„Internet of things”, Internet of things (IoT) – ez a manapság divatos kifejezés az egyik legtöbbet idézett kifejezés az informatikai kiadványokban. Az elemzők a rohamosan növekvő IoT-piacról, a közösségi, felhő- és természetesen a mobiltechnológiák rá gyakorolt ​​hatásáról beszélnek, de nem teljesen világos, hogy ez az IoT-piac mit foglal magában. Maga a fogalom értelmezése sem teljesen világos. Eladónként, szerzőnként a definíciók meglehetősen eltérőek. Sőt, az értelmezéstől függően maga a jelenség vagy jövőbeli kilátásnak, vagy kész ténynek tűnik. A cikk szerzője kísérletet tett arra, hogy összehasonlító elemzést készítsen a témában megjelent publikációkról, hogy megértse, mi vonatkozik az „IoT-piac” fogalmára, és miért kap ez utóbbi időben fokozott figyelmet.

IoT koncepció és technológia

Mielőtt a piacról beszélnénk, meg kell tudni, mi az IoT, és meg kell érteni, hogy van-e definíció ennek a kifejezésnek. A probléma azonban nem a definíciók hiánya, hanem éppen ellenkezőleg, túlzásuk. A tárgyak internete témájában több tucat cikket és jelentést átnézve a szerző meggyőződésévé vált, hogy ennek a kifejezésnek az értelmezése között komoly eltérések vannak. Valójában a legelismertebb forrásokból származó definíciókat mutatjuk be. A Gartner elemző cég a „dolgok internete” fogalmát fizikai objektumok hálózataként értelmezi, amely beépített technológiát tartalmaz, amely lehetővé teszi ezen objektumok számára saját állapotuk vagy a környezet állapotának paramétereinek mérését, ezen információk felhasználását és továbbítását. Vegye figyelembe, hogy ebben a meghatározásban, amelyet egyébként a leggyakrabban idéznek, az „internet” szó teljesen hiányzik. Azaz, amikor a Dolgok Internete hálózatról beszélünk, nem szerepel, hogy az internet része. Sőt, ahogy Matt Turck IoT-szakértő, a FirstMark Capital ügyvezető igazgatója fogalmaz: „Ironikus módon a dolgok Internete elnevezés ellenére maguk a dolgok gyakran M2M protokollok segítségével kapcsolódnak össze, nem pedig maga az internet.” Azonban nem az internetkapcsolat megléte vagy hiánya az egyetlen eltérés a definíciókban. A Cisco Business Solutions Group (CBSG) szakembereinek értelmezése szerint az IoT az internet állapota attól az időponttól kezdve, amikor a világhálóhoz kapcsolódó „dolgok vagy tárgyak” száma meghaladja a bolygó lakosságát. A CBSG számításokkal támasztja alá megállapításait. A cég szerint az okostelefonok és táblagépek robbanásszerű növekedése 2010-ben 12,5 milliárdra emelte az internetre csatlakozó eszközök számát, miközben a Földön élők száma 6,8 milliárdra nőtt; Így a csatlakoztatott eszközök száma 1,84 egység volt fejenként. Ezen egyszerű aritmetika alapján a Cisco Business Solutions Group valójában meghatározta a tárgyak internete korszakának belépési pontját (1. ábra). Valahol 2003 és 2010 között a csatlakoztatott eszközök száma meghaladta a világ népességét, ami a dolgok internetére való átállást jelentette. A tanulmány készítői ugyanakkor úgy vélik, hogy 2010-ben 6,25 volt az egy internetfelhasználóra jutó csatlakoztatott eszközök száma.

Rizs. 1. A csatlakoztatott eszközök személyenkénti számának növelése
(forrás: Cisco Business Solutions Group)

Ha a Cisco az Internetre csatlakoztatott okostelefonok robbanásszerű növekedésére utal az IoT kifejezés kapcsán, akkor például az IDC egyértelműen azt mondja, hogy az IoT-koncepcióban szereplő eszközöknek autonóm módon kell kapcsolódniuk az internethez, és emberi beavatkozás nélkül továbbítaniuk kell a jeleket. Ezért a felhasználó által vezérelt okostelefon nem sorolható be az IoT-eszközök közé.

Az IDC szerint az Internet of Things (IoT) olyan vezetékes vagy vezeték nélküli hálózatot összekötő eszközök, amelyek önellátásról gondoskodnak, magas szintű operációs rendszerrel felszerelt intelligens rendszerekkel vezérelnek, autonóm módon csatlakoznak az internethez, képesek natív vagy felhő- alapú alkalmazásokat, és elemzi az összegyűjtött adatokat. Ezen kívül képesek más rendszerekből rögzíteni, elemezni és adatokat továbbítani (fogadni).

Nyilvánvaló, hogy ha az elemzők az „IoT-piac volumenének” fogalmával dolgoznak, akkor lehetetlen olyan homályos meghatározásra hagyatkozni, mint „az internet bizonyos új állapota”. Ugyanakkor nem csak a CBSG szakemberei beszélnek az IoT-ről, mint az internet egyfajta átmenetéről egy új minőségre. Figyeljünk az ábrára. 2 A dolgok internete (IoT) és a gépek közötti kommunikációs piac a Technologies & Platforms jelentéséből (marketsandmarkets.com). Az IoT-t is úgy jellemzi, mint az internet fejlődésének egy szakaszát, „amikor nemcsak az emberek, hanem a dolgok is interakcióba kezdenek egymással, tranzakciókat kezdeményeznek, befolyásolják egymást”.

Rizs. 2. A fejlesztés szakaszai Web 1.0, Web 2.0, Web 3.0
(forrás: Internet of Things (IoT) és gépek közötti (M2M) kommunikációs piac
Technologies & Platforms (marketsandmarkets.com)

Ezzel kapcsolatban egy másik diagram tájékoztató jellegű: egy illusztráció a koreai szerző, Sunsig Kim cikkéből, amelyet 2012-ben tettek közzé az i-bada.blogspot.ru/ weboldalon. Itt az IoT állapotot mutatjuk be átmeneti pontként – ez a következő lépés az M2M technológiához képest (3. ábra). Ellenkezőleg, számos szerző, köztük az IDC publikációiban olvasható, hogy az M2M olyan technológia, amely az IoT technológia elődjeként jelenleg annak szerves részét képezi.

Rizs. 3. Átállás az M2M technológiákról az IoT technológiákra (forrás: Sunsig Kim, 2012. augusztus 8. i-bada.blogspot.ru/)

Ha az általunk leírt definíciók a jelen jelenségre utalnak, akkor például Kaivan Karimi, a Freescale Semiconductor globális stratégiáért és üzletfejlesztésért felelős ügyvezető igazgatója megfogalmazásában az IoT inkább perspektíva: több milliárdnyi intelligens, összekapcsolt „dolgok”, amelyek egyfajta univerzális globális neurális hálózatot alkotnak, amely életünk minden aspektusát magába foglalja. Az IoT intelligens gépekből áll, amelyek kölcsönhatásba lépnek és kommunikálnak más gépekkel, objektumokkal, környezettel és infrastruktúrával. Egy ilyen rendszer hatalmas mennyiségű adatot generálna, amelyek feldolgozásával a dolgokat kezelni és ellenőrizni lehetne, hogy kényelmesebbé és biztonságosabbá tegyük életünket, és csökkentsük a környezetre gyakorolt ​​hatásunkat.

Miért van olyan sok definíció, és mindegyik más?

Először is, a technológiák olyan gyorsan fejlődnek, hogy folyamatosan jelennek meg a kifejezés új jelentései, amelyek nem mindig illeszkednek a korábbi értelmezésekhez. Ezt ékesszólóan szemlélteti az ábra. 4, ahol az IoT evolúcióját több szakaszban, sőt, különböző technológiákkal azonosítják.

Rizs. 4. A tárgyak internete technológiájának fejlődése

Másodszor, nagyon gyakran egy új technológiát olyan tényezők összességeként határoznak meg, amelyek megkülönböztetik az előzőtől, majd ez a korábbi technológia bekerül az új koncepcióba. A marketinges törekvésektől vezérelve a gyártók új neveken akarják nevezni a régi technológiákat. Az elemzők is a divatot követve, a leírt piac jelentőségét próbálva demonstrálni, egy úgynevezett ernyőfogalmat használnak, melyben több fogalmat is kombinálnak.

Hasonló helyzet figyelhető meg más új kifejezések esetében is. Vegyük például a SaaS kifejezést, amely az ASP technológia fejlesztésének következő szakaszára utal. Napjainkban számos kiadványban elkezdték bevonni az ASP-projekteket a SaaS-piacra, ami szigorúan véve helytelen.

Nagyjából ugyanez történik az IoT kifejezéssel is: egyrészt ez az M2M technológiák fejlesztésének következő állomása, másrészt sok forrás szerint az M2M megoldások piaca az IoT egy részhalmaza, és egyes források használja az IoT/M2M rövidítést.

A fogalom kétértelműségének másik oka, hogy a különböző típusú problémákat az IoT alapján oldják meg. Kayvan Karimi különösen legalább két feladatosztály jelenlétéről beszél, amelyeket az IoT kifejezés egyesít. Az első feladat egy sor összekapcsolt hálózati eszköz távfelügyelete és kezelése, amelyek mindegyike képes együttműködni az infrastruktúra objektumokkal és a fizikai környezettel. Például egy hőmérséklet- és páratartalom-érzékelő olyan eszközök hálózatát vezérli, amelyek egy intelligens épület klímarendszerét vezérlik (ablakok, redőnyök, klímaberendezések stb.). Egzotikusabb példa, hogy egy okosotthon tulajdonosának kezén lévő érzékelő a hálózat összes okoseszközére jelzést küld a tulajdonos pszichofizikai állapotáról; mindegyik egy bizonyos módon reagál, ennek hatására változik a világítás, a háttérzene, a légkondi. Itt a fő funkció nem analitikus, hanem ellenőrzés. A második kihívás a végcsomópontokból (összekapcsolható és érzékelővel rendelkező intelligens eszközök) gyűjtött adatok felhasználása intelligens elemzéshez, hogy azonosítsa azokat a trendeket és kapcsolatokat, amelyek hasznos információkat generálhatnak további üzleti értéket biztosítva. Például a látogatók viselkedésének nyomon követése az üzletben árucikkekkel: meddig és milyen áruk közelében állnak meg a látogatók, milyen árukat vesznek fel stb. Ezen információk alapján megváltoztathatja az áruk elrendezését a csarnokban, és növelheti az eladásokat. Egy másik példa az autóbiztosítási ágazatból származik. A gyorsulásmérővel felszerelt eszközök autókba történő elhelyezése lehetővé teszi a biztosító számára, hogy adatokat gyűjtsön az ügyfél óvatos vezetési fokáról. Nem csak az ütközések rögzíthetők, hanem például egy tárggyal vagy járdaszegélyrel való éles ütközés is. Minél körültekintőbben vezet az ügyfél, annál olcsóbb a biztosítás, és a vakmerő sofőr többet fizet. A legújabb példákban nincs menedzsment feladat – itt korszerű analitikai módszerekkel gyűjtik és dolgozzák fel az adatokat. Az összes ügyfélre vonatkozó statisztikai információk lehetővé teszik a vállalat számára, hogy megfelelően előre jelezze kockázatait.

Kayvan Karimi „Amit a dolgok internetének (IoT) valósággá kell válnia” című részben egy IoT-megoldás általános vázlatát próbálja bemutatni (5. ábra). E séma szerint ez egy olyan verem, amely hat rétegből áll: érzékelő eszközök és/vagy okoseszközök, kapcsolati csomópontok, beépített feldolgozó csomópontok rétege, távoli felhő adatfeldolgozási réteg; a hatodik réteg két funkciót tölthet be. Az első, amelyet „alkalmazás/művelet” néven jelölnek, azt jelenti, hogy a megoldást egy eszköz távoli vezérlésére vagy egy folyamat automatikus vezérlésére használják érzékelő eszközök alapján. A második lehetőség, az analitika/big data azt jelenti, hogy a küldetés célja az érzékelőeszközökről gyűjtött adatok felhasználása a trendek és kapcsolatok elemzésére és azonosítására, amelyek hasznos üzleti információkat generálhatnak.

Rizs. 5. Egy IoT-megoldás tipikus architektúrája (forrás: Freescale Semiconductor)

A Microsoft hasonló tipikus architektúrát kínál egy IoT-megoldáshoz (6. ábra).

Rizs. 6. Az IoT-alkalmazások tipikus architektúrája (forrás: Microsoft)

Kayvan Karimi munkáiban nemcsak egy tipikus építészet képét mutatja be, hanem a teljes IoT ökoszisztéma grafikus értelmezését is (7. ábra).

Rizs. 7. A dolgok internete ökoszisztémája

Rizs. 8. Az IoT mint „hálózatok hálózata” (forrás: CBSG)

IoT piac és résztvevői

Mi az IoT piac? Hogyan kell kiszámolni? Kit kell felvenni a résztvevők közé? Ha összeszámoljuk az összes olyan projektet, amely az ábrán bemutatott séma alá esik. 5, akkor a piac nagyon kicsi lesz. Ha kiszámoljuk az ebben a sémában potenciálisan megvalósítható elemek létrehozásával foglalkozó cégek árbevételét, akkor egészen más adatot kapunk. A publikációk alapján egyértelmű, hogy az elemzők a második megközelítést választják: a piacot minden olyan szereplő üzletének összességeként mutatják be, akik összekapcsolt intelligens eszközöket és érzékelőket készítenek, platformokat készítenek az IoT-megoldások kiépítéséhez, fejlesztik az internet csatlakoztatására szolgáló technológiákat. A dolgokat a hálózatra, és kiegészítő szolgáltatásokat nyújtanak. Vagyis az elemzők nem annyira a (szűk értelemben vett) IoT-megoldások piacát, hanem sokkal inkább a szolgáltatói és technológiai szolgáltatók ökoszisztémájának összes szereplőjének üzletét veszik figyelembe az IoT-megoldások kiépítése körül.

Úgy tűnik, hogy ezen az úton járnak azok a vállalatok, amelyek az „IoT-piac” kifejezést használják. Az IDC az IoT-piac öt szegmensét és a megfelelő szereplőket azonosítja.

Az első („Eszközök/intelligens rendszerek”) olyan intelligens eszközök és érzékelők gyártóit foglalja magában, amelyek képesek vezetékes/vezeték nélküli hálózatokhoz kapcsolódni, képesek adatokat rögzíteni és továbbítani, saját vagy felhőalkalmazásaikat futtatni, és automatikusan interakcióba lépnek egy intelligens rendszerrel. .

A második szegmens neve „Eszközök az IoT-szolgáltatások összekapcsolásához és támogatásához”. Ez egy potenciális üzlet azon távközlési szolgáltatók számára, akik különböző technológiákon alapuló kommunikációs szolgáltatásokat tudnak nyújtani, beleértve a vezetékes, mobil (2G, 3G, 4G), Wi-Fi-t és további szolgáltatásokat, például számlázási szolgáltatásokat.

A harmadik, „Platformok” szegmensben az IDC az eszközök, hálózatok és alkalmazások engedélyezésére szolgáló platformokat azonosítja.

Az eszközengedélyezési platformok azt a szoftvert képviselik, amely a végeszközök felé és onnan kifelé irányuló adatáramlás biztosításáért felelős, beleértve az aktiválási, kezelési és diagnosztikai funkciókat.

A hálózati platformok szoftvert biztosítanak az ügyfelek számára az IoT/M2M eszközök összekapcsolásához az információk összegyűjtéséhez és elemzéséhez. A platform lehetővé teszi az előfizetések kezelését, a tarifacsomagok vezérlését és kezelését. Ez a réteg szolgáltatási szint megállapodást biztosít az ügyfelek számára, és célja a megoldások minőségének és biztonságának javítása.

Az alkalmazásszállító platformok vízszintes orientációjú megoldások a vállalati alkalmazások és a specifikus IoT-alkalmazások integrálására.

A negyedik szegmens, az „Analytics” olyan megoldásokat mutat be, amelyek lehetővé teszik az üzleti hatékonyság növelését az IoT-technológiával gyűjtött adatokon alapuló hatékonyabb döntések meghozatalával, beleértve a Big Data technológia használatát is. Ebbe a szektorba olyan új analitikai megoldások is tartoznak, amelyek lehetővé teszik az IoT és a közösségi média megfigyeléséből származó adatok integrálását.

És végül, az ötödik szegmens a különböző iparágakra jellemző funkciókat megvalósító vertikális megoldásokat támogató alkalmazások.

Az „Internet of Things Ecosystem” térkép szerzője, Matt Turck, a FirstMark Capital ügyvezető igazgatója nemcsak a piaci szegmentációt mutatja be, hanem az egyes szegmensek legjelentősebb szereplőinek konkrét megnevezését is megadja (9. ábra). Ez a munka gyakorlatiasabb szintre emeli az IoT-piac szereplőiről folytatott beszélgetést.

Rizs. 9. „A dolgok internete ökoszisztémája” (forrás: Matt Turck, Sutian Dong & First Mark Capital)

A Mat Truck arra a kérdésre is választ ad, hogy miért hívta fel magára a figyelmet az IoT piac az elmúlt években. Megjegyzi, hogy a piac iránti érdeklődés növekedése és maga a fejlődése több kulcstényező összefolyásának köszönhető. Egyrészt egyszerűbbé és olcsóbbá vált az okoseszközök gyártása, megjelennek olyan forgalmazók, cégek, akik érdeklődnek az ilyen projektek finanszírozásában. Másodszor, az elmúlt néhány évben a vezeték nélküli kommunikációs technológiák drámai fejlődésen mentek keresztül. Ma már minden felhasználónak van mobiltelefonja vagy táblagépe, amely a tárgyak internete univerzális távirányítójaként használható. A mindenütt elérhető kapcsolat valósággá válik (Wi-Fi, Bluetooth, 4G). Harmadszor, a tárgyak internete képes kihasználni a kapcsolódó területeken kialakult összes infrastruktúrát. A felhőalapú számítástechnika egyszerűsített, alacsony költségű végpontokat tesz lehetővé, mivel az intelligencia áthelyezhető a végpontról a felhőbe. A Big Data eszközök, köztük a nyílt forráskódú programok, például a Hadoop, lehetővé teszik az IoT-eszközök által rögzített hatalmas mennyiségű adat elemzését.

Az ökoszisztémában (lásd 9. ábra) a szerző szinte ugyanazokat a piaci elemeket azonosítja, mint az IDC, de ezeket eltérően osztják fel szegmensekre. A Mat Truck három fő részből áll: vízszintes platformok, függőleges alkalmazások és építőelemek. Az ökoszisztéma szerzője kiemeli, hogy a vertikális megoldások alkotása terén folytatott aktív üzlet ellenére az ambiciózus piaci szereplők célja, hogy olyan horizontális platformmá váljanak, amelyre a tárgyak internete területéről származó összes vertikális megoldás épül. Így az otthonautomatizálási szektor több szereplője (SmartThings, Ninja Blocks stb.) horizontális szoftverplatformok fejlesztője. A nagyvállalatok, mint például a GE és az IBM, aktívan fejlesztik platformjaikat. A távközlési vállalatok, például az AT&T és a Verizon szintén jó helyzetben vannak ahhoz, hogy részt vegyenek ebben a versenyben. Nyitott marad a kérdés, hogy a vertikális megoldások egyik osztályához épített horizontális platform mennyire könnyen adaptálható egy másik osztály vertikális megoldásaihoz. Az sem egyértelmű, hogy mely platformok – zárt vagy nyitott – vannak kilátásban vezető pozíciók elfoglalására ezen a területen.

Függőleges megoldások az ábrán. 9 elég sok van megjelölve, kisebb blokkokba vannak csoportosítva. Egy áttekintő cikk keretein belül nem lehet mindegyikhez hozzászólni, ezért csak néhányra térünk ki.

Például a „viselhető számítástechnika” rész kiemeli az újszerű Google Glass eszközt, amelyet először 2012 februárjában jelentettek be. Az Android alapú készülék (10. ábra) a jobb szem felett elhelyezett átlátszó kijelzővel van felszerelve, és kiváló minőségű videó rögzítésére, kiterjesztett valóság funkciók ellátására, mobilkommunikációra, internet hozzáférésre és videónapló vezetésére is alkalmas.

Rizs. 10. Google Glass

Az utóbbi időben népszerűvé váltak a hordható fitneszeszközök, mint például a Fitbit, Nike + Fuelband, Jawbone, amelyekkel a felhasználók figyelemmel kísérhetik fizikai aktivitásuk szintjét és számolhatják az elégetett kalóriákat (a 9. ábrán külön kategóriába kerülnek).

Ennek a csoportnak tipikus képviselője az UP Jawbone készülék (11. ábra), amely egy iPhone és Android platformmal együttműködő sportkarkötő. A készülék lehetővé teszi az alvás, az étrend, a megtett lépések és az elégetett kalóriák nyomon követését. A karkötő vibrációs motorral rendelkezik, amely vagy riasztóként szolgálhat, vagy emlékeztetheti a felhasználót arra, hogy a felhasználó túl sokáig ül. A karkötő képes az alvási fázisok nyomon követésére és a tulajdonos felébresztésére pontosan a könnyű alvás fázisában, amikor sokkal könnyebb felébredni.

Rizs. 11. UP Jawbone lehetővé teszi a vezetést
gyakorlatok megfigyelése

Az eszköz tartalmaz egy közösségi alkalmazást, amely egy extra motivációs réteget ad az edzéshez. A felhasználók megtekinthetik barátaik adatait, megoszthatják a sporteredményeket, és versenyezhetnek.

Az ilyen hordható eszközök orvosi célokra használhatók, például a páciens állapotának (vérnyomás, pulzusszám stb.) távfelügyeletére, hogy értesítsék szeretteit vagy az egészségügyi személyzetet, ha a mutatók emelkednek. Az IoT-technológiákat általában széles körben alkalmazzák az orvostudományban – a gyógyszerszedés legegyszerűbb emlékeztető rendszereitől a szervezetbe juttatott szondákig, amelyek nyomon követik a szervek működését a komplex diagnózis felállításához.

Az IoT-t legaktívabban az intelligens otthoni technológiákban használják: otthoni eszközök távvezérlése az interneten keresztül, fűtési rendszerek távfelügyelete és vezérlése, világítás, médiaeszközök, elektronikus biztonsági rendszerek, behatolásjelzők, tűzvédelmi rendszerek stb.

ábra otthonautomatizálási szakaszában kiemelt játékosok közül. 9, érdekesség a Nest Labs cég, amely programozható termosztátokat és füstérzékelőket tervez és gyárt Wi-Fi támogatással és öntanuló funkciókkal. A 2010-ben két Apple öregdiák által alapított startup néhány év alatt több mint 130 alkalmazottat foglalkoztató céggé nőtte ki magát.

A cég 2011-ben mutatta be első termékét, a termosztátot (12. ábra). 2013 októberében a Nest Labs bejelentette egy füst- és szén-monoxid-figyelő eszköz kiadását. A Nest termosztát nemcsak az érintőképernyős felületen keresztül teszi lehetővé az eszközzel való interakciót, hanem távolról is, mivel a termosztát csatlakozik az internethez. A vállalat frissítéseket terjeszthet a hibák kijavításához, a teljesítmény javításához és további szolgáltatások hozzáadásához. A frissítéshez a termosztátnak csatlakoznia kell Wi-Fi-hálózathoz és egy 3,7 V-ot támogató akkumulátorhoz, amely lehetővé teszi a frissítések letöltését és telepítését.

Rizs. 12. Nest Labs termosztát

Az IoT technológiát széles körben használják az energiaszektorban (okos mérők, az elektromos hálózatban bekövetkező veszteségek vagy lopások észlelésére szolgáló rendszerek). Az olaj- és gázszektor például a csővezetékek távfelügyeletét alkalmazza.

Számos megoldást fejlesztenek ki a jármű biztonságosabb működése érdekében. A Connected Cars technológia lehetővé teszi a segélyhívó rendszerek használatát a beépített SIM-kártyáról. Az autóbiztosításban kezdik alkalmazni a felhasználók vezetésének távfelügyeletén alapuló biztosítási számításokat. A közlekedésben széles körben alkalmazzák a járművek útvonalkövető rendszereit, a rakományszállítás felügyeletét, valamint a szállítmányozás és raktározás ellenőrzését. Automatizált légiforgalmi irányító rendszert használnak. Az önkormányzatok IoT-megoldásokat használhatnak a tömegközlekedési rendszerek működtetésére, működtetésére és figyelésére az üzemanyag-fogyasztás optimalizálása, valamint a vonatok mozgásának ellenőrzése és kezelése érdekében. A kiskereskedelemben a logisztikai feladatok automatizálása, az RFID címkével ellátott áruk távfelügyelete és könyvelése, valós idejű raktárkészlet, vezeték nélküli fizetési megoldások fejlődnek. Közbiztonsági rendszerekben - ipari létesítmények, hidak, alagutak stb. állapotának felügyelete és ellenőrzése. Ipari termelésben - gyártási folyamatirányítás, távdiagnosztika, robotkomplexumok vezérlése. A mezőgazdaságban - öntözőrendszerek távvezérlése, állatok állapotának és viselkedésének figyelése, tározók vízszintjének monitorozása stb.

Tehát mi a „dolgok internete” – valóság vagy kilátás? Az elvégzett elemzést figyelembe véve kijelenthető, hogy ez egy olyan kilátás, amely fokozatosan valósággá válik.

IoT – A dolgok internete

Internet of Things (IoT) – modern távközlési technológiák
(Internet of Things – modern távközlési technológiák)

29/08/16

Mi az a tárgyak internete? Mi az a dolgok internete, az IoT? Az Internet of Things (IoT) egy új internetes paradigma. Mit jelent a "dolgok" kifejezés a tárgyak internete területén? A „dolog” kifejezés az Internet of Things-ben (IoT) azt jelenti, hogy intelligens, i.e. "okos" elemek vagy objektumok (Smart Objects vagy SmartThings vagy Smart Devices).

Miben különbözik a tárgyak internete (IoT) a hagyományos internettől? Az Internet of Things (IoT) egy hagyományos vagy létező internetes hálózat, amelyet fizikai eszközök vagy hozzá kapcsolódó dolgok számítógépes hálózatai bővítenek ki, és amely önállóan képes különféle kommunikációs mintákat vagy kapcsolódási modelleket (Thing - Thing, Thing - User and Thing - Web Object) szervezni. ).

Megjegyzendő, hogy az intelligens objektumok olyan szenzorok vagy aktuátorok, amelyek egy valós idejű operációs rendszerrel ellátott, protokollveremet, memóriát és kommunikációs eszközt tartalmazó mikrokontrollerrel vannak felszerelve, és különféle objektumokba vannak beépítve, például árammérők vagy gázmérők, nyomásérzékelők, rezgés-, ill. hőmérsékletek, kapcsolók stb. Az „intelligens” objektumok vagy intelligens objektumok fizikai objektumok számítógépes hálózatába szervezhetők, amelyek átjárókon (hubokon vagy speciális IoT-platformokon) keresztül kapcsolódhatnak a hagyományos internethez.

Jelenleg számos definíció létezik a dolgok internete (IoT) fogalmára. Sajnos azonban ezek ellentmondanak egymásnak; a dolgok internete (IoT) fogalmának nincs világos és egyértelmű meghatározása.

Az Internet of Things (IoT) lényegének megértéséhez először az internetes infrastruktúrát és a WWW-t (World Wide Web) vagy webszolgáltatást célszerű figyelembe venni. Az internet hálózatok hálózata, azaz. olyan hálózat, amely különböző hálózatokat és távoli felhasználók egyes csomópontjait köti össze útválasztók és a hálózati (internet) protokoll IP segítségével. Más szavakkal, az Internet kifejezés olyan globális hálózati infrastruktúrát jelent, amely számos számítógépes hálózatból és kommunikációs csatornákkal összekapcsolt egyedi csomópontokból áll.

A globális internet a webszolgáltatás fizikai alapja. A Web a World Wide Web vagy információforrások elosztott rendszere, amely hozzáférést biztosít az internetes webhelyeken közzétett hipertext dokumentumokhoz (webdokumentumokhoz). A webdokumentumok elérése és továbbítása HTML formátumban az interneten keresztül a webszolgáltatás HTTP/HTTPS alkalmazási protokolljával történik, amely az Internet TCP/IP protokollverme alapján történik.

A fentieket figyelembe véve megállapíthatjuk, hogy az IoT-re a globális internet infrastruktúrájának nagyarányú változásai és új kommunikációs vagy kapcsolódási modellek jellemzőek: „dolog – dolog”, „dolog – felhasználó (Felhasználó)” és „dolog. - web objektum (Web Object)”.

Technológiai, gazdasági és társadalmi szinten ajánlatos a dolgok internete (IoT) megfontolása.

Technológiai szinten a Dolgok Internete az internet hálózati infrastruktúrájának (fizikai alapja) fejlesztésének koncepciója, amelyben az „okos” dolgok emberi beavatkozás nélkül képesek csatlakozni a hálózathoz távoli interakció céljából más eszközökkel. (Thing - Thing) vagy interakció az autonóm vagy felhő adatközpontokkal vagy DATA központokkal (Thing - Web Objects) adatok tárolására, feldolgozására, elemzésére és a környezet megváltoztatását célzó menedzsment döntések meghozatalára vagy a felhasználói terminálokkal való interakcióra (Thing - Web Objects) Felhasználó) ezen eszközök figyelésére és kezelésére.

A tárgyak internete (IoT) változásokat fog eredményezni a társadalom gazdasági és társadalmi fejlődési modelljeiben. A dolgok internetének (IoT) különféle osztályozása van (például Ipari Dolgok Internete - IIoT, Szolgáltatások Internete - IoS stb.) és felhasználási területei (energia, közlekedés, orvostudomány, mezőgazdaság, lakás- és kommunális területek) szolgáltatások, Smart City, Smart Home stb.).

A Cisco új koncepciót vezetett be – Internet of Everything, IoE ("Minden Internet" vagy "Mindenre kiterjedő Internet"), és a Dolgok Internete a "Mindenre kiterjedő Internet" fejlesztésének kezdeti szakasza.

A tárgyak internete vagy a tárgyak internete (IoT) fejlődése a következőktől függ:

• alacsony fogyasztású vezeték nélküli hálózati technológiák (LPWAN, WLAN, WPAN);
• a tárgyak internete (IoT) mobilhálózatai megvalósításának üteme: EC-GSM, LTE-M, NB-IoT és univerzális 5G hálózatok;
• az internet IPv6 protokollverzióra való átállásának üteme;
• Smart Objects technológiák (mikrokontrollerrel, memóriával és kommunikációs eszközzel felszerelt érzékelők és aktuátorok);
• speciális operációs rendszerek mikrokontrollerek, érzékelők és aktuátorok protokollkészletével;
• a 6LoWPAN/IPv6 protokollverem széles körben elterjedt használata érzékelők és aktuátorok mikrokontrollereinek operációs rendszereiben;
• a felhőalapú számítástechnika hatékony használata a dolgok internete (IoT) platformokon;
• M2M (machine-to-machine) technológiák fejlesztése;
• modern Software-Defined Networks technológiák alkalmazása, amelyek csökkentik a kommunikációs csatornák terhelését.

Az Internet of Things (IoT) globális hálózat felépítése

A Dolgok Internete (IoT) architektúra töredékeként tekintsünk egy hálózatot (1. ábra), amely fizikai objektumok több számítógépes hálózatából áll, amelyek az egyik eszköz segítségével csatlakoznak az internethez: Gateway, Border router, Router.

Az IoT architektúrából következően a Dolgok Internete hálózat a következőkből áll: fizikai objektumok számítógépes hálózatai, a hagyományos IP Internet hálózat és az ezeket a hálózatokat összekötő különféle eszközök (Gateway, Border router stb.).

A fizikai objektumok számítástechnikai hálózatai intelligens érzékelőkből és aktuátorokból (aktorokból) állnak, amelyek számítási hálózatba vannak integrálva (személyes, helyi és globális), és amelyeket egy központi vezérlő (átjáró vagy IoT Habs, vagy IoT platform) vezérel.

Az Internet of Things (IoT) olyan technológiákat használ, amelyek alacsony fogyasztású fizikai objektumok vezeték nélküli számítástechnikai hálózataihoz tartoznak, amelyek magukban foglalják a rövid, közepes és hosszú hatótávolságú hálózatokat (WPAN, WLAN, LPWAN).

LPWAN hálózatok vezeték nélküli technológiái (Low-power Wide-area Network) Dolgok Internete IoT

A nagy hatótávolságú LPWAN hálózatok elterjedt technológiái, amelyeket az ábra mutat be. 1 közé tartozik: LoRaWAN, SIGFOX, "Swift" és Cellular Internet of Things vagy rövidített CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). Az LPWAN hálózatok más technológiákat is tartalmaznak, például ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA és így tovább, amelyeket az 1. ábra nem jelez. A technológiák kiterjedt listája a link-labs weboldalán található.

Az egyik elterjedt technológia a nagy hatótávolságú hálózatokra tervezett LoRa, melynek célja a különböző mérőeszközök (víz-, gázérzékelők stb.) telemetriai adatok nagy távolságra történő továbbítása.

A LoRa egy modulációs módszer, amely meghatározza az OSI modell fizikai rétegbeli protokollját. A LoRa modulációs technológia különböző topológiájú és különböző kapcsolati rétegbeli protokollokkal rendelkező hálózatokban használható. A hatékony LPWAN hálózatok azok a LoRaWAN hálózatok, amelyek a LoRaWAN kapcsolati réteg protokollt (MAC link layer protocol) és a LoRa modulációt használják fizikai réteg protokollként.

A LoRaWAN hálózat (2. ábra) végcsomópontokból (adó-vevők vagy LoRa modulok) áll, amelyek vezeték nélküli hálózaton keresztül hubokhoz/átjárókhoz vagy bázisállomásokhoz csatlakoznak, Network Server (operátori hálózati szerver) és Application Server (szolgáltatói alkalmazásszerver). A LoRaWAN hálózati architektúrája "kliens-szerver". A LoRaWAN az OSI modell 2. rétegében működik.

Kétirányú kommunikációt használnak a végcsomópontok és a kiszolgáló hálózati összetevői között. A LoRaWAN helyi hálózat végcsomópontjai és a szerver közötti interakció kapcsolati réteg protokollok alapján történik. A cím egyedi eszközazonosítókat (végcsomópontokat) és egyedi alkalmazásazonosítókat használ az alkalmazáskiszolgálón.

Az OSI modell második rétegében működő end-node-gateway hálózati szegmens LoRaMAC protokoll veremének fizikai rétege a LoRa vezeték nélküli moduláció, a kapcsolati réteg MAC protokollja pedig a LoRaWAN. A LoRa átjárók szabványos Wi-Fi/Ethernet/3G technológiákkal csatlakoznak a szolgáltató vagy a szolgáltató hálózati szerveréhez, amelyek az IP hálózati interfész szintjéhez tartoznak (a TCP/IP verem fizikai és kapcsolati szintjei).

A LoRa Gateway hálózatok közötti kapcsolatot biztosít heterogén LoRa/LoRaWAN technológiákon és Wi-Fi-n, Etherneten vagy 3G-n. ábrán. Az 1. ábra egy LoRa hálózatot mutat be egy átjáróval, csillag topológiában implementálva, de egy LoRa hálózatnak több átjárója is lehet (celluláris hálózati struktúra). A több átjáróval rendelkező LoRa hálózatban a „végcsomópontok – átjárók” „csillag” topológiával épülnek fel, és az „átjárók – szerver” szintén „csillag” topológia segítségével csatlakoznak.

A végcsomópontoktól kapott adatok tárolása, megjelenítése és feldolgozása az alkalmazáskiszolgálón történik (egy önálló webhelyen vagy a felhőben). A Big Data módszerei használhatók az IoT adatok elemzésére. Az okostelefonra vagy számítógépre telepített kliens alkalmazásokat használó felhasználók hozzáférhetnek az alkalmazásszerveren található információkhoz.

A SIGFOX (sigfox.com) és a "Strij" (strij.net) technológiák hasonlóak a LoRaWAN technológiákhoz (www.semtech.com), de vannak különbségek. A fő különbség a hálózatok fizikai rétegbeli protokolljait meghatározó modulációs módszerekben rejlik. A SIGFOX, a LoRaWAN és a Strizh technológiák versenytársak az LPWAN hálózatok piacán.

Az LPWAN hálózatok piacán a versenytársak között szerepelnek a CIoT technológiák (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT), valamint a G5. Vezeték nélküli LPWAN mobilhálózatok kiépítésére tervezték, a mobilszolgáltatók meglévő infrastruktúráján alapulva. A hagyományos mobilhálózatok használata az IoT-ben veszteséges, ezért jelenleg az LPWAN hálózatok rését a LoRaWAN, SIGFOX stb. De ha a mobilszolgáltatók a GSM fejlődésén és az LTE fejlődésén alapuló EC-GSM (Extended Coverage GCM), LTE-M (LTE az M2M kommunikációhoz) technológiákat haladéktalanul bevezetik, akkor kiszorítják a LoRaWAN, SIGFOX és más technológiákat az LPWAN piacról. .

A vezeték nélküli LPWAN hálózatok kiépítésének legígéretesebb területei közé tartozik az LTE-n alapuló keskeny sávú Internet of Things NB-IoT (Narrow Band IoT), amely a mobilszolgáltatók meglévő LTE-hálózataira is telepíthető. A CIoT stratégiai iránya azonban az új generációs 5G mobilhálózat, amely támogatni fogja az IoT-t.

A heterogén forgalommal való együttműködésre tervezett 5G technológia számos, különböző paraméterekkel (energiafogyasztás, adatátviteli sebesség stb.) rendelkező eszköz számára biztosít majd internetkapcsolatot, mind a mobil eszközök (okostelefonok, telefonok, táblagépek stb.), mind a Smart számára. Tárgyak (érzékelők vagy aktuátorok).

Hol használják az LPWAN hálózatokat? Például Hollandiában és Dél-Koreában már kiépítettek egy országos LoRa-hálózatot a dolgok internetéhez. A SigFox IoT-hálózatokat Spanyolországban és Franciaországban telepítik. Oroszországban a "Strizh" nemzeti hálózatot hoznak létre a tárgyak internete (IoT) stb. Jelenleg a LoRaWAN és az NB-IoT szabványok a fizikai objektumok hálózatainak LPWAN Internet of Things IoT számítási szabványának tekinthetők.

Meg kell jegyezni, hogy a Dolgok Internetében (IoT) a felhőtechnológiák használatával együtt a köd számítástechnikai technológiákat is használják. Ennek az az oka, hogy az IoT-ben használt felhőmodellben a gyenge pont a távközlési szolgáltatók csatornáinak sávszélessége, amelyen keresztül adatcsere történik a fizikai objektumok számítástechnikai hálózatainak „felhő” és „okos” eszközei között.

A „köd számítástechnika” fogalma magában foglalja az adatfeldolgozás decentralizálását azáltal, hogy az adatfeldolgozással és a kezelési döntések meghozatalával kapcsolatos munka egy részét a „felhőből” közvetlenül a fizikai objektumok számítógépes hálózatainak eszközeire helyezik át.

A felhőalapú kommunikációs csatornák kapacitásának növelése új megközelítést jelenthet a szoftver által definiált hálózatok (SDN) technológián alapuló felépítésükhöz. Ezért az SDN bevezetése javítani fogja a felhőalapú számítástechnika és a tárgyak internete (IoT) kommunikációs csatornáinak hatékonyságát.

Alacsony fogyasztású, kis hatótávolságú vezeték nélküli személyi hálózatok (WPAN) – A tárgyak internete (IoT) összetevői

A WPAN hálózatok (1. ábra) közé tartoznak a következő technológiákon alapuló vezeték nélküli szenzorhálózatok: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Ezek a hálózatok a mesh hálózatokhoz (önszerveződő és öngyógyító hálózatok útválasztással) tartoznak, amelyek mesh topológiával rendelkeznek, és a tárgyak internete (IoT) hálózatának összetevői (összetevői).

A 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP technológiákon alapuló személyi számítógépes hálózatok a 6LoWPAN protokollverem vagy a 802.15.4 hálózatok IPv6 veremével rendelkező IP-hálózatokat jelentik (3. ábra). A 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks) hálózati protokollt használják, amely az IEEE 802.15.4 szabvány szerinti kis teljesítményű vezeték nélküli személyi szenzorhálózatok IPv6 protokolljának egyik változata. A használt útválasztási protokoll az RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).

Rizs. 3. 6LoWPAN protokollverem az IoT-hez

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org) egy szabvány, amely leírja az OSI hálózati modell fizikai IEEE 802.15.4 PHY és adatkapcsolati rétegeit. Az adatkapcsolati réteg az IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) alrétegből és az LLC (Logical Link Control) alrétegből áll. Számos technológia az IEEE 802.15.4 szabvány alapján épül fel, például a ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

6LoWPAN protokoll verem. A fizikai objektumok számítógépes hálózatainak működésének lényege az IoT-ben a 6LoWPAN protokollverem alapján a következő. Például az érzékelő adatai egy mikrokontrollerbe (MCU) kerülnek. Az MK az érzékelőtől kapott adatokat egy alkalmazási program (End Nodes Applications) alapján dolgozza fel, amelyet a hálózatfejlesztő egy speciális mikrokontroller operációs rendszer API-ja alapján hozott létre.

A feldolgozott adatok hálózatra való átviteléhez az End Nodes Applications alkalmazás hozzáfér a mikrovezérlő operációs rendszer protokollverme alkalmazási réteg protokolljához (Application – IoT protokollok), és a veremen keresztül továbbítja az adatokat az érzékelő fizikai rétegébe. Ezután a bináris adatok a Border útválasztók (Edge routerek) bemenetére kerülnek. Ahhoz, hogy a végcsomópontról Border útválasztókon keresztül adatokat továbbíthassunk a webszerverre (webalkalmazás) a CoAP alkalmazási protokollon keresztül, a hálózatokat a CoAP-HTTP protokollverem alkalmazási szintjén kell egyeztetni, ehhez egy proxyszerver. használt.

A 6LoWPAN protokollverem biztosítja, hogy az alacsony fogyasztású intelligens eszközök routeren keresztül csatlakozzanak az internethez, nem pedig speciális IP-átjárókon. Mivel a kis sebességű hálózatok 6LoWPAN protokollköteggel korlátozott képességű eszközökhöz nem tranzithálózatok a hagyományos internet IP-hálózati forgalmához, ezek a dolgok internetének (IoT) véghálózatai, és Border útválasztókon, ill. Edge routerek. A szélső útválasztó lehetővé teszi, hogy a 6LoWPAN hálózat kommunikáljon az IPv6 hálózattal azáltal, hogy lefordítja az IPv6 fejléceket és töredezett üzeneteket a protokollverem adaptációs rétegében (A 6LoWPAN adaptációja).

Z-Wave (z-wave.me)- az egyik népszerű Internet of Things (IoT) vezeték nélküli hálózati technológia (szabvány: Z-Wave és Z-Wave Plus). Z-Wave hálózat (1. ábra) mesh topológiával (hálóhálózat) és alacsony energiafogyasztással, Smart Home szervezetre tervezve. A Z-Wave kommunikációs protokollverem Z-Wave hálózati protokollját a Sigma Designs zárt kódként valósítja meg, és szabadalmaztatott. A MAC és PHY alsó rétegeit az ITU-T G.9959 szabvány tartalmazza.

A Z-Wave számos kompatibilis eszközzel (érzékelőkkel és működtetőkkel) rendelkezik az intelligens otthoni hálózat létrehozásához. Otthoni Z-Wave hálózatát távolról vezérelheti a vezérlőpanel segítségével a Home Controlleren keresztül, a hálózat működését pedig számítógépről és az internetről okostelefonon keresztül vezérelheti. A Z-Wave hálózat egy speciális IP-átjárón, a „Z-Wave for IP”-en keresztül kapcsolódik az Internethez.

ZigBee (zigbee.org) az egyik legelterjedtebb technológia a Dolgok Internete (IoT) vezeték nélküli hálózatok felépítésére (a nyílt ZigBee szabvány). A mesh topológiájú ZigBee hálózatnak (hálóhálózat) van saját IEEE 802.15.4/Zigbee kommunikációs protokollverme, amely nem támogatja az IP Internet Protocolt. Az IP-hálózaton található külső eszközökkel való interakciót szolgáló ZigBee-veremen alapuló objektumok számítási hálózata egy speciális IP-átjárón, a ZigBee átjárón keresztül csatlakozik az Internethez. Jelenleg egy új szabvány, a ZigBee IPv6 jött létre.

Az új Zigbee IPv6 szabványon alapuló hálózatok speciális átjáró helyett routeren keresztül kapcsolódhatnak IP-hálózathoz. A Gateway ZigBee átjáró átcsomagolja az adatokat egyik formátumból a másikba, és hálózatok közötti kapcsolatot biztosít heterogén MQTT/ZigBee technológiákon – HTTP/TCP/IP – alapul. A ZigBee technológiát szabványként használják az előfizetői villanyóra-leolvasások automatikus összegyűjtésére és a távközlési szolgáltatói szerverekre (offline oldalakra) vagy a tárgyak internete (IoT) Habs Cloudra történő továbbítására.

WiFi (www.wi-fi.org) Az IEEE 802.11 vezeték nélküli kommunikációs szabványok készlete, amely a TCP/IP-veremen alapuló vezeték nélküli helyi hálózat (WLAN) felépítésére használható. Az IEEE 802.11 protokollverem egy fizikai PHY rétegből és egy MAC és LLC logikai adatátviteli alrétegekkel rendelkező adatkapcsolati rétegből áll. Az IEEE 802.11 (WiFi) protokollok a TCP/IP veremben a hálózati interfész réteghez tartoznak.

A WiFi objektumok vezeték nélküli helyi hálózata router segítségével csatlakozik az internethez (1. ábra). Megjegyzendő, hogy a helyi vezeték nélküli hálózatok kiépítéséhez a Wi-Fi Alliance új specifikációt hozott létre, az IEEE 802.11s-t, amely technológiát biztosít a mesh hálózatok kiépítéséhez. Emellett új, alacsony fogyasztású Wi-Fi HaLow szabványt (IEEE 802.11ah specifikáció) hoztak létre a tárgyak internete (IoT) számára.

BLE 4.2 (bluetooth.com) a Bluetooth low energy (Bluetooth LE) szabvány új verziója, amelyet olyan vezeték nélküli hálózatok kiépítésére szánnak, mint például a Smart Home. Az új Bluetooth Mesh szabványt 2016 végéig vezetik be. A BLE 4.2 kommunikációs protokollverem támogatja az IPv6 over BLUETOOTH(R) Low Energy vagy 6LoWPAN hálózati protokollt, szállítási (UDP, TCP) és alkalmazási (COAP és MQTT) protokollokat.

A BLE 4.2 verzió minimális energiafogyasztást és IP-hálózathoz való hozzáférést biztosít. A Bluetooth LE Stack alsó MAC és PHY rétegei a következők: Bluetooth LE Link Layer és Bluetooth LE Physical. A hálózatok (BLE 4.2 és Internet) hálózati szintű (6LoWPAN IPv6-tal) és a protokoll verem alkalmazási rétege (CoAP HTTP-vel) interakciójának biztosítására a BLE 4.2 hálózat csatlakoztatható az Internethez (1. ábra). ennek megfelelően a Border útválasztókon és a CoAP-to -HTTP Proxyn keresztül.

Internet of Things (IoT) alkalmazási réteg protokollok

Az Internet of Things (IoT) adatátviteléhez számos alkalmazásszintű protokollt használnak, amelyek közül a leggyakoribbak a következők: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. A DDS egy adatelosztási szolgáltatás a valós idejű rendszerek számára, és egy OMG szabvány a köztes szoftverekhez. A DDS az IoT megvalósításának alaptechnológiája, amely a DCPS üzenetküldési kommunikációs modellen alapul, közbenső közvetítő (szerver) nélkül.

Az MQTT, XMPP, AMQP, JMS üzenetküldési protokollok, amelyek a közzétételi/előfizetési séma szerint közvetítőn alapulnak. A közvetítő (szerver) telepíthető felhőplatformon vagy helyi szerveren. Ügyfélprogramokat kell telepíteni az okoseszköz-alkalmazásokra.

A CoAP (Constrained Application Protocol) egy korlátozott IoT adatátviteli protokoll, hasonlóan a HTTP-hez, de az alacsony teljesítményű intelligens eszközökkel való együttműködésre adaptálva. A CoAP a REST architektúra stílusán alapul. A szerverek az intelligens eszköz alkalmazás URL-címén keresztül érhetők el. Az ügyfélprogramok olyan módszereket használnak, mint a GET, PUT, POST és DELETE az erőforrásokhoz való hozzáféréshez.

REST/HTTP – két REST és HTTP technológiából áll. A REST az elosztott rendszerek szoftverarchitektúrájának egy stílusa. A REST leírja az okoseszköz-alkalmazások és a REST API (webszolgáltatás) programozási interfészek közötti interakció elveit. A REST API-n keresztül az alkalmazások négy HTTP-módszerrel kommunikálnak egymással: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP – A Hypertext Transfer Protocol egy alkalmazási rétegbeli adatátviteli protokoll. A HTTP-t az eszköz-felhasználó interakcióhoz használják. A REST/HTTP a req/res üzenetküldési kommunikációs modellen alapul.

Az IP-protokollt nem támogató fizikai objektumok hálózataiból az IP-hálózatokba és fordítva történő eléréshez hubokat vagy átjárókat vagy IoT-platformokat használnak, amelyek biztosítják a protokollkoordinációt a kommunikációs protokollverem különböző szintjein. Az IP-protokollt támogató fizikai objektumok hálózataiból az IP-hálózatokhoz való hozzáféréshez és fordítva, a proxykat használják az alkalmazásszintű protokollok egyeztetésére (például a CoAP és HTTP protokollok egyeztetésére).

Manapság sokan beszélnek a tárgyak internetéről, de nem mindenki érti, mi az.

A Wikipédia szerint ez a fizikai objektumok ("dolgok") számítógépes hálózatának fogalma, amely beépített technológiákkal van felszerelve az egymással vagy a külső környezettel való interakcióhoz, és az ilyen hálózatok szerveződését olyan jelenségnek tekinti, amely képes újjáépíteni. a gazdasági és társadalmi folyamatok, egyes cselekvések és műveletek kizárása emberi részvételt igényel.

Egyszerűen fogalmazva, a tárgyak internete egyfajta hálózat, amelybe a dolgok kapcsolódnak. A dolgok alatt pedig bármit értek: autó, vasaló, bútor, papucs. Mindez emberi beavatkozás nélkül képes lesz „kommunikálni” egymással a továbbított adatok felhasználásával.

Várható volt egy ilyen rendszer megjelenése, mert a lustaság a haladás motorja. Nem kell reggel a kávéfőzőhöz menned, hogy kávét főzz. Már tudja, mikor ébredsz fel, és addigra ő maga főzi az aromás kávét. Menő? Talán, de mennyire reális és mikor jelenik meg?

Hogyan működik

picjumbo.com

Az utazás elején járunk, és még túl korai a dolgok internetéről beszélni. Vegyük például azt a kávéfőzőt, amelyről fentebb írtam. Most egy személynek önállóan kell megadnia az ébredési idejét, hogy reggel kávét készíthessen neki. De mi történik, ha az illető éppen nincs otthon, vagy teát akar? Igen, minden a régi, hiszen nem változtatott a programon, és a lélektelen vasdarab újra főzte a kávéját. Ez a forgatókönyv érdekes, de inkább a folyamatautomatizálásról szól, mint a tárgyak internetéről.

Mindig van egy ember az élen, ő a középpont. Évről évre egyre több az okoskütyü, de ezek nem működnek emberi parancs nélkül. Ezt a szerencsétlen kávéfőzőt folyamatosan figyelni kell, és a programot módosítani kell, ami kényelmetlen.

Hogyan kell működnie

picjumbo.com

A tárgyak internete azt jelenti, hogy az ember meghatároz egy célt, és nem állít fel programot ennek eléréséhez. Még jobb, ha a rendszer maga elemzi az adatokat, és megjósolja az ember vágyait.

Fáradtan és éhesen indulsz haza a munkából. Ekkor már értesítette a kocsi a házat, hogy fél óra múlva hozza: azt mondják, készüljetek. Kigyulladnak a lámpák, a termosztát kényelmes hőmérsékletet állít be, és a sütőben készül a vacsora. Bementünk a házba - bekapcsolt a tévé kedvenc csapatunk meccsének felvételével, kész a vacsora, üdv itthon.

Íme a tárgyak internete főbb jellemzői:

• Ez az ember napi tevékenységeinek állandó kísérője.
• Minden átláthatóan, észrevétlenül és eredményorientáltan történik.
• Az ember azt jelzi, hogy minek kell történnie, nem pedig azt, hogy hogyan tegye.

Szépirodalom, mondanád? Nem, ez a közeljövő, de az ilyen eredmények eléréséhez sokkal többet kell tenni.

Hogyan lehet ezt elérni

picjumbo.com

1. Egyablakos központ

Logikus, hogy mindezen dolgok középpontjában nem egy személy kell, hanem valamiféle eszköz, amely továbbítja a programot a cél elérése érdekében. Figyelni fog más eszközöket és feladatokat, és adatokat gyűjt. Egy ilyen eszköznek minden otthonban, irodában és más helyen kell lennie. Egyetlen hálózat fogja egyesíteni őket, amelyen keresztül adatokat cserélnek, és bárhol segítenek az embernek.

Már most is láthatjuk egy ilyen központ kezdetét. Amazon Echo, Google Home, és úgy tűnik, ők is valami hasonlón dolgoznak. Az ilyen rendszerek már egy okosotthon központjaként is szolgálhatnak, bár a képességeik még korlátozottak.

2. Közös szabványok

Talán ez lesz a legfőbb akadály a dolgok globális internetéhez vezető úton. A rendszer nagy léptékű működéséhez egyetlen nyelv szükséges. Az Apple, a Google és a Microsoft jelenleg is dolgozik az ökoszisztémán. De mindegyik külön-külön, más-más irányba mozog, ami azt jelenti, hogy legjobb esetben városi szinten is nehezen egyesíthető helyi rendszereket kapunk.

Talán az egyik rendszer szabvánnyá válik, vagy minden hálózat lokális marad, és nem fejlődik globálissá.

3. Biztonság

Természetesen egy ilyen rendszer kidolgozásakor ügyelni kell az adatvédelemre. Ha egy hacker feltörte a hálózatot, tudni fog rólad minden. Az okos dolgok pillanatok alatt átadják a támadóknak, ezért komolyan kell dolgoznia az adatok titkosításán. Természetesen már dolgoznak ezen, de időszakosan felbukkanó botrányok azt jelzik, hogy az ideális biztonság még messze van.

Mi vár ránk a közeljövőben

Mitch Nielsen/unsplash.com

A közeljövőben olyan intelligens házakkal fogunk találkozni, amelyek megnyitják az ajtókat a tulajdonosok előtt, amikor közelednek, fenntartják a kényelmes mikroklímát, önállóan töltik fel a hűtőszekrényt, és megrendelik a szükséges gyógyszereket, ha valaki beteg. Sőt, ezt megelőzően a ház indikátorokat kap az intelligens karkötőtől, és elküldi őket az orvosnak. Önvezető autók fognak közlekedni az utakon, és magukon az utakon már nem lesznek torlódások. A Dolgok Internete lehetővé teszi egy fejlettebb forgalomirányító rendszer kifejlesztését, amellyel megelőzhető a forgalmi dugók és torlódások az utakon.

Már most is sok kütyü működik együtt különböző rendszerekkel, de a következő 5-10 évben igazi fellendülést fogunk tapasztalni a tárgyak internete fejlődésében. De a jövőben elképzelhető egy olyan forgatókönyv, mint a „WALL-E” rajzfilmben, ahol az emberiség tehetetlen kövér emberekké változott, akiket robotok szolgálnak ki. So-so kilátás. Mit gondolsz?

Valószínűleg már hallotta az „Internet of Things” kifejezést, és látta az IoT betűszót, de talán nem tudja, mi van mögöttük. Mi az az IoT vagy a tárgyak internete?

Az IoT eszközök (a hagyományos számítógépek és okostelefonok kivételével) interneten keresztüli összekapcsolására utal. IoT-n keresztül autók, konyhai berendezések, sőt szívmonitorok is csatlakoztathatók. És ahogy a tárgyak internete tovább növekszik az elkövetkező néhány évben, egyre több eszköz fog megjelenni ezen a listán.

Készítettünk egy útmutatót kezdőknek az IoT-hez, amely segít eligazodni a csodálatos összekapcsolt világban.

Fogalmak és alapvető definíciók

Az alábbiakban egy kis szótárat teszünk közzé a dolgok internetével kapcsolatos definíciókkal.

az IoT vagy a dolgok internete, az interneten keresztül összekapcsolt objektumok hálózata, amely képes adatokat gyűjteni és a beépített szolgáltatásokból származó adatokat cserélni.

A tárgyak internete részét képező eszközök - minden, az Internetre csatlakoztatott autonóm eszköz, amely távolról felügyelhető és/vagy vezérelhető.

az IoT-ökoszisztéma vagy a dolgok internete, - minden olyan összetevő, amely lehetővé teszi a vállalkozások, kormányok és felhasználók számára IoT-eszközeik csatlakoztatását, beleértve a vezérlőpultokat, műszerfalakat, hálózatokat, átjárókat, elemzéseket, tárolást és biztonságot.

Fizikai réteg - az IoT-eszközökben használt hardver, beleértve az érzékelőket és a hálózati berendezéseket.

Hálózati réteg felelős a fizikai rétegen gyűjtött adatok továbbításáért különböző eszközökhöz.

Alkalmazási szint magában foglalja azokat a protokollokat és interfészeket, amelyek segítségével az eszközök azonosítják és kommunikálnak egymással.

Vezérlőpultok lehetővé teszi az emberek számára az IoT-eszközök használatát azáltal, hogy csatlakozik hozzájuk, és irányítja azokat egy irányítópulton, például egy mobilalkalmazáson keresztül. A távirányítók között megtalálhatók az okostelefonok, táblagépek, PC-k, okosórák, tévék és nem hagyományos távirányítók.

Eszköztárak információkat nyújtanak a felhasználóknak az IoT-ökoszisztémáról, lehetővé téve számukra az IoT-ökoszisztéma kezelését. Általában távirányítót használnak.

Analitika - szoftverrendszerek, amelyek elemzik az IoT-eszközökről kapott adatokat. Az Analytics számos forgatókönyvhöz használható, például karbantartási előrejelzésekhez.

Adattárolás - ahol az IoT-eszközökről származó adatokat tárolják.

Hálózatok - Internetes kommunikációs réteg, amely lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy kommunikáljanak egy eszközzel, és az eszközök kommunikáljanak egymással.

IoT ipar

A következő területek számára előnyös az IoT-eszközök használata:
- Termelés;
- szállítás;
- védekezés;
- Mezőgazdaság;
- infrastruktúra;
- a kiskereskedelmi forgalom;
- logisztika;
- bankok;
- olaj, gáz, bányászat;
- biztosítási üzletág;
- okos házak;
- ételgyártás;
- szolgáltatás;
- kórházak;
- egészségvédelem;
- intelligens épületek;
- IoT cégek.

Már több száz cég érintett a dolgok internetében, listájuk a következő években csak bővülni fog.

IoT platformok

Az egyik IoT-eszköz csatlakozik a másikhoz, hogy információkat továbbítson internetes protokollokon keresztül. Az IoT platformok hídként szolgálnak az eszközérzékelők és az adathálózat között.

Íme néhány a jelenleg ezen a piacon működő legnagyobb IoT platformok közül:
- Amazon Web Services;
- Microsoft Azure;
- ThingWorx IoT platform;
- IBM Watson;
- Cisco IoT Cloud Connect;
- Salesforce IoT Cloud;
- Oracle integrált felhő;
- GE Predix.

További híreket szeretne?

Találjuk ki, mi az a dolgok internete, hol kezdjük el tanulmányozni, mely tervezők alkalmasak erre, és milyen versenyeket tartanak ma.

Mi az a dolgok internete (IoT)

Senkit nem fog meglepni, hogy bármilyen tárgy, legyen az háztartási gép vagy ruha, csatlakoztatható az internethez. Okos hűtőszekrény, vízforraló, építőkészletek a gyerekek oktatásához... Míg van, aki kávéfőzőt, órát és egyéb dolgokat csatlakoztat a világhálóhoz, addig mások értetlenül állnak, miért kell bonyolultabbá tenni a könnyen használható tárgyakat és berendezéseket. Mi is pontosan a tárgyak internete?

A dolgok internete fogalma

A dolgok internete (IoT)- a fizikai objektumok ("dolgok") számítógépes hálózatának koncepciója, amely beépített technológiákkal van felszerelve az egymással vagy a külső környezettel való interakcióra, figyelembe véve az ilyen hálózatok szerveződését olyan jelenségnek, amely képes újjáépíteni a gazdasági és társadalmi folyamatokat, kiküszöbölve az emberi részvétel szükségessége egyes akciókban és műveletekben (Wikipédia ) .

A Dolgok Internetének gondolata nem az, hogy mindent összeköt az internettel. A cél a folyamatok automatizálása és a hálózati objektumok információcserére való megtanítása. Hogyan? Különféle tárgyakba épített vagy azokhoz csatlakoztatott szenzorokon keresztül. Miért? Tehát az objektumok maguk „hoznak döntéseket”, és emberi beavatkozás nélkül cselekszenek.

2015 elején a Google igazgatótanácsának elnöke Eric Schmidt :

Nagyon egyszerűen azt válaszolom, hogy az internet eltűnik. Annyi IP-cím lesz, annyi eszköz, szenzor, hordható, olyan dolog, ami kommunikál veled, de ezt nem is fogod érezni. Mindig elkísérnek. Képzelje el, hogy besétál egy szobába, és a szoba dinamikussá válik, és kölcsönhatásba léphet azzal, ami a szobában történik. Egy nagyon személyre szabott, nagyon interaktív és nagyon-nagyon érdekes világ alakul ki.

A már ma is működő tárgyak internete megvalósításának szinte klasszikus példája a Yandex.Traffic. Sok Yandex.Navigatorral felszerelt autó elküldi koordinátáit, sebességét és irányát a rendszernek. Az információk feldolgozása megtörténik, és a térkép nem csak az utakat, hanem azok torlódását is „valós időben” mutatja. Ennek köszönhetően a navigátorok megtervezhetik az útvonalat, nemcsak a távolságokat, hanem a forgalmi dugókat is figyelembe véve.

Ha még mindig nem tudja, miért kell a vízforralót az internethez csatlakoztatnia, próbáljon kreatív lenni. Valamikor a telefontulajdonosok többsége úgy gondolta, hogy csak telefonálásra van szükség. Manapság sok olyan ember van sokkban, aki egy napra elvesztette az internethez csatlakoztatott okostelefonját.

Senki sem tudja biztosan, hogy a holnap vízforralójának milyen funkciói lesznek. Talán együtt fog működni egy okos karkötővel a csuklón, és adatokat gyűjt a megivott víz mennyiségéről, jellemzőiről, pulzusszámáról és egyéb mutatóiról. Mindezt elküldik a virtuális kardiológusnak, és ajánlásokat és figyelmeztetéseket kap.

Az IoT története

Még magának az Internetnek a megjelenése előtt, 1926-ban Nikola Tesla a Collier's magazinnak adott interjújában elmondta, hogy a jövőben a rádió „nagy agyvé” alakul át, minden dolog egyetlen egész részévé válik, és az ezt lehetővé tevő eszközök könnyen elférnek a zsebben.

1990-ben a TCP/IP protokoll egyik megalkotója John Romkey csatlakoztatta a kenyérpirítót a hálózathoz, azaz. valójában létrehozta a világ első internetes dolgát.

1999-ben született meg a tárgyak internete kifejezés Kevin Ashton, akkoriban márkamenedzser asszisztens volt a Procter & Gamble-nél. Ugyanabban az évben ők David BrockÉs Sanjay Sarma megalapította a rádiófrekvenciás azonosítással (RFID) és szenzortechnológiákkal foglalkozó Auto-ID Centert, melynek köszönhetően elterjedt a tárgyak internete fogalma.

2008-2009-ben a Cisco arról számolt be, hogy az internetre csatlakoztatott eszközök száma meghaladta a bolygón élők számát.

A dolgok internete 2010 óta folyamatosan fejlődik, köszönhetően a vezeték nélküli hálózatok és felhőtechnológiák széles körű elterjedésének, az olcsóbb processzoroknak és érzékelőknek, valamint az energiahatékony adatátviteli technológiák fejlődésének. A tárgyak internete technológiáját a robotikához hasonlóan áttörésnek ismerik el, i.e. megváltoztatja életünket és gazdasági folyamatainkat. A világ folyamatosan változik a szemünk láttára.

IoT-versenyek

A Dolgok Internete szerepel a Munkás Szakmák Országos Bajnokságának szakmák (kompetenciák) listáján WorldSkillsés hasonló versenyek iskolásoknak JuniorSkills. 2016-ban a „Dolgok Internete” kompetencia JuniorSkills bajnokságát a VIII. Összoroszországi Robofest-2016 Robofest Fesztivál keretében rendezik meg. A versenyt két JuniorSkills kategóriában rendezik meg: „Okos város” témában a 10 év feletti résztvevőknek és „Intelligens mezőgazdaság” témában a 14 év felettiek számára.

2016-ban a Dolgok Internete az Összoroszországi Robotikai Olimpia külön kreatív kategóriájába is bekerült. Az idei év témája az egészségügy.

A tárgyak internete oktatókészletei

Úgy döntött, hogy lépést tart a korral, elsajátítja a tárgyak internete technológiáját, és műszaki varázsló lesz? Készen állsz arra, hogy megváltoztasd a körülötted lévő világot, megtörve mindent, ami az utadba kerül, összekapcsolva a körülötted lévő dolgokat az internettel, és „elmével” ruházva fel őket? Nézzük meg, mely alkatrészek vagy építőkészletek alkalmasak a tárgyak internete tanulmányozására.

Az IoT világából származó okoseszközöknek adatokat kell gyűjteniük a környezetből, az interneten (vagy helyi kommunikáción) keresztül információkat kell továbbítaniuk más eszközöknek, és információkat kell fogadniuk tőlük. Ahhoz, hogy az eszközöknek legyen „intelligenciája”, a kapott adatokat egy programnak kell elemeznie, amely következtetéseket von le és döntéseket hoz. Az Internet of Things világából származó objektumok sok tekintetben hasonlítanak a robotokhoz, létrehozásukhoz vezérlőkre, szenzorokra és szükség esetén működtetőre van szükség.

Fontos eleme az adatfeldolgozás. Azt mondhatjuk, hogy az adatfeldolgozó hálózatokhoz kapcsolódó objektumok „intelligenciát” szereznek. Különféle hardver- és szoftverplatformok léteznek az IoT-alkalmazások fejlesztésére.

Egy népszerű szoftvermegoldás a ThingWorx.

A robotikában elterjedt Arduino az, amire szüksége van az IoT területén oktatási projektek létrehozásához. A hálózathoz való csatlakozáshoz Ethernet Shield bővítőkártya szolgál. Minden szükséges tábla és érzékelő külön megvásárolható. Vannak speciális, Arduino-alapú kész készletek is. Előnyük nem csak az átgondolt összeállítás, hanem a programkódok példái is.

IoT Smart Agriculture Basic Training Kit

Egyes esetekben versenyek szabályozzák a használt felszerelést. Így a WorldSkills Smart Agriculture készletet, amelyet a dolgok internetének tanulmányozására hoztak létre a Smart Agriculture témakörben, elfogadták az idei JuniorSkills bajnokságra.

Az edzőkészlet tartalma:

• Arduino Uno R3 tábla;
• Ethernet kártya W5100 Shield;
• hőmérséklet és páratartalom érzékelő modul DHT11;
• Hálózati kábel;
• digitális hőmérő DS18B20;
• fényérzékelő modul;
• talajnedvesség/szilárdanyag-érzékelő modul (Moisture Sensor);
• IO érzékelő pajzs;
• összekötő vezetékek;
• párnák;
• hálózati adapter (5V, 1A, 5W);
• doboz.

Az ilyen készletek kényelmesen használhatók az eszközök gyors prototípus-készítéséhez, ami fontos a tanulási folyamat megszervezéséhez.

A tárgyak internete oktatási modelljeinek összeállításához kényelmes olyan bővítőkártyákat (pajzsokat) használni, amelyek fedélzetén számos gyakran használt érzékelő található. — univerzális tábla, amelyre fel van szerelve:

• digitális hőmérséklet és páratartalom érzékelő DHT11,
• analóg hőmérséklet érzékelő LM35,
• analóg fényérzékelő,
• IR jelek vevője a távirányítóról,
• hangszóró egyszerű hangjelek generálásához,
• két gomb és egy potenciométer,
• három LED.

A mezőgazdasági modell bármilyen beltéri növény lehet. Elfelejteni a vizet? Képzeld el, hogy a virág maga is jelezheti, hogy ideje gondoskodni róla. Ehhez hőmérséklet- és páratartalom-érzékelőket kell elhelyezni a talajban, és figyelni kell a mutatóikat, valamint szabályozni kell a világítást.

IoT Smart Agriculture Basic Training Kit. Modell szobanövény

Az oktatóvideó bemutatja, milyen egyszerű a készlet összeszerelése:

Ahhoz, hogy egy ilyen modell a dolgok internetévé váljon, egy analitikus felhőalapú internetes szolgáltatás létrehozása szükséges, amely az összegyűjtött adatok alapján önállóan dönt az öntözőrendszer bekapcsolásáról.

A Juniorskills Smart Agriculture bővített felszerelési csomagja egy búvárszivattyút is tartalmaz. Ki tudja, mit taníthatna még neki a szobavirágok öntözésén kívül? Dönthet úgy, hogy okospumpája ne csak a szobanövények cserepeivel „kommunikáljon”, hanem a vízforralóval is, ami azt jelzi, hogy a vízszint túl alacsony, és az „okostechnológiai gárda” tulajdonosának okostelefonja megköveteli. sürgősen forrásban lévő víz.

Remélem, hogy a cikk elolvasása után nem törik össze otthon az összes berendezést, megtelepszik a szívében az innováció és a változás szelleme, amit a tárgyak internete hoz, és szeretne a technikai varázslat részesévé válni.