõta oma oleku või keskkonnaseisundi parameetreid, kasutada ja edastada seda teavet. Pange tähele, et selles määratluses, mida muide kõige sagedamini tsiteeritakse, puudub sõna "Internet" täielikult. See tähendab, et asjade interneti võrgust rääkides ei ole öeldud, et see on osa Internetist. Veelgi enam, nagu ütleb IoT-ekspert Matt Turck, FirstMark Capitali tegevdirektor, "iroonilisel kombel on asjad ise sageli ühendatud pigem M2M-protokollide kui Interneti enda abil." Interneti-ühenduse olemasolu või puudumine ei ole aga ainus lahknevus määratlustes. Cisco Business Solutions Groupi (CBSG) spetsialistide tõlgenduse kohaselt on IoT Interneti seisund alates hetkest, mil veebiga ühendatud “asjade või objektide” arv ületab planeedi rahvaarvu. CBSG toetab oma järeldusi arvutustega. Ettevõtte teatel tõi nutitelefonide ja tahvelarvutite plahvatuslik kasv 2010. aastal internetti ühendatud seadmete arvu 12,5 miljardini, samas kui Maal elavate inimeste arv kasvas 6,8 miljardini; Seega oli ühendatud seadmete arv 1,84 ühikut inimese kohta. Selle lihtsa aritmeetika põhjal on Cisco Business Solutions Group tegelikult määranud asjade Interneti ajastu alguspunkti (joonis 1). Kusagil aastatel 2003–2010 ületas ühendatud seadmete arv maailma rahvaarvu, mis tähistas üleminekut asjade internetile. Samas arvavad uuringu autorid, et 2010. aastal oli ühe internetikasutaja kohta ühendatud seadmete arv 6,25.

Riis. 1. Ühendatud seadmete arvu suurenemine inimese kohta
(allikas: Cisco Business Solutions Group)

Kui Cisco viitab IoT mõistega seoses internetti ühendatud nutitelefonide plahvatuslikule kasvule, siis näiteks IDC ütleb selgelt, et IoT kontseptsiooni seadmed peavad olema autonoomselt ühendatud internetti ja edastama signaale ilma inimese sekkumiseta. Seetõttu ei saa kasutaja juhitavat nutitelefoni liigitada asjade interneti seadmeks.

IDC andmetel on asjade internet (IoT) juhtmega või traadita võrku ühendav seadmed, mis on isetoitel, mida juhivad kõrgetasemelise operatsioonisüsteemiga varustatud intelligentsed süsteemid, on autonoomselt ühendatud Internetti, võivad käitada natiivset või pilve- põhinevaid rakendusi ja analüüsida kogutud andmeid. Lisaks on neil võimalus teistest süsteemidest jäädvustada, analüüsida ja edastada (andmeid vastu võtta).

Ilmselgelt, kui analüütikud kasutavad mõistet "IoT turu maht", siis on ilmselgelt võimatu tugineda sellisele ebamäärasele määratlusele nagu "Interneti uus olek". Samal ajal räägivad mitte ainult CBSG spetsialistid asjade Internetist kui omamoodi Interneti üleminekust uuele kvaliteedile. Pöörame tähelepanu joonisele fig. 2 võetud asjade Interneti (IoT) ja masinatevahelise suhtluse turu tehnoloogiate ja platvormide aruandest (marketsandmarkets.com). IoT-d iseloomustab ta ka kui Interneti arengu etappi, "kui mitte ainult inimesed, vaid ka asjad hakkavad omavahel suhtlema, tehinguid algatama, üksteist mõjutama."

Riis. 2. Veeb 1.0, Veeb 2.0, Veeb 3.0 arendamise etapid
(allikas: asjade Interneti (IoT) ja masinatevahelise (M2M) suhtlusturg
Technologies & Platforms (marketsandmarkets.com))

Sellega seoses on soovituslik veel üks diagramm: illustratsioon Korea autori Sunsig Kimi artiklist, mis avaldati 2012. aastal veebisaidil i-bada.blogspot.ru/. Siin on IoT olek esitatud üleminekupunktina – see on M2M tehnoloogiaga võrreldes järgmine samm (joonis 3). Vastupidi, mitmete autorite, sealhulgas IDC väljaannetest võib lugeda, et M2M on tehnoloogia, mis IoT tehnoloogia eelkäijana on praegu selle lahutamatu osa.

Riis. 3. Üleminek M2M-tehnoloogiatelt asjade Interneti-tehnoloogiatele (allikas: Sunsig Kim, 8. august 2012 i-bada.blogspot.ru/)

Kui meie kirjeldatud definitsioonid räägivad antud nähtusest, siis näiteks Freescale Semiconductori globaalse strateegia ja äriarenduse tegevdirektori Kaivan Karimi sõnastuses on asjade internet pigem väljavaade: miljardid nutikad, ühendatud "asjad", mis moodustavad omamoodi universaalse globaalse närvivõrgu, mis hõlmab kõiki meie elu aspekte. IoT koosneb nutikatest masinatest, mis suhtlevad teiste masinate, objektide, keskkonna ja infrastruktuuriga ning suhtlevad nendega. Selline süsteem genereeriks tohutul hulgal andmeid, mille töötlemisel saaks asju hallata ja kontrollida, et muuta meie elu mugavamaks ja turvalisemaks ning vähendada mõju keskkonnale.

Miks on definitsioone nii palju ja need kõik on erinevad?

Esiteks arenevad tehnoloogiad nii kiiresti, et terminile ilmuvad pidevalt uued tähendused, mis ei sobi alati varasemate tõlgendustega. Seda on ilmekalt illustreeritud joonisel fig. 4, kus asjade Interneti arengut identifitseeritakse mitme etapi ja tegelikult erinevate tehnoloogiatega.

Riis. 4. Asjade Interneti tehnoloogia areng

Teiseks defineeritakse väga sageli uut tehnoloogiat kui tegurite kogumit, mis eristab seda eelmisest, ja siis see eelmine tehnoloogia uude kontseptsiooni kaasatakse. Turunduspüüdlustest ajendatud müüjad tahavad vanu tehnoloogiaid uute nimedega nimetada. Ka analüütikud, kes järgivad moodi ja püüavad demonstreerida kirjeldatava turu olulisust, kasutavad ühte nn katusterminit, ühendades selles mitu mõistet.

Sarnast olukorda täheldatakse ka teiste uute terminite puhul. Võtame näiteks termin SaaS, mis tekkis tähistamaks ASP-tehnoloogia arengu järgmist etappi. Tänaseks on mitmed väljaanded hakanud SaaS-i turule ASP-projekte lisama, mis rangelt võttes on vale.

Umbes sama juhtub ka mõistega IoT: ühest küljest on see M2M-tehnoloogiate arendamise järgmine etapp, teisalt väidavad paljud allikad, et M2M-lahenduste turg on asjade Interneti alamhulk ja mõned allikad kasutage lühendit IoT/M2M.

Termini ebaselguse põhjus on ka see, et IoT baasil lahendatakse eri klasside probleeme. Eelkõige räägib Kayvan Karimi vähemalt kahe ülesannete klassi olemasolust, mida ühendab mõiste IoT. Esimene ülesanne on omavahel ühendatud võrguseadmete kaugseire ja haldamine, millest igaüks saab suhelda infrastruktuuriobjektide ja füüsilise keskkonnaga. Näiteks temperatuuri- ja niiskusandur juhib targa hoone kliimasüsteemi (aknad, rulood, konditsioneerid jne) seadmete võrgustikku. Eksootilisem näide on see, et nutikodu omaniku käes olev andur saadab signaali omaniku psühhofüüsilisest seisundist kõigile võrgus olevatele nutiseadmetele; igaüks neist reageerib teatud viisil, mille tulemusena muutuvad valgustus, taustamuusika ja kliimaseade. Siin pole põhifunktsioon mitte analüütiline, vaid kontroll. Teine väljakutse on kasutada lõppsõlmedest (ühenduvuse ja anduriga nutiseadmed) kogutud andmeid intelligentseks analüüsiks, et tuvastada suundumusi ja seoseid, mis võivad luua kasulikku teavet, et pakkuda ärilist lisaväärtust. Näiteks kaupluses külastajate käitumise jälgimine kaupade peal olevate siltide abil: kui kauaks ja millise kauba lähedal külastajad peatuvad, milliseid kaupu peale tulevad jne. Selle teabe põhjal saate muuta kaupade paigutust saalis ja suurendada müüki. Teine näide pärineb autokindlustustööstusest. Kiirendusmõõturiga seadmete paigutamine autodesse võimaldab kindlustusseltsil koguda andmeid kliendi ettevaatliku sõidu astme kohta. Salvestada saab mitte ainult kokkupõrkeid, vaid ka näiteks teravat kokkupõrget mõne objekti või äärekiviga. Mida hoolikamalt klient sõidab, seda odavam on kindlustus ja hoolimatu juht maksab rohkem. Viimastes näidetes puudub juhtimisülesanne – siin kogutakse ja töödeldakse andmeid kaasaegsete analüüsimeetodite abil. Statistiline teave kõigi klientide kohta võimaldab ettevõttel oma riske õigesti prognoosida.

Kayvan Karimi proovib artiklis „Mida asjade internetist (IoT) peab saama reaalsuseks” saada asjade Interneti-lahenduse üldist ülevaadet (joonis 5). Selle skeemi järgi on tegemist virnaga, mis sisaldab kuut kihti: sensorseadmed ja/või nutiseadmed, ühendussõlmed, sisseehitatud töötlemissõlmede kiht, pilveandmete kaugtöötluse kiht; kuues kiht võib täita kahte funktsiooni. Esimene, mida nimetatakse rakenduseks/toiminguks, tähendab, et lahendust kasutatakse seadme kaugjuhtimiseks või protsessi automaatseks juhtimiseks sensorseadmetel. Teine võimalus, analüütika/suurandmed, tähendab, et missiooni eesmärk on kasutada anduriseadmetelt kogutud andmeid, et analüüsida ja tuvastada trende ja seoseid, mis võivad genereerida kasulikku äriteavet.

Riis. 5. IoT-lahenduse tüüpiline arhitektuur (allikas: Freescale Semiconductor)

Microsoft pakub sarnast tüüpilist arhitektuuri IoT lahendusele (joonis 6).

Riis. 6. IoT rakenduste tüüpiline arhitektuur (allikas: Microsoft)

Kayvan Karimi ei esita oma töödes mitte ainult pilti tüüpilisest arhitektuurist, vaid ka graafilist tõlgendust kogu asjade interneti ökosüsteemist (joonis 7).

Riis. 7. Asjade Interneti ökosüsteem

Riis. 8. IoT kui "võrkude võrk" (allikas: CBSG)

IoT turg ja selle osalejad

Mis on asjade interneti turg? Kuidas seda arvutada? Kes tuleks selle osalejate hulka arvata? Kui loeme kokku kõik projektid, mis kuuluvad joonisel fig. 5, siis on turg väga väike. Kui arvutada välja ettevõtete käibed, mis tegelevad elementide loomisega, mida selles skeemis potentsiaalselt rakendada saaks, saame hoopis teistsuguse arvu. Väljaannete põhjal on selge, et analüütikud valivad teise lähenemise: nad esitlevad turgu kõigi mängijate äri tervikuna, kes loovad ühendatud nutiseadmeid ja andureid, valmistavad ette platvorme asjade interneti lahenduste ehitamiseks, arendavad tehnoloogiaid Interneti-ühenduse loomiseks. Asjad võrku ja osutada abiteenuseid. See tähendab, et analüütikud ei arvesta mitte niivõrd asjade interneti lahenduste turgu (kitsamas tähenduses), vaid pigem kõigi teenuse- ja tehnoloogiapakkujate ökosüsteemis osalejate äriga asjade Interneti lahenduste ehitamise ümber.

Näib, et seda teed lähevad ettevõtted, kes kasutavad mõistet "IoT turg". Eelkõige tuvastab IDC kuni viis asjade Interneti turu segmenti ja vastavad mängijad.

Esimene (“Seadmed/intelligentsed süsteemid”) hõlmab nutiseadmete ja andurite tootjaid, millel on võimalus ühenduda juhtmega/traadita võrkudega, mis on võimelised jäädvustama ja edastama andmeid, käivitama oma või pilverakendusi ning suhtlema automaatselt intelligentse süsteemiga. .

Teise segmendi nimi on "IoT-teenuste ühendamise ja toetamise tööriistad". See on potentsiaalne äri telekommunikatsiooniteenuse pakkujatele, kes suudavad pakkuda erinevatel tehnoloogiatel põhinevaid sideteenuseid, sealhulgas traadiga, mobiilside (2G, 3G, 4G), Wi-Fi ja lisateenuseid, nagu arvelduste haldamine.

Kolmandas segmendis, mida nimetatakse platvormideks, tuvastab IDC platvormid seadmete, võrkude ja rakenduste lubamiseks.

Seadmete lubamise platvormid esindavad tarkvara, mis vastutab andmevoo tagamise eest lõppseadmetesse ja seadmetest, sealhulgas aktiveerimise, halduse ja diagnostika funktsioonide eest.

Võrguplatvormid pakuvad klientidele tarkvara IoT/M2M-seadmete ühendamiseks teabe kogumiseks ja analüüsimiseks. Platvorm võimaldab hallata tellimusi, kontrollida ja hallata tariifiplaane. See kiht annab klientidele teenusetaseme lepingu ja selle eesmärk on parandada lahenduste kvaliteeti ja turvalisust.

Rakenduste edastamise platvormid on horisontaalselt orienteeritud lahendused ettevõtte rakenduste ja konkreetsete asjade Interneti-rakenduste integreerimiseks.

Neljas segment “Analüütika” esitleb lahendusi, mis võimaldavad tõsta äri efektiivsust, tehes efektiivsemaid otsuseid IoT tehnoloogia abil kogutud andmete põhjal, sh Big Data tehnoloogia kasutamisel. See sektor hõlmab ka esilekerkivaid analüütilisi lahendusi, mis võimaldavad integreerida IoT-st ja sotsiaalmeedia monitooringust saadud andmeid.

Ja lõpuks, viies segment on rakendused vertikaalsete lahenduste toetamiseks, mis rakendavad erinevatele tööstusharudele omaseid funktsioone.

Asjade Interneti ökosüsteemi kaardi autor Matt Turck, FirstMark Capitali tegevdirektor, ei esita mitte ainult turu segmenteerimist, vaid esitab ka iga segmendi olulisemate osalejate konkreetsed nimed (joonis 9). See töö viib vestluse asjade Interneti turuosaliste üle praktilisemale tasandile.

Riis. 9. "Asjade Interneti ökosüsteem" (allikas: Matt Turck, Sutian Dong & First Mark Capital)

Mat Truck vastab ka küsimusele, miks asjade interneti turg on viimastel aastatel tähelepanu äratanud. Ta märgib, et huvi kasv turu ja selle arengu enda vastu on tingitud mitme võtmeteguri kokkulangemisest. Esiteks on nutiseadmete tootmine muutunud lihtsamaks ja odavamaks, ilmuvad edasimüüjad ja ettevõtted, kes on huvitatud selliste projektide rahastamisest. Teiseks on traadita side tehnoloogiad viimastel aastatel järsult arenenud. Tänapäeval on igal kasutajal mobiiltelefon või tahvelarvuti, mida saab kasutada asjade interneti universaalse kaugjuhtimispuldina. Üldlevinud ühenduvus muutub reaalsuseks (Wi-Fi, Bluetooth, 4G). Kolmandaks suudab asjade internet ära kasutada kogu sellega seotud valdkondades tekkinud infrastruktuuri. Pilvandmetöötlus võimaldab lihtsustatud ja odavaid lõpp-punkte, kuna luureandmeid saab lõpp-punktist pilve teisaldada. Big Data tööriistad, sealhulgas avatud lähtekoodiga programmid, nagu Hadoop, võimaldavad analüüsida asjade Interneti-seadmete kogutud tohutuid andmehulki.

Ökosüsteemis (vt joon. 9) tuvastab autor peaaegu samad turuelemendid, mis IDC, kuid need jagunevad segmentideks erinevalt. Mat Truck eristab kolme põhiosa: horisontaalsed platvormid, vertikaalsed rakendused ja ehitusplokid. Ökosüsteemi autor rõhutab, et vaatamata aktiivsele äritegevusele vertikaallahenduste loomise vallas on ambitsioonikate turuosaliste eesmärk kujuneda horisontaalseks platvormiks, mille baasil ehitatakse üles kõik asjade interneti valdkonna vertikaallahendused. Seega on mitmed koduautomaatika sektori tegijad (SmartThings, Ninja Blocks jne) horisontaalsete tarkvaraplatvormide arendajad. Suured ettevõtted, nagu GE ja IBM, arendavad aktiivselt oma platvorme. Telekomiettevõtted, nagu AT&T ja Verizon, on samuti sellel võistlusel osalemiseks heas positsioonis. Lahtiseks jääb küsimus, kui hõlpsalt saab ühele vertikaallahenduste klassile ehitatud horisontaalplatvormi kohandada teise klassi vertikaalsete lahendustega. Samuti pole veel selge, millistel platvormidel – suletud või avatud – on väljavaade selles valdkonnas juhtivatele kohtadele asuda.

Vertikaalsed lahendused joonisel fig. 9 on märgitud üsna palju, need on koondatud väiksemateks plokkideks. Neid kõiki ei ole võimalik ülevaateartikli raames kommenteerida, seega keskendume vaid mõnele.

Näiteks tõstab jaotis „kantav arvuti” esile uudset Google Glassi seadet, millest esmakordselt teatati 2012. aasta veebruaris. Androidil põhinev seade (joon. 10) on varustatud parema silma kohal paikneva läbipaistva ekraaniga ning on võimeline salvestama kvaliteetset videot, täitma liitreaalsuse funktsioone, mobiilsidet, internetiühendust ja videopäevikut.

Riis. 10. Google Glass

Viimasel ajal on populaarseks muutunud kantavad fitness-seadmed, nagu Fitbit, Nike + Fuelband, Jawbone, millega kasutajad saavad jälgida oma kehalise aktiivsuse taset ja lugeda kulutatud kaloreid (joonis 9 on need paigutatud eraldi kategooriasse).

Selle rühma tüüpiline esindaja on UP Jawbone seade (joon. 11), mis on spordikäevõru, mis suudab töötada iPhone'i ja Androidi platvormiga. Seade võimaldab jälgida und, toitumist, astutud samme ja põletatud kaloreid. Käevõrul on vibratsioonimootor, mis võib olla häiresignaal või tuletada kasutajale meelde, et kasutaja on liiga kaua istunud. Käevõru on võimeline jälgima unefaase ja äratama omanikku täpselt kerge une faasis, mil on palju lihtsam ärgata.

Riis. 11. UP Jawbone võimaldab sul juhtida
treeningu jälgimine

Seade sisaldab sotsiaalset rakendust, mis aitab treenimiseks lisada täiendava motivatsioonikihi. Kasutajad saavad vaadata oma sõprade andmeid, jagada sporditulemusi ja võistelda.

Selliseid kantavaid seadmeid saab kasutada meditsiinilistel eesmärkidel, näiteks patsiendi seisundi (vererõhk, pulss jne) kaugjälgimiseks, et lähedasi või meditsiinitöötajaid indikaatorite tõusust teavitada. IoT-tehnoloogiaid kasutatakse üldiselt meditsiinis laialdaselt – alates lihtsaimatest ravimite võtmise meeldetuletussüsteemidest kuni kehasse sisestatavate sondideni, mis jälgivad elundite talitlust keerulise diagnoosi panemiseks.

Kõige aktiivsemalt kasutatakse asjade internetti targa kodu tehnoloogiates: koduseadmete kaugjuhtimine interneti kaudu, küttesüsteemide, valgustuse, meediaseadmete, elektrooniliste turvasüsteemide, sissetungihoiatuste, tuletõrjesüsteemide kaugseire ja juhtimine jne.

Koduautomaatika jaotises esile tõstetud mängijatest joonisel fig. 9, on huvitav märkida ettevõte Nest Labs, mis projekteerib ja toodab programmeeritavaid termostaate ja suitsuandureid, millel on Wi-Fi tugi ja iseõppivad funktsioonid. 2010. aastal kahe Apple’i vilistlase poolt asutatud startup on paari aastaga kasvanud enam kui 130 töötajaga ettevõtteks.

Ettevõte tutvustas oma esimest toodet, termostaati (joonis 12), 2011. aastal. 2013. aasta oktoobris teatas Nest Labs suitsu ja vingugaasi jälgimisseadme väljalaskmisest. Nesti termostaat võimaldab seadmega suhelda mitte ainult puuteekraani liidese kaudu, vaid ka eemalt, kuna termostaat on Internetiga ühendatud. Ettevõte võib levitada värskendusi vigade parandamiseks, jõudluse parandamiseks ja lisafunktsioonide lisamiseks. Värskendamiseks peab termostaat olema ühendatud Wi-Fi-ga ja akuga, mis toetab 3,7 V, et värskendusi saaks alla laadida ja installida.

Riis. 12. Nest Labsi termostaat

IoT tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt energeetikasektoris (nutiarvestid, süsteemid elektrivõrgu kadude või varguste tuvastamiseks). Näiteks nafta- ja gaasisektor kasutab torujuhtmete kaugseiret.

Sõidukite turvalisemaks kasutamiseks töötatakse välja palju lahendusi. Ühendatud autode tehnoloogia võimaldab teil sisseehitatud SIM-kaardilt kasutada kiirabi kutsumise süsteeme. Autokindlustuses hakatakse praktiseerima kasutajate sõidu kaugjälgimisel põhinevaid kindlustusarvutusi. Transpordis kasutatakse laialdaselt sõidukite marsruudi jälgimise süsteeme, kaubaveo jälgimist ning saadetiste ja laokontrolli. Kasutusel on automatiseeritud lennujuhtimissüsteem. Vallavalitsused saavad IoT lahendusi kasutada ühistranspordisüsteemide käitamiseks, käitamiseks ja jälgimiseks, et optimeerida kütusekulu, kontrollida ja juhtida rongide liikumist. Jaekaubanduses arenevad logistikaülesannete automatiseerimine, RFID-märgenditega varustatud kaupade kaugseire ja -arvestus, reaalajas laoarvestus ning juhtmeta makselahendused. Avalikes turvasüsteemides - tööstusrajatiste, sildade, tunnelite jms seisukorra jälgimine ja kontroll. Tööstuslikus tootmises - tootmisprotsessi juhtimine, kaugdiagnostika, robotikomplekside juhtimine. Põllumajanduses - niisutussüsteemide kaugjuhtimine, loomade seisundi ja käitumise jälgimine, veetaseme jälgimine reservuaarides jne.

Niisiis, mis on "asjade Internet" - tegelikkus või väljavaade? Võttes arvesse läbiviidud analüüsi, võib väita, et see on väljavaade, mis hakkab tasapisi reaalsuseks saama.

IoT – asjade internet

Asjade internet (IoT) – kaasaegsed
(asjade Internet – kaasaegsed)

29/08/16

Mis on asjade Internet? Mis on asjade internet ehk IoT? Asjade internet (IoT) on uus Interneti-paradigma. Mida tähendab asjade Internetis mõiste "asjad". Mõiste “asi” tähendab asjade internetis (IoT) intelligentset, s.t. "nutikad" esemed või objektid (Smart Objects või SmartThings või Smart Devices).

Mille poolest erineb asjade internet (IoT) traditsioonilisest Internetist? Asjade internet (IoT) on traditsiooniline või olemasolev Interneti-võrk, mida laiendavad füüsiliste seadmete või sellega ühendatud asjade arvutivõrgud, mis suudab iseseisvalt korraldada erinevaid suhtlusmustreid või ühendusmudeleid (Thing - Thing, Thing - User ja Thing - Web Object ).

Tuleb märkida, et Smart Objects on andurid või täiturmehhanismid, mis on varustatud reaalajas OS-iga protokollivirnu, mälu ja sideseadmega mikrokontrolleriga, mis on sisse ehitatud erinevatesse objektidesse, näiteks elektri- või gaasiarvestid, rõhuandurid, vibratsiooni- või temperatuurid, lülitid jne. "Nutikad" objektid või nutikad objektid võivad olla organiseeritud füüsiliste objektide arvutivõrku, mida saab lüüside (jaoturid või spetsiaalsed IoT-platvormid) kaudu ühendada traditsioonilise Internetiga.

Praegu on asjade Interneti (IoT) mõistel palju definitsioone. Kuid kahjuks on need vastuolulised, asjade Interneti (IoT) mõistel puudub selge ja ühemõtteline definitsioon.

Asjade Interneti (IoT) olemuse mõistmiseks on esmalt soovitatav kaaluda Interneti infrastruktuuri ja WWW (World Wide Web) või veebiteenust. Internet on võrkude võrgustik, s.o. võrk, mis ühendab erinevaid võrke ja kaugkasutajate üksikuid sõlme ruuterite ja võrgu (interneti) protokolli IP abil. Teisisõnu, termin Internet viitab ülemaailmsele võrguinfrastruktuurile, mis koosneb paljudest arvutivõrkudest ja üksikutest sidekanalitega ühendatud sõlmedest.

Ülemaailmne Internet on veebiteenuse füüsiline alus. Veeb on World Wide Web ehk hajutatud teaberessursside süsteem, mis võimaldab juurdepääsu Interneti-veebisaitidele postitatud hüpertekstidokumentidele (veebidokumentidele). HTML-vormingus veebidokumentidele juurdepääs ja nende edastamine Interneti kaudu toimub veebiteenuse HTTP/HTTPS rakendusprotokolli abil, mis põhineb Interneti TCP/IP-protokolli virul.

Eelnevat arvesse võttes võib järeldada, et asjade internetile on iseloomulikud ulatuslikud muutused globaalse Interneti infrastruktuuris ja uued suhtlus- või ühendusemudelid: “asi – asi”, “asi – kasutaja (kasutaja)” ja “asi”. - veebiobjekt (Web Object)”.

Asjade internetti (IoT) on soovitatav käsitleda tehnoloogilisel, majanduslikul ja sotsiaalsel tasandil.

Tehnoloogilisel tasandil on asjade Internet Interneti võrguinfrastruktuuri (füüsilise aluse) arendamise kontseptsioon, milles "nutikad" saavad ilma inimese sekkumiseta võrguga ühenduse luua teiste seadmetega kaugsuhtluseks. (Thing - Thing) või interaktsioon autonoomsete või pilvandmekeskuste või andmekeskustega (Thing - Web Objects) andmete edastamiseks salvestamiseks, töötlemiseks, analüüsiks ja keskkonna muutmisele suunatud juhtimisotsuste tegemiseks või kasutajaterminalidega suhtlemiseks (Thing - Kasutaja) nende seadmete jälgimiseks ja haldamiseks.

Asjade internet (IoT) toob kaasa muutused ühiskonna majandusliku ja sotsiaalse arengu mudelites. Asjade interneti (IoT) klassifikatsioone (näiteks tööstuslik asjade internet – IIoT, teenuste Internet – IoS jne) ja selle kasutusalasid (energeetikas, transpordis, meditsiinis, põllumajanduses, elamumajanduses ja kommunaalmajanduses) on erinevaid. teenuseid, Smart City, Smart Home jne).

Cisco tutvustas uut kontseptsiooni - Internet of Everything, IoE ("Internet of Everything" või "All-encompassing Internet") ja asjade Internet on "kõikehõlmava Interneti" arendamise algetapp.

Asjade Interneti või asjade Interneti (IoT) areng sõltub:

• väikese võimsusega traadita võrgu tehnoloogiad (LPWAN, WLAN, WPAN);
• asjade Interneti (IoT) mobiilsidevõrkude rakendamise tempo: EC-GSM, LTE-M, NB-IoT ja universaalsed 5G võrgud;
• Interneti IPv6 protokolli versioonile ülemineku tempo;
• Smart Objects tehnoloogiad (mikrokontrolleri, mälu- ja sideseadmega varustatud andurid ja ajamid);
• spetsiaalsed operatsioonisüsteemid mikrokontrollerite, andurite ja täiturmehhanismide protokollivirnuga;
• 6LoWPAN/IPv6 protokollivirna laialdane kasutamine andurite ja täiturmehhanismide mikrokontrollerite operatsioonisüsteemides;
• pilvandmetöötluse tõhus kasutamine asjade Interneti (IoT) platvormide jaoks;
• M2M (masin-masin) tehnoloogiate arendamine;
• kaasaegsete tarkvaraga määratletud võrkude tehnoloogiate rakendamine, mis vähendavad sidekanalite koormust.

Asjade Interneti (IoT) globaalse võrgu arhitektuur

Asjade Interneti (IoT) arhitektuuri fragmendina vaadelge võrku (joonis 1), mis koosneb mitmest füüsiliste objektide arvutivõrgust, mis on Internetiga ühendatud ühe seadme abil: Gateway, Border ruuter, Router.

Nagu IoT arhitektuurist tuleneb, koosneb asjade interneti võrk: füüsiliste objektide arvutivõrkudest, traditsioonilisest IP internetivõrgust ja erinevatest neid võrke ühendavatest seadmetest (Gateway, Border ruuter jne).

Füüsiliste objektide arvutusvõrgud koosnevad nutikatest anduritest ja täiturmehhanismidest (täiturmehhanismid), mis on integreeritud arvutusvõrku (isiklik, kohalik ja globaalne) ning mida juhib keskkontroller (lüüs ehk IoT Habs ehk IoT platvorm).

Asjade internet (IoT) kasutab madala energiatarbimisega füüsiliste objektide traadita arvutusvõrkude tehnoloogiaid, mis hõlmavad lühi-, keskmise ja pika ulatusega võrke (WPAN, WLAN, LPWAN).

LPWAN-võrkude juhtmevabad tehnoloogiad (väikese võimsusega laivõrk) asjade Interneti asjade internet

Pikamaa LPWAN-võrkude tavalised tehnoloogiad, mis on esitatud joonisel fig. 1 hulka kuuluvad: LoRaWAN, SIGFOX, "Swift" ja mobiilne asjade internet või lühendatud CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). LPWAN-võrgud hõlmavad ka muid tehnoloogiaid, näiteks ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA ja nii edasi, mida joonisel 1 pole näidatud. Laialdane tehnoloogiate loend on esitatud link-labsi veebisaidil.

Üks levinumaid tehnoloogiaid on LoRa, mis on mõeldud kaugmaavõrkudele, eesmärgiga edastada telemeetrilisi andmeid erinevatest mõõteseadmetest (vee-, gaasiandurid jne) pikkade vahemaade taha.

LoRa on modulatsioonimeetod, mis määratleb OSI mudeli füüsilise kihi protokolli. LoRa modulatsioonitehnoloogiat saab kasutada erineva topoloogia ja erinevate lingikihi protokollidega võrkudes. Tõhusad LPWAN-võrgud on LoRaWAN-võrgud, mis kasutavad LoRaWAN-i lingikihi protokolli (MAC-lingikihi protokoll) ja LoRa modulatsiooni füüsilise kihi protokollina.

LoRaWAN-võrk (joonis 2.) koosneb lõppsõlmedest (transiiverid või LoRa-moodulid), mis on traadita võrkude kaudu ühendatud jaoturite/lüüside või tugijaamadega, võrguserveri (operaatori võrguserver) ja rakendusserveri (teenusepakkuja rakendusserver) vahel. LoRaWANi võrguarhitektuur on "klient-server". LoRaWAN töötab OSI mudeli 2. kihis.

Lõppsõlmede ja serverivõrgu komponentide vahel kasutatakse kahesuunalist sidet. LoRaWAN-i kohtvõrgu lõppsõlmede ja serveri vaheline interaktsioon toimub lingikihi protokollide alusel. Aadress kasutab unikaalseid seadme identifikaatoreid (lõppsõlme) ja unikaalseid rakenduse identifikaatoreid rakendusserveris.

OSI mudeli teisel kihil töötava lõppsõlm-lüüsi võrgusegmendi LoRaMAC protokollivirna füüsiline kiht on LoRa traadita modulatsioon ja lingikihi MAC-protokoll on LoRaWAN. LoRa lüüsid ühendatakse teenusepakkuja või operaatori võrguserveriga standardsete Wi-Fi/Ethernet/3G tehnoloogiate abil, mis kuuluvad IP-võrguliidese tasemele (TCP/IP-pinu füüsiline ja lingitase).

LoRa Gateway pakub võrkude vahelist võrguühendust, mis põhinevad heterogeensetel LoRa/LoRaWAN-tehnoloogiatel ja Wi-Fi-l, Ethernetil või 3G-l. Joonisel fig. Joonisel 1 on kujutatud ühe lüüsiga LoRa võrku, mis on realiseeritud tähttopoloogias, kuid LoRa võrgul võib olla ka mitu lüüsi (mobiilsidevõrgu struktuur). Mitme lüüsiga LoRa võrgus on "lõppsõlmed - lüüs" ehitatud "täht" topoloogia abil ja "lüüsid - server" on samuti ühendatud "täht" topoloogia abil.

Lõppsõlmedest saadud andmed salvestatakse, kuvatakse ja töödeldakse rakendusserveris (eraldi veebisaidil või pilves). IoT andmete analüüsimiseks saab kasutada Big Data meetodeid. Kasutajad, kes kasutavad nutitelefoni või arvutisse installitud klientrakendusi, pääsevad ligi rakendusserveris olevale teabele.

SIGFOXi (sigfox.com) ja "Strij" (strij.net) tehnoloogiad on sarnased LoRaWAN-tehnoloogiatega (www.semtech.com), kuid neil on mõned erinevused. Peamine erinevus seisneb modulatsioonimeetodites, mis määratlevad nende võrkude füüsilise kihi protokollid. SIGFOX, LoRaWAN ja Strizh tehnoloogiad on LPWAN-võrgu turul konkurendid.

Konkurendid LPWAN-võrgu turul on CIoT-tehnoloogiad (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT), aga ka G5. Need on mõeldud traadita LPWAN-mobiilsidevõrkude ehitamiseks, mis põhinevad mobiilsideoperaatorite olemasoleval infrastruktuuril. Traditsiooniliste mobiilsidevõrkude kasutamine asjade Internetis on kahjumlik, seega on praegu LPWAN-võrkude niši hõivanud LoRaWAN, SIGFOX jne. Kuid kui mobiilsideoperaatorid võtavad GSM-i arengul ja LTE arengul põhinevad kiiresti kasutusele EC-GSM (laiendatud kattega GCM), LTE-M (LTE M2M side jaoks) tehnoloogiad, tõrjuvad nad LoRaWANi, SIGFOXi ja muud tehnoloogiad LPWAN-turult välja. .

Kõige lootustandvamad valdkonnad traadita LPWAN-võrkude loomiseks on kitsaribaline asjade internet NB-IoT (Narrow Band IoT), mis põhineb LTE-l, mida saab kasutada olemasolevate mobiilsideoperaatorite LTE võrkude peal. Kuid CIoT strateegiline suund on uue põlvkonna mobiilsidevõrgud 5G, mis toetavad asjade internetti.

5G tehnoloogia, mis on loodud töötama heterogeense liiklusega, tagab Interneti-ühenduse erinevate parameetritega (voolutarve, andmeedastuskiirus jne) nii mobiilseadmetele (nutitelefonid, telefonid, tahvelarvutid jne) kui ka Smartile. Objektid (andurid või täiturmehhanismid).

Kus kasutatakse LPWAN-võrke? Näiteks on Madalmaades ja Lõuna-Koreas asjade Interneti jaoks juba kasutusele võetud üleriigiline LoRa võrk. SigFoxi võrgud asjade Interneti jaoks on kasutusele võetud Hispaanias ja Prantsusmaal. Venemaal luuakse asjade Interneti (IoT) jne jaoks riiklik võrk "Strizh". Praegu peetakse LoRaWAN-i ja NB-IoT-standardeid füüsiliste objektide võrkude LPWAN-i IoT-i arvutamise standardiks.

Tuleb märkida, et asjade Internetis (IoT) kasutatakse koos pilvetehnoloogiate kasutamisega ka uduarvutustehnoloogiaid. Selle põhjuseks on asjaolu, et asjade internetis kasutatava pilvemudeli puhul on nõrgaks kohaks sideoperaatorite kanalite ribalaius, mille kaudu toimub andmete vahetamine füüsiliste objektide arvutusvõrkude "pilve" ja "nuti" seadmete vahel.

Mõiste "uduarvutus" hõlmab andmetöötluse detsentraliseerimist, kandes osa andmetöötluse ja juhtimisotsuste tegemise tööst "pilvest" otse füüsiliste objektide arvutivõrkude seadmetesse.

Pilvandmetöötluse sidekanalite võimsuse suurendamine võib pakkuda nende ülesehitamisele uut lähenemist, mis põhineb tarkvara määratletud võrkude (SDN) tehnoloogial. Seetõttu parandab SDN-i kasutuselevõtt pilvandmetöötluse ja asjade interneti (IoT) suhtluskanalite efektiivsust.

Väikese võimsusega lühitoimelised traadita isiklikud võrgud (WPAN) – asjade Interneti (IoT) komponendid

WPAN-võrkude (joonis 1) hulka kuuluvad juhtmevabad sensorvõrgud, mis põhinevad tehnoloogiatel: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Need võrgud kuuluvad mesh võrkudesse (iseorganiseeruvad ja iseparanevad võrgud koos marsruutimisega), millel on võrgutopoloogia ja mis on asjade Interneti (IoT) võrgu komponendid (komponendid).

6LoWPAN-i, Threadi, ZigBee IP-tehnoloogiatel põhinevad personaalarvutivõrgud viitavad 6LoWPAN-protokollipinuga IP-võrkudele või 802.15.4-võrkudele mõeldud IPv6-pinuga (joonis 3). Nad kasutavad võrguprotokolli 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks), mis on IEEE 802.15.4 standardile vastava väikese võimsusega traadita personaalsensorite võrkude IPv6 protokolli versioon. Kasutatud marsruutimisprotokoll on RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).

Riis. 3. 6LoWPAN-i protokollipinn asjade Interneti jaoks

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org) on standard, mis kirjeldab OSI võrgumudeli füüsilist IEEE 802.15.4 PHY ja andmeside kihte. Andmeside kiht koosneb IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) alamkihist ja LLC (Loogical Link Control) alamkihist. IEEE 802.15.4 standardi alusel on üles ehitatud mitu tehnoloogiat, näiteks ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

6LoWPAN-protokolli pinu. Füüsiliste objektide arvutivõrkude toimimise olemus IoT-s 6LoWPAN-i protokollipinu alusel on järgmine. Näiteks sisestatakse anduri andmed mikrokontrollerisse (MCU). MK töötleb andurilt saadud andmeid rakendusprogrammi (End Nodes Applications) alusel, mille lõi võrguarendaja spetsiaalse mikrokontrolleri OS-i API põhjal.

Töödeldud andmete ülekandmiseks võrku pääseb rakendus End Nodes Applications ligi mikrokontrolleri OS-i protokollivirna rakenduskihi protokollile (Application – IoT protokollid) ja edastab andmed pinu kaudu anduri füüsilisse kihti. Järgmisena saadetakse binaarandmed Border-ruuterite (Edge ruuterite) sisendisse. Andmete edastamiseks End Node'ist Border-ruuterite kaudu veebiserverisse (veebirakendus) CoAP-i rakendusprotokolli kaudu on vaja läbirääkimisi võrkude üle CoAP-HTTP-protokolli pinu, selleks on puhverserver kasutatakse.

6LoWPAN-protokollipinn tagab väikese võimsusega nutiseadmete Interneti-ühenduse ruuterite, mitte spetsiaalsete IP-lüüside kaudu. Kuna piiratud võimekusega seadmete jaoks mõeldud 6LoWPAN-protokollipinuga madala kiirusega võrgud ei ole traditsioonilise Interneti IP-võrgu liikluse transiitvõrgud, on need asjade Interneti (IoT) lõppvõrgud ja need on Internetiga ühendatud läbi Border-ruuterite või Edge ruuterid. Ääreruuter võimaldab 6LoWPAN-võrgul suhelda IPv6-võrguga, tõlkides IPv6 päised ja fragmenteerivad sõnumid protokollivirna kohanduskihis (6LoWPAN-i kohandamine).

Z-Wave (z-wave.me)- üks populaarsemaid asjade Interneti (IoT) traadita võrgutehnoloogiaid (standard: Z-Wave ja Z-Wave Plus). Z-Wave võrk (joonis 1) võrgutopoloogiaga (võrkvõrk) ja madala energiatarbimisega, mõeldud nutika kodu korraldamiseks. Z-Wave sideprotokolli virna Z-Wave võrguprotokolli rakendab Sigma Designs suletud koodina ja see on patenteeritud. MAC ja PHY alumised kihid sisalduvad ITU-T G.9959 standardis.

Z-Wave'il on nutika kodu võrgu loomiseks palju ühilduvaid seadmeid (andurid ja täiturmehhanismid). Saate juhtida oma kodu Z-Wave võrku kaugjuhtimispuldi abil läbi Home Controlleri saate juhtida võrgu tööd arvutist ja Internetist nutitelefoni kaudu. Z-Wave võrk on Internetiga ühendatud spetsiaalse IP-lüüsi lüüsi "Z-Wave for IP" kaudu.

ZigBee (zigbee.org) on üks levinumaid tehnoloogiaid asjade Interneti (IoT) traadita võrkude loomiseks (avatud ZigBee standard). Võrgutopoloogiaga ZigBee võrgul (mesh network) on oma IEEE 802.15.4/Zigbee sideprotokolli pinu, mis ei toeta IP Interneti-protokolli. IP-võrgus asuvate välisseadmetega suhtlemiseks ZigBee pinu baasil põhinev objektide arvutusvõrk on Internetiga ühendatud spetsiaalse IP-lüüsi Gateway ZigBee kaudu. Praegu on loodud uus standard ZigBee IPv6.

Uuel Zigbee IPv6 standardil põhinevaid võrke saab ühendada IP-võrku pigem ruuteri kui spetsiaalse lüüsi kaudu. Gateway ZigBee lüüs pakib andmed ümber ühest vormingust teise ja tagab võrkudevahelise võrguühenduse, mis põhineb heterogeensetel MQTT/ZigBee tehnoloogiatel – HTTP/TCP/IP. ZigBee tehnoloogiat kasutatakse standardina abonendi elektriarvestite näitude automaatseks kogumiseks ja nende edastamiseks sideoperaatori serveritesse (võrguühenduseta saidid) või asjade Interneti (IoT) Habs Cloudi.

WiFi (www.wi-fi.org) on IEEE 802.11 traadita side standardite kogum, mida saab kasutada traadita kohtvõrgu (WLAN) loomiseks TCP/IP-pinu alusel. IEEE 802.11 protokollipinn koosneb füüsilisest PHY kihist ja andmesidekihist koos MAC ja LLC loogilise andmeedastuse alamkihtidega. IEEE 802.11 (WiFi) protokollid kuuluvad TCP/IP-virna võrguliidese kihti.

WiFi-objektide traadita kohtvõrk ühendatakse ruuteri abil Internetti (joonis 1). Tuleb märkida, et kohalike traadita piirkondlike võrkude ehitamiseks on Wi-Fi Alliance loonud uue spetsifikatsiooni IEEE 802.11s, mis pakub võrguvõrkude ehitamise tehnoloogiat. Lisaks on asjade Interneti (IoT) jaoks loodud uus madala energiatarbimisega Wi-Fi HaLow standard (IEEE 802.11ah spetsifikatsioon).

BLE 4.2 (bluetooth.com) on Bluetooth madala energiatarbega (Bluetooth LE) standardi uus versioon, mis on mõeldud juhtmevabade võrkude nagu Smart Home loomiseks. Uus Bluetooth Meshi standard rakendub 2016. aasta lõpuks. BLE 4.2 sideprotokolli virn toetab IPv6 üle BLUETOOTH(R) madala energiatarbega või 6LoWPAN võrguprotokolle, transpordi (UDP, TCP) ja rakenduste (COAP ja MQTT) kihi protokolle.

Versioon BLE 4.2 tagab minimaalse seadmete energiatarbimise ja juurdepääsu IP-võrgule. Bluetooth LE Stacki alumised MAC ja PHY kihid on: Bluetooth LE Link Layer ja Bluetooth LE Physical. Võrkude (BLE 4.2 ja Internet) interaktsiooni tagamiseks võrgu tasandil (6LoWPAN koos IPv6-ga) ja protokollipinu rakenduskihi (CoAP HTTP-ga) saab BLE 4.2 võrgu ühendada Internetti (joonis 1) Border-ruuterite ja CoAP-to -HTTP-puhverserveri kaudu.

Asjade Interneti (IoT) rakenduskihi protokollid

Andmete edastamiseks asjade Internetis (IoT) kasutatakse paljusid rakendustaseme protokolle, millest levinumad on: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. DDS on reaalajas süsteemide andmejaotusteenus ja OMG-standard vahevara jaoks. DDS on asjade Interneti juurutamise põhitehnoloogia, mis põhineb DCPS-i sõnumsidemudelil ilma vahepealse maakleri (serveri)ta.

MQTT, XMPP, AMQP, JMS on sõnumsideprotokollid, mis põhinevad vahendajal vastavalt avaldamise/tellimise skeemile. Maakleri (serveri) saab juurutada pilveplatvormil või kohalikus serveris. Nutiseadmete rakendustesse tuleb installida kliendiprogrammid.

CoAP (Constrained Application Protocol) on piiratud IoT andmeedastusprotokoll, mis sarnaneb HTTP-ga, kuid on kohandatud töötama madala jõudlusega nutiseadmetega. CoAP põhineb REST arhitektuuristiilil. Serveritele pääseb ligi nutiseadme rakenduse URL-i kaudu. Kliendiprogrammid kasutavad ressurssidele juurdepääsuks selliseid meetodeid nagu GET, PUT, POST ja DELETE.

REST/HTTP – koosneb kahest tehnoloogiast REST ja HTTP. REST on hajutatud süsteemide tarkvaraarhitektuuri stiil. REST kirjeldab nutiseadmete rakenduste ja REST API (Web service) programmeerimisliideste interaktsiooni põhimõtteid. REST API kaudu suhtlevad rakendused üksteisega nelja HTTP-meetodi abil: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP – Hypertext Transfer Protocol on andmeedastuse rakenduskihi protokoll. HTTP-d kasutatakse seadme ja kasutaja suhtluseks. REST/HTTP põhineb req/res sõnumivahetuse mudelil.

Juurdepääsuks füüsiliste objektide võrkudest, mis ei toeta IP-protokolli IP-võrkudesse ja vastupidi, kasutatakse jaotureid või lüüsi või IoT platvorme, mis tagavad protokollide koordineerimise sideprotokolli virna erinevatel tasanditel. Juurdepääsuks füüsiliste objektide võrkudest, mis toetavad IP-protokolli, IP-võrkudesse ja vastupidi, kasutatakse puhverservereid, et pidada läbirääkimisi rakendustaseme protokollide üle (näiteks CoAP- ja HTTP-protokollide üle läbirääkimiseks).

Tänapäeval räägivad paljud asjade Internetist, kuid mitte kõik ei mõista, mis see on.

Wikipedia järgi on see füüsiliste objektide (“asjade”) arvutivõrgu kontseptsioon, mis on varustatud sisseehitatud tehnoloogiatega üksteisega või väliskeskkonnaga suhtlemiseks, pidades selliste võrkude korraldamist nähtuseks, mis võib uuesti üles ehitada. Majanduslikud ja sotsiaalsed protsessid, välja arvatud mõned tegevused ja operatsioonid, nõuavad inimese osalust.

Lihtsamalt öeldes on asjade internet omamoodi võrk, kuhu asjad on ühendatud. Ja asjade all mõtlen ma kõike: autot, triikrauda, ​​mööblit, susse. Kõik see saab edastatud andmete abil üksteisega "suhelda" ilma inimese sekkumiseta.

Sellise süsteemi ilmumine oli ootuspärane, sest laiskus on progressi mootor. Kohvi keetmiseks ei pea hommikul kohvimasina juurde minema. Ta juba teab, millal te tavaliselt ärkate, ja selleks ajaks keedab ta ise aromaatset kohvi. Lahe? Võib-olla, aga kui realistlik see on ja millal see ilmub?

Kuidas see töötab

picjumbo.com

Oleme teekonna alguses ja asjade Internetist on veel vara rääkida. Võtame näiteks kohvimasina, millest eespool kirjutasin. Nüüd peab inimene iseseisvalt sisestama oma ärkamisaja, et ta saaks talle hommikul kohvi keeta. Mis saab aga siis, kui inimest sel ajal kodus pole või tahab teed? Jah, kõik on endine, sest ta ei muutnud programmi ja hingetu rauatükk keetis uuesti oma kohvi. See stsenaarium on huvitav, kuid see puudutab rohkem protsesside automatiseerimist kui asjade internetti.

Roolis on alati inimene, tema on keskpunkt. Nutividinaid tuleb iga aastaga juurde, kuid need ei tööta ilma inimese käsuta. Seda õnnetut kohvimasinat tuleb pidevalt jälgida ja programmi muuta, mis on ebamugav.

Kuidas see toimima peaks

picjumbo.com

Asjade internet tähendab, et inimene määratleb eesmärgi, mitte ei sea selle eesmärgi saavutamiseks programmi. Veelgi parem, kui süsteem ise analüüsib andmeid ja ennustab inimese soove.

Sõidad töölt koju, väsinud ja näljane. Sel ajal andis auto juba majale teada, et toob poole tunni pärast: öeldakse, pange end valmis. Tuled süttivad, termostaat reguleerib mugavat temperatuuri ja õhtusöök valmib ahjus. Astusime majja - telekas läks käima meie lemmikmeeskonna mängu salvestusega, õhtusöök oli valmis, tere tulemast koju.

Siin on asjade Interneti peamised funktsioonid:

• See on inimese igapäevaste tegude pidev kaaslane.
• Kõik toimub läbipaistvalt, märkamatult ja tulemustele orienteeritud.
• Inimene näitab, mis peaks juhtuma, mitte kuidas seda teha.

Ilukirjandus, kas sa ütleksid? Ei, see on lähitulevik, kuid selliste tulemuste saavutamiseks on vaja palju rohkem ära teha.

Kuidas seda saavutada

picjumbo.com

1. Ühekordne keskus

On loogiline, et kõigi nende asjade keskmes ei peaks olema inimene, vaid mingi seade, mis edastab programmi eesmärgi saavutamiseks. See jälgib teisi seadmeid ja ülesandeid ning kogub andmeid. Selline seade peaks olema igas kodus, kontoris ja mujal. Neid ühendab ühtne võrk, mille kaudu nad vahetavad andmeid ja aitavad inimest kõikjal.

Sellise keskuse algust näeme juba praegu. Amazon Echo, Google Home ja tundub, et ka nemad töötavad millegi sarnase kallal. Sellised süsteemid võivad juba toimida targa kodu keskpunktina, kuigi nende võimalused on endiselt piiratud.

2. Ühised standardid

Sellest saab võib-olla peamine takistus globaalse asjade Interneti teel. Süsteemi suuremahuliseks tööks on vaja ühte keelt. Apple, Google ja Microsoft töötavad praegu oma ökosüsteemi kallal. Aga nad kõik liiguvad eraldi, eri suundades, mis tähendab, et parimal juhul saame kohalikud süsteemid, mida on raske ühendada isegi linna tasandil.

Võib-olla saab ühest süsteemist standard või jääb iga võrk lokaalseks ega arene millekski globaalseks.

3. Turvalisus

Loomulikult tuleb sellise süsteemi arendamisel hoolitseda andmekaitse eest. Kui häkker häkkib võrku, saab ta sinust teada kõike. Nutikad asjad annavad teid kiirelt ründajatele üle, seega peaksite andmete krüptimisega tõsiselt tegelema. Loomulikult nad selle kallal juba tegelevad, kuid perioodiliselt esile kerkivad skandaalid näitavad, et ideaalne turvalisus on veel kaugel.

Mis meid lähiajal ees ootab

Mitch Nielsen/unsplash.com

Lähiajal näeme nutikaid maju, mis avavad omanikele lähenedes uksed, hoiavad mugavat mikrokliimat, täiendavad iseseisvalt külmkappi ja tellivad vajalikud ravimid, kui inimene on haige. Veelgi enam, enne seda saab maja nutikalt käevõrult indikaatorid ja saadab need arstile. Teedel hakkavad sõitma isejuhtivad autod ning teedel endil ei teki enam ummikuid. Asjade internet võimaldab välja töötada täiustatud liikluskorraldussüsteemi, mis suudab vältida liiklusummikuid ja ummikuid teedel.

Juba praegu töötavad paljud vidinad koos erinevate süsteemidega, kuid järgmise 5–10 aasta jooksul kogeme tõelist asjade interneti arengu buumi. Kuid tulevikus on võimalik stsenaarium nagu multikas “WALL-E”, kus inimkond on muutunud abituteks paksudeks inimesteks, keda teenindavad robotid. Nii-nii väljavaade. Mida sa arvad?

Tõenäoliselt olete juba kuulnud väljendit "asjade internet" ja näinud lühendit IoT, kuid võib-olla ei tea te, mis nende taga on. Mis on asjade internet ehk asjade internet?

IoT viitab seadmete (v.a tavalised arvutid ja nutitelefonid) ühendamisele Interneti kaudu. IoT kaudu saab ühendada autosid, köögiseadmeid ja isegi südamemonitore. Ja kuna asjade internet järgmiste aastate jooksul kasvab, ilmub sellesse loendisse rohkem seadmeid.

Oleme koostanud IoT juhendi algajatele, et aidata teil navigeerida hämmastavas ühendatud maailmas.

Mõisted ja põhimõisted

Allpool avaldame väikese sõnastiku asjade Internetiga seotud määratlustega.

IoT ehk asjade internet, on Interneti kaudu ühendatud objektide võrk, mis suudab koguda andmeid ja vahetada andmeid sisseehitatud teenustest.

Asjade internetti kuuluvad seadmed - kõik Internetiga ühendatud autonoomsed seadmed, mida saab kaugjuhtimisega jälgida ja/või juhtida.

IoT ökosüsteem ehk asjade internet, - kõik komponendid, mis võimaldavad ettevõtetel, valitsustel ja kasutajatel ühendada oma asjade Interneti-seadmeid, sealhulgas juhtpaneelid, armatuurlauad, võrgud, lüüsid, analüüs, salvestusruum ja turvalisus.

Füüsiline kiht - riistvara, mida kasutatakse asjade Interneti-seadmetes, sealhulgas andurid ja võrguseadmed.

Võrgukiht vastutab füüsilisele kihile kogutud andmete edastamise eest erinevatesse seadmetesse.

Rakenduse tase hõlmab protokolle ja liideseid, mida seadmed kasutavad üksteise tuvastamiseks ja üksteisega suhtlemiseks.

Juhtpaneelid võimaldavad inimestel kasutada IoT-seadmeid, luues nendega ühenduse ja juhtides neid armatuurlaua (nt mobiilirakenduse) kaudu. Kaugjuhtimispultide hulka kuuluvad nutitelefonid, tahvelarvutid, arvutid, nutikellad, telerid ja ebatraditsioonilised puldid.

Tööriistaribad pakkuda kasutajatele teavet asjade Interneti ökosüsteemi kohta, võimaldades neil hallata IoT ökosüsteemi. Tavaliselt kasutatakse kaugjuhtimispulti.

Analüütika - tarkvarasüsteemid, mis analüüsivad IoT seadmetest saadud andmeid. Analyticsit kasutatakse paljudes stsenaariumides, näiteks hoolduse prognoosimisel.

Andmekogu - kus hoitakse IoT-seadmete andmeid.

Võrgud - Interneti-sidekiht, mis võimaldab operaatoritel seadmega suhelda ja seadmetel omavahel suhelda.

IoT tööstus

IoT-seadmete kasutamisest saavad kasu järgmised valdkonnad.
- tootmine;
- transport;
- kaitse;
- Põllumajandus;
- infrastruktuur;
- Jaemüügi;
- logistika;
- pangad;
- nafta, gaas, kaevandus;
- kindlustusäri;
- targad majad;
- toiduainete tootmine;
- teenindus;
- haiglad;
- tervisekaitse;
- targad hooned;
- IoT ettevõtted.

Asjade Internetiga on seotud juba sajad ettevõtted ning nende nimekiri täieneb alles lähiaastatel.

IoT platvormid

Üks asjade Interneti-seade loob Interneti-protokollide kaudu teabe edastamiseks ühenduse teisega. IoT platvormid toimivad sillana seadme andurite ja andmevõrgu vahel.

Siin on mõned suurimad sellel turul praegu tegutsevad IoT platvormid:
- Amazoni veebiteenused;
- Microsoft Azure;
- ThingWorxi asjade interneti platvorm;
- IBMi Watson;
- Cisco IoT Cloud Connect;
- Salesforce IoT Cloud;
- Oracle Integrated Cloud;
- GE Predix.

Kas soovite rohkem uudiseid?

Mõelgem välja, mis on asjade internet, kust selle uurimist alustada, millised disainerid selleks sobivad ja milliseid konkursse täna korraldatakse.

Mis on asjade internet (IoT)

Kedagi ei üllata, et Internetti saab ühendada ükskõik millise eseme, olgu selleks kodumasinad või riided. Nutikas külmkapp, veekeetja, ehituskomplektid laste õpetamiseks... Kui mõned inimesed ühendavad veebiga kohvimasina, käekella ja muud, siis teised on hämmingus, miks teha lihtsalt kasutatavaid esemeid ja seadmeid keerulisemaks. Mis täpselt on asjade Internet?

Asjade Interneti kontseptsioon

Asjade Internet (IoT)- füüsiliste objektide (“asjade”) arvutivõrgu kontseptsioon, mis on varustatud sisseehitatud tehnoloogiatega üksteise või väliskeskkonnaga suhtlemiseks, pidades selliste võrkude organiseerimist nähtuseks, mis võib majanduslikke ja sotsiaalseid protsesse uuesti üles ehitada, kõrvaldades inimeste osaluse vajadus mõnest tegevusest ja operatsioonist (Wikipedia ) .

Asjade Interneti idee ei ole ühendada kõike ümbritsevat Internetti. Eesmärk on automatiseerida protsesse ja õpetada võrku ühendatud objekte infot vahetama. Kuidas? Erinevate objektidesse sisseehitatud või nendega ühendatud andurite kaudu. Milleks? Nii et objektid ise “otsutavad” ja tegutsevad ilma inimese sekkumiseta.

2015. aasta alguses Google'i direktorite nõukogu esimees Eric Schmidt :

Vastan väga lihtsalt, et internet kaob. Seal on nii palju IP-aadresse, nii palju seadmeid, andureid, kantavaid seadmeid, asju, mis teiega suhtlevad, kuid te ei tunne seda isegi. Nad on teiega alati kaasas. Kujutage ette, et sisenete ruumi ja ruum on dünaamiline ja saate ruumis toimuvaga suhelda. Tekib väga isikupärastatud, väga interaktiivne ja väga-väga huvitav maailm.

Peaaegu klassikaline näide asjade Interneti rakendamisest, mis juba täna töötab, on Yandex.Traffic. Paljud Yandex.Navigatoriga varustatud autod saadavad süsteemile oma koordinaadid, kiiruse ja suuna. Infot töödeldakse ja kaart näitab mitte ainult teid, vaid ka nende ummikuid “reaalajas”. Tänu sellele saavad navigaatorid koostada marsruudi, võttes arvesse mitte ainult vahemaid, vaid ka liiklusummikuid.

Kui te ikka ei tea, miks peate veekeetja Internetiga ühendama, proovige olla loominguline. Kunagi uskus enamik telefoniomanikke, et neid on vaja ainult helistamiseks. Tänapäeval on šokis paljud inimesed, kes on päevaks kaotanud oma nutitelefoni Interneti-ühenduse.

Keegi ei tea kindlalt, millised funktsioonid homsel veekeetjal on. Võib-olla töötab see koos nutika käevõruga randmel, kogudes andmeid joodud veekoguse, selle omaduste, pulsi ja muude näitajate kohta. Kõik see saadetakse virtuaalsele kardioloogile ning saate soovitusi ja hoiatusi.

IoT ajalugu

Juba enne Interneti enda tulekut, 1926. aastal Nikola Tesla intervjuus ajakirjale Collier ütles ta, et tulevikus muudetakse raadio “suureks ajuks”, kõik asjad saavad osaks ühtsest tervikust ning tööriistad, mis seda võimaldavad, mahuvad kergesti taskusse.

1990. aastal üks TCP/IP protokolli loojatest John Romkeyühendas rösteri võrku, s.t. lõi tegelikult maailma esimese Interneti-asja.

1999. aastal võeti kasutusele termin asjade internet Kevin Ashton, tol ajal Procter & Gamble'i brändijuhi assistent. Samal aastal nad David Brock Ja Sanjay Sarma asutas raadiosagedustuvastuse (RFID) ja sensortehnoloogiatega tegeleva Auto-ID keskuse, tänu millele on asjade interneti mõiste laiemalt levinud.

Aastatel 2008–2009 teatas Cisco, et Internetti ühendatud seadmete arv ületas planeedi inimeste arvu.

Alates 2010. aastast on asjade internet pidevalt arenenud tänu juhtmevabade võrkude ja pilvetehnoloogiate laialdasele levikule, odavamatele protsessoritele ja sensoritele ning energiasäästlike andmeedastustehnoloogiate arengule. Asjade interneti tehnoloogiat, nagu ka robootikat, tunnustatakse läbimurdena, s.t. muuta meie elu ja majandusprotsesse. Maailm muutub meie silme all jätkuvalt.

IoT võistlused

Asjade Internet on kantud vabariikliku tööalade meistrivõistluste ametite (pädevuste) nimekirja WorldSkills ja sarnased võistlused koolilastele Junior Skills. 2016. aastal toimuvad VIII ülevenemaalise robootikafestivali "Robofest-2016" raames JuniorSkillsi meistrivõistlused "asjade interneti" pädevuses. Võistlus toimub kahes JuniorSkillsi kategoorias: teemal “Tark linn” üle 10-aastastele osalejatele ja “Nutikas põllumajandus” üle 14-aastastele lastele.

2016. aastal kuulus asjade internet ka ülevenemaalise robootikaolümpiaadi eraldi loomekategooriasse. Selle aasta teemaks on tervishoid.

Asjade Interneti õppekomplektid

Kas olete otsustanud ajaga kaasas käia, omandada asjade Interneti tehnoloogia ja saada tehniliseks võluriks? Kas olete valmis muutma ümbritsevat maailma, purustades kõik, mis teie teele satub, ühendades teid ümbritsevad asjad Internetti ja andes neile "mõistuse"? Mõelgem välja, millised komponendid või ehituskomplektid sobivad asjade Interneti uurimiseks.

IoT-maailma nutiseadmed peavad koguma keskkonnast andmeid, edastama infot interneti (või kohaliku side) kaudu teistele seadmetele ning ka sealt infot vastu võtma. Et seadmetel oleks "intelligentsus", peab saadud andmeid analüüsima programm, mis teeb järeldusi ja teeb otsuseid. Asjade Interneti maailmast pärit objektid on paljuski sarnased robotitega ja nende loomiseks on vaja kontrollereid, andureid ja vajadusel ka ajamid.

Oluline komponent on andmetöötlus. Võime öelda, et andmetöötlusvõrkudega ühendatud objektid omandavad "intelligentsuse". IoT rakenduste arendamiseks on erinevaid riist- ja tarkvaraplatvorme.

Populaarne tarkvaralahendus on ThingWorx.

Robootikas levinud Arduino on see, mida vajate IoT valdkonna haridusprojektide loomiseks. Võrguga ühenduse loomiseks kasutatakse Ethernet Shieldi laienduskaarti. Kõik vajalikud plaadid ja andurid on võimalik osta eraldi. Samuti on olemas spetsiaalsed Arduino baasil valmistatud valmiskomplektid. Nende eeliseks pole mitte ainult läbimõeldud koostis, vaid ka programmikoodide näited.

IoT nutika põllumajanduse põhikoolituskomplekt

Mõnel juhul reguleerivad võistlused kasutatavat varustust. Nii võeti selle hooaja JuniorSkillsi meistrivõistlustele vastu WorldSkills Smart Agriculture komplekt, mis on loodud asjade Interneti uurimiseks nutika põllumajanduse teemal.

Koolituskomplekti sisu:

• Arduino Uno R3 plaat;
• Etherneti kaart W5100 Shield;
• temperatuuri ja niiskuse anduri moodul DHT11;
• Etherneti kaabel;
• digitaalne termomeeter DS18B20;
• valgusanduri moodul;
• mulla niiskuse/tahkeainete anduri moodul (Moisture Sensor);
• IO anduri kilp;
• ühendusjuhtmed;
• padjad;
• võrguadapter (5V, 1A, 5W);
• kasti.

Selliseid komplekte on mugav kasutada seadmete kiireks prototüüpimiseks, mis on oluline õppeprotsessi korraldamiseks.

Asjade Interneti õppemudelite kokkupanemiseks on mugav kasutada laiendusplaate (kilpe), mille pardal on mitmeid sageli kasutatavaid andureid. — universaalne tahvel, millele on paigaldatud:

• digitaalne temperatuuri- ja niiskusandur DHT11,
• analoog temperatuuriandur LM35,
• analoog valgusandur,
• kaugjuhtimispuldi IR-signaalide vastuvõtja,
• kõlar lihtsate helisignaalide genereerimiseks,
• kaks nuppu ja potentsiomeeter,
• kolm LED-i.

Põllumajandusmudeliks võib olla mis tahes toataim. Kas unustada? Kujutage ette, et lill ise võib teile öelda, et on aeg tema eest hoolitseda. Selleks tuleb mulda paigutada temperatuuri- ja niiskusandurid ning jälgida nende indikaatoreid, samuti juhtida ümberringi valgustust.

IoT nutika põllumajanduse põhikoolituskomplekt. Mudel toataimega

Videoõpetus, mis näitab, kui lihtne on komplekti kokku panna:

Et sellisest mudelist saaks asjade internet, on vaja luua analüütiline pilveinternetiteenus, mis teeb kogutud andmete põhjal iseseisvalt otsuse niisutussüsteemi sisselülitamise kohta.

Juniorskills Smart Agriculture'i laiendatud varustuspakett sisaldab sukelpumpa. Kes teab, mida võiksite talle peale toalillede kastmise veel õpetada? Võite otsustada, et teie nutikas pump peaks "suhtlema" mitte ainult toataimede pottidega, vaid ka veekeetjaga, mis annab teada, et veetase on liiga madal ja "targa tehnoloogia valvuri" omaniku nutitelefon nõuab kiiresti keeva veega.

Loodan, et pärast artikli lugemist ei lõhu te kodus kogu varustust, teie südamesse jääb innovatsiooni ja muutuste vaim, mida asjade internet toob, ning soovite saada osa tehnilisest maagiast.