“Lietu internets”, lietu internets (IoT) — šī mūsdienās modīgā frāze ir viens no IT publikācijās visvairāk citētajiem terminiem. Analītiķi runā par strauji augošo IoT tirgu, sociālo, mākoņu un, protams, mobilo tehnoloģiju ietekmi uz to, taču nav līdz galam skaidrs, ko šis IoT tirgus ietver. Arī paša termina interpretācija nav līdz galam skaidra. No pārdevēja līdz pārdevējam, no autora līdz autoram definīcijas ievērojami atšķiras. Turklāt, atkarībā no interpretācijas, pati parādība šķiet vai nu nākotnes izredzes, vai fait accompli. Šī raksta autors mēģināja veikt publikāciju salīdzinošu analīzi par šo tēmu, lai saprastu, kas attiecas uz jēdzienu “IoT tirgus” un kāpēc tam pēdējā laikā tiek pievērsta pastiprināta uzmanība.

IoT koncepcija un tehnoloģija

Pirms runāt par tirgu, ir jānoskaidro, kas ir IoT, un jāsaprot, vai šim terminam ir definīcija. Tomēr problēma ir nevis definīciju trūkumā, bet, gluži pretēji, to pārmērībā. Pārskatot vairākus desmitus rakstu un ziņojumu par lietu interneta tēmu, autors pārliecinājās, ka šī termina interpretācijā ir nopietnas neatbilstības. Patiešām, mēs piedāvājam definīcijas no viscienījamākajiem avotiem. Analītiķu kompānija Gartner jēdzienu “lietiskais internets” interpretē kā fizisku objektu tīklu, kurā ir iebūvēta tehnoloģija, kas ļauj šiem objektiem izmērīt sava stāvokļa vai vides stāvokļa parametrus, izmantot un pārraidīt šo informāciju. Ņemiet vērā, ka šajā definīcijā, kas, starp citu, ir visbiežāk citēta, vārda “internets” pilnībā nav. Tas ir, runājot par lietu interneta tīklu, nav norādīts, ka tas ir daļa no interneta. Turklāt, kā saka IoT eksperts Mets Tērks, FirstMark Capital rīkotājdirektors: "Ironiski, ka, neskatoties uz nosaukumu Lietu internets, pašas lietas bieži tiek savienotas, izmantojot M2M protokolus, nevis pašu internetu." Tomēr interneta savienojuma esamība vai neesamība nav vienīgā definīciju neatbilstība. Pēc Cisco Business Solutions Group (CBSG) speciālistu interpretācijas, IoT ir interneta stāvoklis, sākot no brīža, kad globālajam tīmeklim pieslēgto “lietu vai objektu” skaits pārsniedz planētas iedzīvotāju skaitu. CBSG savus secinājumus pamato ar aprēķiniem. Pēc uzņēmuma datiem, viedtālruņu un planšetdatoru skaita straujais pieaugums 2010. gadā palielināja internetam pieslēgto ierīču skaitu līdz 12,5 miljardiem, savukārt uz Zemes dzīvojošo cilvēku skaits pieauga līdz 6,8 miljardiem; Tādējādi pieslēgto ierīču skaits bija 1,84 vienības uz cilvēku. Pamatojoties uz šo vienkāršo aritmētiku, Cisco Business Solutions Group faktiski ir noteikusi pašu lietiskā interneta laikmeta sākuma punktu (1. att.). Kaut kur no 2003. līdz 2010. gadam pieslēgto ierīču skaits pārsniedza pasaules iedzīvotāju skaitu, kas iezīmēja pāreju uz lietu internetu. Vienlaikus pētījuma autori uzskata, ka pieslēgto ierīču skaits uz vienu interneta lietotāju 2010.gadā bija 6,25.

Rīsi. 1. Pieslēgto ierīču skaita palielināšanās uz vienu personu
(avots: Cisco Business Solutions Group)

Ja Cisco saistībā ar jēdzienu IoT atsaucas uz internetam pieslēgto viedtālruņu sprādzienbīstamo pieaugumu, tad, piemēram, IDC skaidri pasaka, ka IoT koncepcijas ierīcēm jābūt autonomi savienotām ar internetu un pārraidīt signālus bez cilvēka iejaukšanās. Tāpēc lietotāja kontrolētu viedtālruni nevar klasificēt kā IoT ierīci.

Saskaņā ar IDC datiem lietu internets (IoT) ir vadu vai bezvadu tīkls, kas savieno ierīces, kuras pašapkalpo, kontrolē inteliģentas sistēmas, kas aprīkotas ar augsta līmeņa operētājsistēmu, ir autonomi savienotas ar internetu, var darbināt vietējās vai mākoņpakalpojumus. balstītas lietojumprogrammas un analizēt savāktos datus. Turklāt tiem ir iespēja uztvert, analizēt un pārsūtīt (saņemt datus) no citām sistēmām.

Acīmredzot, ja analītiķi strādā ar jēdzienu “IoT tirgus apjoms”, tad nav iespējams paļauties uz tik neskaidru definīciju kā “noteikts jauns interneta stāvoklis”. Tajā pašā laikā par IoT kā sava veida interneta pāreju uz jaunu kvalitāti runā ne tikai CBSG speciālisti. Pievērsīsim uzmanību att. 2 ņemts no lietiskā interneta (IoT) un iekārtu savstarpējās saziņas tirgus pēc tehnoloģiju un platformu ziņojuma (marketsandmarkets.com). Viņš arī raksturo IoT kā posmu interneta attīstībā, "kad ne tikai cilvēki, bet arī lietas sāk savstarpēji mijiedarboties, iniciē darījumus, ietekmē viens otru."

Rīsi. 2. Web 1.0, Web 2.0, Web 3.0 izstrādes stadijas
(avots: lietiskais internets (IoT) un sakaru tirgus no mašīnas uz mašīnu (M2M)
Izmantojot tehnoloģijas un platformas (marketsandmarkets.com))

Šajā sakarā indikatīva ir cita diagramma: ilustrācija no korejiešu autora Sunsiga Kima raksta, kas publicēts 2012. gadā vietnē i-bada.blogspot.ru/. Šeit IoT stāvoklis tiek parādīts kā pārejas punkts – tas ir nākamais solis salīdzinājumā ar M2M tehnoloģiju (3. att.). Gluži pretēji, vairāku autoru, tostarp IDC, publikācijās var lasīt, ka M2M ir tehnoloģija, kas, būdama IoT tehnoloģiju priekštece, šobrīd ir tās neatņemama sastāvdaļa.

Rīsi. 3. Pāreja no M2M tehnoloģijām uz IoT tehnoloģijām (avots: Sunsig Kim, 2012. gada 8. augusts i-bada.blogspot.ru/)

Ja mūsu aprakstītās definīcijas runā par konkrēto fenomenu, tad, piemēram, Kaivana Karimi, Freescale Semiconductor globālās stratēģijas un biznesa attīstības izpilddirektora, formulējumā IoT ir vairāk perspektīva: miljardi viedo, savienotu. “lietas”, kas veido sava veida universālu globālu neironu tīklu, kas ietvers visus mūsu dzīves aspektus. IoT sastāv no viedām mašīnām, kas mijiedarbojas un sazinās ar citām iekārtām, objektiem, vidi un infrastruktūru. Šāda sistēma radītu milzīgus datu apjomus, kuru apstrādi varētu izmantot, lai pārvaldītu un kontrolētu lietas, lai padarītu mūsu dzīvi ērtāku un drošāku, kā arī samazinātu ietekmi uz vidi.

Kāpēc ir tik daudz definīciju, un tās visas ir atšķirīgas?

Pirmkārt, tehnoloģijas attīstās tik ātri, ka pastāvīgi parādās jaunas termina nozīmes, kas ne vienmēr saskan ar iepriekšējām interpretācijām. Tas ir daiļrunīgi parādīts attēlā. 4, kur IoT evolūcija tiek identificēta ar vairākiem posmiem un faktiski ar dažādām tehnoloģijām.

Rīsi. 4. Lietu interneta tehnoloģijas attīstība

Otrkārt, ļoti bieži jauna tehnoloģija tiek definēta kā faktoru kopums, kas to atšķir no iepriekšējās, un tad šī iepriekšējā tehnoloģija tiek iekļauta jaunajā koncepcijā. Mārketinga centienu vadīti, pārdevēji vēlas vecās tehnoloģijas saukt jaunos vārdos. Arī analītiķi, sekojot modei un cenšoties demonstrēt aprakstītā tirgus nozīmi, lieto vienu tā saukto jumta terminu, apvienojot tajā vairākus jēdzienus.

Līdzīga situācija vērojama arī attiecībā uz citiem jaunajiem terminiem. Ņemiet, piemēram, terminu SaaS, kas radās, lai apzīmētu nākamo ASP tehnoloģijas attīstības posmu. Šodien vairākas publikācijas ir sākušas iekļaut ASP projektus SaaS tirgū, kas, stingri ņemot, ir nepareizi.

Aptuveni tas pats notiek ar terminu IoT: no vienas puses, šis ir nākamais M2M tehnoloģiju attīstības posms, no otras puses, daudzi avoti saka, ka M2M risinājumu tirgus ir IoT apakškopa, un daži avoti izmantojiet saīsinājumu IoT/M2M.

Vēl viens termina neskaidrības iemesls ir tas, ka, pamatojoties uz IoT, tiek atrisinātas dažādas problēmu klases. Jo īpaši Kayvan Karimi runā par vismaz divu uzdevumu klašu klātbūtni, kuras apvieno termins IoT. Pirmais uzdevums ir savstarpēji savienotu tīkla ierīču komplekta attālināta uzraudzība un pārvaldība, no kurām katra var mijiedarboties ar infrastruktūras objektiem un fizisko vidi. Piemēram, temperatūras un mitruma sensors kontrolē ierīču tīklu, kas kontrolē viedās ēkas klimata sistēmu (logus, žalūzijas, gaisa kondicionierus utt.). Eksotiskāks piemērs ir, ka sensors uz viedās mājas īpašnieka rokas sūta signālu par saimnieka psihofizisko stāvokli visām tīklā esošajām viedierīcēm; katrs no tiem reaģē noteiktā veidā, kā rezultātā mainās apgaismojums, fona mūzika, gaisa kondicionēšana. Šeit galvenā funkcija nav analītiska, bet gan kontrole. Otrs izaicinājums ir izmantot datus, kas savākti no gala mezgliem (viedajām ierīcēm ar savienojamību un sensoru), lai veiktu viedo analīzi, lai noteiktu tendences un attiecības, kas var radīt praktisku informāciju, lai sniegtu papildu biznesa vērtību. Piemēram, apmeklētāju uzvedības izsekošana veikalā, izmantojot preču tagus: cik ilgi un pie kādas preces apmeklētāji apstājas, kādas preces paņem utt. Pamatojoties uz šo informāciju, jūs varat mainīt preču izkārtojumu zālē un palielināt pārdošanas apjomu. Vēl viens piemērs nāk no auto apdrošināšanas nozares. Ar akselerometru aprīkotu ierīču izvietošana automašīnās ļaus apdrošināšanas sabiedrībai apkopot datus par klienta uzmanīgas braukšanas pakāpi. Var ierakstīt ne tikai sadursmes, bet arī, piemēram, asu sadursmi ar objektu vai apmali. Jo uzmanīgāk brauc klients, jo lētāka ir apdrošināšana, turklāt pārgalvīgais autovadītājs maksā vairāk. Jaunākajos piemēros nav vadības uzdevuma - šeit dati tiek vākti un apstrādāti, izmantojot modernas analītikas metodes. Statistiskā informācija par visiem klientiem ļaus uzņēmumam pareizi prognozēt savus riskus.

Sadaļā “Kas lietiskajam internetam (IoT) ir jākļūst par realitāti” Kaivans Karimi mēģina sniegt vispārīgu IoT risinājuma izklāstu (5. attēls). Saskaņā ar šo shēmu šī ir kaudze, kas ietver sešus slāņus: sensoru ierīces un/vai viedierīces, savienojuma mezglus, iebūvēto apstrādes mezglu slāni, attālās mākoņdatu apstrādes slāni; sestais slānis var veikt divas funkcijas. Pirmais, kas apzīmēts kā “lietojumprogramma/darbība”, nozīmē, ka risinājums tiek izmantots, lai attālināti vadītu ierīci vai automātiski kontrolētu procesu, kura pamatā ir sensora ierīces. Otrā iespēja, analītika/lielie dati, nozīmē, ka misijas mērķis ir izmantot datus, kas savākti no sensora ierīcēm, lai analizētu un identificētu tendences un attiecības, kas var radīt noderīgu biznesa informāciju.

Rīsi. 5. Tipiska IoT risinājuma arhitektūra (avots: Freescale Semiconductor)

Microsoft nodrošina līdzīgu tipisku arhitektūru IoT risinājumam (6. att.).

Rīsi. 6. Tipiska IoT lietojumprogrammu arhitektūra (avots: Microsoft)

Kayvan Karimi savos darbos sniedz ne tikai tipiskas arhitektūras tēlu, bet arī visas IoT ekosistēmas grafisku interpretāciju (7. att.).

Rīsi. 7. Lietu interneta ekosistēma

Rīsi. 8. IoT kā “tīklu tīkls” (avots: CBSG)

IoT tirgus un tā dalībnieki

Kas ir IoT tirgus? Kā to aprēķināt? Kurš būtu jāiekļauj tās dalībnieku vidū? Ja mēs saskaitām visus projektus, kas ietilpst attēlā parādītajā shēmā. 5, tad tirgus būs ļoti mazs. Ja parēķināsim to uzņēmumu apgrozījumu, kas nodarbojas ar tādu elementu izveidi, kurus potenciāli varētu ieviest šajā shēmā, iegūsim pavisam citu skaitli. Pamatojoties uz publikācijām, ir skaidrs, ka analītiķi izvēlas otro pieeju: viņi tirgu prezentē kā visu to spēlētāju biznesa kopumu, kuri rada savienotas viedierīces un sensorus, sagatavo platformas IoT risinājumu veidošanai, izstrādā tehnoloģijas interneta pieslēgšanai. Lietas tīklā un sniegt papildu pakalpojumus. Tas ir, analītiķi ņem vērā ne tik daudz IoT risinājumu tirgu (šaurā nozīmē), bet gan visu pakalpojumu un tehnoloģiju sniedzēju ekosistēmas dalībnieku biznesu saistībā ar IoT risinājumu izveidi.

Šķiet, ka šo ceļu iet uzņēmumi, kas lieto terminu “IoT tirgus”. Jo īpaši IDC identificē piecus IoT tirgus segmentus un atbilstošos dalībniekus.

Pirmajā (“Ierīces/inteliģentās sistēmas”) ietilpst viedierīču un sensoru ražotāji, kuriem ir iespēja izveidot savienojumu ar vadu/bezvadu tīkliem, kas spēj uztvert un pārsūtīt datus, palaist savas vai mākoņa lietojumprogrammas un automātiski mijiedarboties ar viedo sistēmu. .

Otro segmentu sauc par “Rīki IoT pakalpojumu savienošanai un atbalstam”. Tas ir potenciāls bizness telekomunikāciju pakalpojumu sniedzējiem, kuri var sniegt sakaru pakalpojumus, pamatojoties uz dažādām tehnoloģijām, tostarp vadu, mobilo (2G, 3G, 4G), Wi-Fi un papildu pakalpojumus, piemēram, norēķinu pārvaldību.

Trešajā segmentā ar nosaukumu “Platformas” IDC identificē platformas ierīču, tīklu un lietojumprogrammu iespējošanai.

Ierīču iespējošanas platformas ir programmatūra, kas ir atbildīga par datu plūsmas nodrošināšanu uz gala ierīcēm un no tām, tostarp aktivizēšanas, pārvaldības un diagnostikas funkcijas.

Tīkla platformas nodrošina klientiem programmatūru IoT/M2M ierīču savienošanai, lai apkopotu un analizētu informāciju. Platforma ļauj pārvaldīt abonementus, kontrolēt un pārvaldīt tarifu plānus. Šis slānis nodrošina klientiem pakalpojumu līmeņa līgumu, un tā mērķis ir uzlabot risinājumu kvalitāti un drošību.

Lietojumprogrammu piegādes platformas ir horizontāli orientēti risinājumi uzņēmuma lietojumprogrammu un konkrētu IoT lietojumprogrammu integrēšanai.

Ceturtais segments “Analytics” piedāvā risinājumus, kas ļauj palielināt biznesa efektivitāti, pieņemot efektīvākus lēmumus, pamatojoties uz datiem, kas savākti, izmantojot IoT tehnoloģiju, tostarp izmantojot Big Data tehnoloģiju. Šī nozare ietver arī jaunus analītiskos risinājumus, kas ļaus integrēt no IoT un sociālo mediju uzraudzības iegūtos datus.

Un visbeidzot, piektais segments ir lietojumprogrammas vertikālu risinājumu atbalstam, kas ievieš dažādām nozarēm raksturīgas funkcijas.

“Lietu interneta ekosistēmas” kartes autors, FirstMark Capital rīkotājdirektors Mets Tērks iepazīstina ne tikai ar tirgus segmentāciju, bet arī sniedz konkrētus nozīmīgāko spēlētāju nosaukumus katrā segmentā (9. att.). Šis darbs pārceļ sarunu par IoT tirgus dalībniekiem daudz praktiskāk.

Rīsi. 9. “Lietu interneta ekosistēma” (avots: Matt Turck, Sutian Dong & First Mark Capital)

Mat Truck atbild arī uz jautājumu, kāpēc IoT tirgus pēdējos gados ir piesaistījis uzmanību. Viņš atzīmē, ka intereses pieaugums par tirgu un tā attīstību ir saistīts ar vairāku galveno faktoru saplūšanu. Pirmkārt, viedierīču ražošana ir kļuvusi vienkāršāka un lētāka, parādās izplatītāji un uzņēmumi, kas ir ieinteresēti šādu projektu finansēšanā. Otrkārt, dažu pēdējo gadu laikā bezvadu sakaru tehnoloģijas ir ievērojami attīstījušās. Mūsdienās katram lietotājam ir mobilais tālrunis vai planšetdators, ko var izmantot kā universālu tālvadības pulti lietu internetam. Visur pieejams savienojums kļūst par realitāti (Wi-Fi, Bluetooth, 4G). Treškārt, lietu internets spēj izmantot visu infrastruktūru, kas radusies saistītajās jomās. Mākoņdatošana nodrošina vienkāršotus, zemu izmaksu galapunktus, jo informāciju var pārvietot no galapunkta uz mākoni. Lielo datu rīki, tostarp atvērtā pirmkoda programmas, piemēram, Hadoop, ļauj analizēt milzīgo IoT ierīču uztverto datu apjomu.

Ekosistēmā (skat. 9. att.) autore identificē gandrīz tādus pašus tirgus elementus kā IDC, taču tie segmentos tiek sadalīti atšķirīgi. Mat Truck identificē trīs galvenās daļas: horizontālās platformas, vertikālas lietojumprogrammas un celtniecības blokus. Ekosistēmas autors uzsver, ka, neskatoties uz aktīvo biznesu vertikālo risinājumu radīšanas jomā, ambiciozo tirgus spēlētāju mērķis ir kļūt par horizontālu platformu, uz kuras bāzes tiks būvēti visi vertikālie risinājumi no lietu interneta jomas. Tādējādi vairāki spēlētāji no mājas automatizācijas sektora (SmartThings, Ninja Blocks u.c.) ir horizontālo programmatūras platformu izstrādātāji. Lielas korporācijas, piemēram, GE un IBM, aktīvi attīsta savas platformas. Telekomunikāciju uzņēmumi, piemēram, AT&T un Verizon, arī ir labi sagatavoti, lai piedalītos šajās sacensībās. Atklāts paliek jautājums, cik viegli vienai vertikālo risinājumu klasei uzbūvētu horizontālo platformu var pielāgot citas klases vertikālajiem risinājumiem. Tāpat vēl nav skaidrs, kurām platformām – slēgtajām vai atvērtajām – ir izredzes ieņemt vadošās pozīcijas šajā jomā.

Vertikālie risinājumi attēlā. 9 ir atzīmēts diezgan daudz, tie ir sagrupēti mazākos blokos. Visus nav iespējams komentēt apskata raksta ietvaros, tāpēc pievērsīsimies tikai dažiem.

Piemēram, sadaļā “valkājama skaitļošana” ir izcelta jaunā Google Glass ierīce, par kuru pirmo reizi tika paziņots 2012. gada februārī. Android bāzētā ierīce (10. att.) ir aprīkota ar caurspīdīgu displeju, kas atrodas virs labās acs un spēj uzņemt augstas kvalitātes video, veikt paplašinātās realitātes funkcijas, mobilos sakarus, piekļuvi internetam un vest video dienasgrāmatu.

Rīsi. 10. Google Glass

Pēdējā laikā populāras ir kļuvušas valkājamas fitnesa ierīces, piemēram, Fitbit, Nike + Fuelband, Jawbone, ar kurām lietotāji var sekot līdzi savas fiziskās aktivitātes līmenim un skaitīt sadedzinātās kalorijas (9. att. tās ievietotas atsevišķā kategorijā).

Tipisks šīs grupas pārstāvis ir UP Jawbone ierīce (11. att.), kas ir sporta aproce, kas var darboties ar iPhone un Android platformu. Ierīce ļauj izsekot miegam, uzturam, veiktajiem soļiem un sadedzinātajām kalorijām. Rokassprādzei ir vibrācijas motors, kas var kalpot kā trauksmes signāls vai atgādināt lietotājam, ka lietotājs ir pārāk ilgi sēdējis. Aproce spēj izsekot miega fāzēm un pamodināt saimnieku precīzi vieglā miega fāzē, kad pamosties ir daudz vieglāk.

Rīsi. 11. UP Jawbone ļauj vadīt
vingrinājumu uzraudzība

Ierīce ietver sociālo lietotni, kas palīdz pievienot papildu motivācijas slāni vingrošanai. Lietotāji var skatīt savu draugu datus, dalīties ar sporta rezultātiem un sacensties.

Šādas valkājamas ierīces var izmantot medicīniskiem nolūkiem, piemēram, lai attālināti uzraudzītu pacienta stāvokli (asinsspiedienu, pulsu utt.), lai informētu tuviniekus vai medicīnas personālu, ja rādītāji palielinās. IoT tehnoloģijas parasti tiek plaši izmantotas medicīnā – no vienkāršākajām atgādinājumu sistēmām par medikamentu lietošanu līdz zondēm, kas tiek ievadītas organismā, lai uzraudzītu orgānu darbību, lai noteiktu sarežģītu diagnozi.

IoT visaktīvāk izmanto viedās mājas tehnoloģijās: mājas ierīču attālinātā vadība caur internetu, apkures sistēmu, apgaismojuma, mediju ierīču, elektronisko drošības sistēmu, ielaušanās brīdinājumu, ugunsdrošības sistēmu attālinātā uzraudzība un vadība u.c.

No spēlētājiem, kas izcelti mājas automatizācijas sadaļā attēlā. 9, interesanti ir atzīmēt uzņēmumu Nest Labs, kas projektē un ražo programmējamus termostatus un dūmu detektorus ar Wi-Fi atbalstu un pašmācības funkcijām. Jaunuzņēmums, ko 2010. gadā dibināja divi Apple absolventi, pāris gadu laikā ir izaudzis par uzņēmumu ar vairāk nekā 130 darbiniekiem.

Uzņēmums savu pirmo produktu – termostatu (12. att.) prezentēja 2011. gadā. 2013. gada oktobrī Nest Labs paziņoja par dūmu un oglekļa monoksīda uzraudzības ierīces izlaišanu. Nest termostats ļauj mijiedarboties ar ierīci ne tikai caur skārienekrāna saskarni, bet arī attālināti, jo termostats ir savienots ar internetu. Uzņēmums var izplatīt atjauninājumus, lai labotu kļūdas, uzlabotu veiktspēju un pievienotu papildu funkcijas. Lai atjauninātu, termostatam ir jābūt savienotam ar Wi-Fi un akumulatoru, kas atbalsta 3,7 V, lai varētu lejupielādēt un instalēt atjauninājumus.

Rīsi. 12. Nest Labs termostats

IoT tehnoloģija tiek plaši izmantota enerģētikā (viedie skaitītāji, sistēmas zaudējumu vai zādzību noteikšanai elektrotīklā). Piemēram, naftas un gāzes nozarē tiek izmantota cauruļvadu attālināta uzraudzība.

Tiek izstrādāti daudzi risinājumi drošākai transportlīdzekļa darbībai. Savienoto automašīnu tehnoloģija ļauj izmantot ātrās palīdzības izsaukšanas sistēmas no iebūvētās SIM kartes. Auto apdrošināšanā sāk praktizēt apdrošināšanas aprēķinus, kuru pamatā ir lietotāju braukšanas attālināta uzraudzība. Transportā plaši tiek izmantotas transportlīdzekļu maršruta izsekošanas sistēmas, kravu pārvadājumu uzraudzība un sūtījumu un noliktavas kontrole. Tiek izmantota automatizēta gaisa satiksmes vadības sistēma. Pašvaldības var izmantot IoT risinājumus, lai vadītu, darbinātu un uzraudzītu sabiedriskā transporta sistēmas, lai optimizētu degvielas patēriņu, kontrolētu un pārvaldītu vilcienu kustību. Mazumtirdzniecībā attīstās loģistikas uzdevumu automatizācija, ar RFID tagiem aprīkoto preču attālinātā uzraudzība un uzskaite, reāllaika inventarizācija, bezvadu norēķinu risinājumi. Sabiedriskās drošības sistēmās - rūpniecisko objektu, tiltu, tuneļu u.c. stāvokļa monitorings un kontrole. Rūpnieciskajā ražošanā - ražošanas procesa kontrole, attālināta diagnostika, robotu kompleksu vadība. Lauksaimniecībā - apūdeņošanas sistēmu tālvadība, dzīvnieku stāvokļa un uzvedības monitorings, ūdens līmeņa monitorings rezervuāros u.c.

Tātad, kas ir “lietu internets” - realitāte vai perspektīva? Ņemot vērā veikto analīzi, var apgalvot, ka šī ir perspektīva, kas pamazām kļūst par realitāti.

IoT — lietu internets

Lietu internets (IoT) – modernās telekomunikāciju tehnoloģijas
(lietiskais internets — modernās telekomunikāciju tehnoloģijas)

29/08/16

Kas ir lietu internets? Kas ir lietu internets, IoT? Lietu internets (IoT) ir jauna interneta paradigma. Ko lietiskajā internetā nozīmē termins "lietas". Termins “lieta” lietiskajā internetā (IoT) nozīmē viedo, t.i. "viedie" vienumi vai objekti (viedie objekti vai SmartThings vai viedierīces).

Kā lietiskais internets (IoT) atšķiras no tradicionālā interneta? Lietu internets (IoT) ir tradicionāls vai esošs interneta tīkls, ko paplašina fizisku ierīču vai tam pievienotu lietu datortīkli, kas var patstāvīgi organizēt dažādus komunikācijas modeļus vai savienojuma modeļus (Thing - Thing, Thing - User un Thing - Web Object ).

Jāpiebilst, ka viedie objekti ir sensori vai izpildmehānismi, kas aprīkoti ar mikrokontrolleri ar reāllaika OS ar protokolu steku, atmiņu un sakaru ierīci, iebūvēti dažādos objektos, piemēram, elektrības skaitītājos vai gāzes skaitītājos, spiediena sensoros, vibrācijas vai. temperatūras, slēdži utt. "Viedos" objektus vai viedos objektus var organizēt fizisku objektu datortīklā, ko var savienot ar vārteju (centrmezglu vai specializētu IoT platformu) starpniecību ar tradicionālo internetu.

Pašlaik lietiskā interneta (IoT) jēdzienam ir daudz definīciju. Bet diemžēl tie ir pretrunīgi; nav skaidras un nepārprotamas lietiskā interneta (IoT) jēdziena definīcijas.

Lai izprastu lietiskā interneta (IoT) būtību, vispirms ir ieteicams apsvērt interneta infrastruktūru un WWW (World Wide Web) jeb tīmekļa pakalpojumu. Internets ir tīklu tīkls, t.i. tīkls, kas savieno dažādus tīklus un atsevišķus attālo lietotāju mezglus, izmantojot maršrutētājus un tīkla (interneta) protokola IP. Citiem vārdiem sakot, termins Internets attiecas uz globālu tīkla infrastruktūru, kas sastāv no daudziem datortīkliem un atsevišķiem mezgliem, kas savienoti ar sakaru kanāliem.

Globālais internets ir tīmekļa pakalpojuma fiziskais pamats. Tīmeklis ir globālais tīmeklis jeb izplatīta informācijas resursu sistēma, kas nodrošina piekļuvi hiperteksta dokumentiem (tīmekļa dokumentiem), kas ievietoti interneta vietnēs. Tīmekļa dokumentu piekļuve un pārsūtīšana HTML formātā internetā tiek veikta, izmantojot tīmekļa pakalpojuma HTTP/HTTPS lietojumprogrammu protokolu, kura pamatā ir interneta TCP/IP protokolu steks.

Ņemot vērā iepriekš minēto, varam secināt, ka IoT raksturo liela mēroga izmaiņas globālā interneta infrastruktūrā un jauni komunikācijas jeb savienojuma modeļi: “lieta - lieta”, “lieta – lietotājs (lietotājs)” un “lieta. - tīmekļa objekts (Web Object)”.

Ir ieteicams apsvērt lietu internetu (IoT) tehnoloģiskā, ekonomiskā un sociālā līmenī.

Tehnoloģiskā līmenī lietu internets ir interneta tīkla infrastruktūras (fiziskā pamata) attīstības koncepcija, kurā “gudrās” lietas bez cilvēka iejaukšanās spēj pieslēgties tīklam attālinātai mijiedarbībai ar citām ierīcēm. (Thing — Thing) vai mijiedarbība ar autonomiem vai mākoņdatu centriem vai DATU centriem (Thing — Web Objects), lai pārsūtītu datus uzglabāšanai, apstrādei, analīzei un vadības lēmumu pieņemšanai, kuru mērķis ir mainīt vidi vai mijiedarboties ar lietotāju termināļiem (Thing — Lietotājs), lai uzraudzītu un pārvaldītu šīs ierīces.

Lietu internets (IoT) novedīs pie izmaiņām sabiedrības ekonomiskās un sociālās attīstības modeļos. Ir dažādas lietiskā interneta (IoT) klasifikācijas (piemēram, rūpnieciskais lietiskais internets – IIoT, pakalpojumu internets – IoS u.c.) un tā izmantošanas jomas (enerģētikā, transportā, medicīnā, lauksaimniecībā, mājokļos un komunālajā jomā). pakalpojumi, viedā pilsēta, viedā māja utt.).

Cisco ieviesa jaunu jēdzienu - Internet of Everything, IoE ("Internet of Everything" vai "All-encompassing Internet"), un lietu internets ir "Visaptverošā interneta" attīstības sākuma stadija.

Lietu interneta jeb lietiskā interneta (IoT) attīstība ir atkarīga no:

• mazjaudas bezvadu tīklu tehnoloģijas (LPWAN, WLAN, WPAN);
• mobilo tīklu ieviešanas temps lietu internetam (IoT): EC-GSM, LTE-M, NB-IoT un universālie 5G tīkli;
• interneta pārejas temps uz IPv6 protokola versiju;
• Smart Objects tehnoloģijas (sensori un izpildmehānismi, kas aprīkoti ar mikrokontrolleri, atmiņu un sakaru ierīci);
• specializētas operētājsistēmas ar protokolu steku mikrokontrolleriem, sensoriem un izpildmehānismiem;
• plaši izplatīta 6LoWPAN/IPv6 protokolu steka izmantošana sensoru un izpildmehānismu mikrokontrolleru operētājsistēmās;
• efektīva mākoņdatošanas izmantošana lietiskā interneta (IoT) platformām;
• M2M (machine-to-machine) tehnoloģiju izstrāde;
• modernu Software-Defined Networks tehnoloģiju pielietošana, kas samazina sakaru kanālu slodzi.

Lietu interneta (IoT) globālā tīkla arhitektūra

Par lietiskā interneta (IoT) arhitektūras fragmentu uzskatām tīklu (1. att.), kas sastāv no vairākiem fizisku objektu datortīkliem, kas savienoti ar internetu, izmantojot vienu no ierīcēm: Gateway, Border router, Router.

Kā izriet no IoT arhitektūras, lietu interneta tīkls sastāv no: fizisko objektu datortīkliem, tradicionālā IP interneta tīkla un dažādām ierīcēm (Gateway, Border router u.c.), kas savieno šos tīklus.

Fizisku objektu skaitļošanas tīkli sastāv no viediem sensoriem un izpildmehānismiem (izpildmehānismiem), kas integrēti skaitļošanas tīklā (personiskajā, lokālajā un globālajā) un ko kontrolē centrālais kontrolleris (vārteja vai IoT Habs vai IoT platforma).

Lietu internets (IoT) izmanto tehnoloģijas fizisku objektu bezvadu skaitļošanas tīkliem ar zemu enerģijas patēriņu, kas ietver maza, vidēja un liela attāluma tīklus (WPAN, WLAN, LPWAN).

LPWAN tīklu bezvadu tehnoloģijas (mazjaudas plašā apgabala tīkls) lietiskais internets IoT

Kopējās liela attāluma LPWAN tīklu tehnoloģijas, kas parādītas attēlā. 1 ietver: LoRaWAN, SIGFOX, "Swift" un mobilo lietu internetu vai saīsināto CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). LPWAN tīkli ietver arī citas tehnoloģijas, piemēram, ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA un tā tālāk, kas nav norādītas 1. attēlā. Plašs tehnoloģiju saraksts ir parādīts Link-labs vietnē.

Viena no plaši izplatītajām tehnoloģijām ir LoRa, kas paredzēta liela attāluma tīkliem, ar mērķi pārraidīt telemetrijas datus no dažādām mērierīcēm (ūdens, gāzes sensori u.c.) lielos attālumos.

LoRa ir modulācijas metode, kas nosaka OSI modeļa fiziskā slāņa protokolu. LoRa modulācijas tehnoloģiju var izmantot tīklos ar dažādām topoloģijām un dažādiem saišu slāņa protokoliem. Efektīvi LPWAN tīkli ir LoRaWAN tīkli, kas izmanto LoRaWAN saites slāņa protokolu (MAC saites slāņa protokolu) un LoRa modulāciju kā fiziskā slāņa protokolu.

LoRaWAN tīkls (2. att.) sastāv no gala mezgliem (uztvērējiem vai LoRa moduļiem), kas caur bezvadu tīkliem savienoti ar centrmezgliem/vārtejām vai bāzes stacijām, tīkla serveri (operatora tīkla serveris) un lietojumprogrammu serveri (pakalpojumu sniedzēja lietojumprogrammu serveris). LoRaWAN tīkla arhitektūra ir "klients-serveris". LoRaWAN darbojas OSI modeļa 2. slānī.

Starp gala mezgliem un servera tīkla komponentiem tiek izmantota divvirzienu komunikācija. Mijiedarbība starp LoRaWAN lokālā tīkla gala mezgliem un serveri notiek, pamatojoties uz saites slāņa protokoliem. Adrese izmanto unikālus ierīces identifikatorus (gala mezglus) un unikālus lietojumprogrammu identifikatorus lietojumprogrammu serverī.

End-node-gateway tīkla segmenta LoRaMAC protokolu kaudzes fiziskais slānis, kas darbojas OSI modeļa otrajā slānī, ir LoRa bezvadu modulācija, un saites slāņa MAC protokols ir LoRaWAN. LoRa vārtejas ir savienotas ar pakalpojumu sniedzēja vai operatora tīkla serveri, izmantojot standarta Wi-Fi/Ethernet/3G tehnoloģijas, kas pieder IP tīkla saskarnes līmenim (TCP/IP steka fiziskajiem un saites līmeņiem).

LoRa Gateway nodrošina tīkla savienojumu starp tīkliem, kuru pamatā ir neviendabīgas LoRa/LoRaWAN tehnoloģijas un Wi-Fi, Ethernet vai 3G. Attēlā 1. attēlā parādīts LoRa tīkls ar vienu vārteju, kas ieviests zvaigžņu topoloģijā, bet LoRa tīklam var būt arī vairākas vārtejas (mobilā tīkla struktūra). LoRa tīklā ar vairākām vārtejām “gala mezgli - vārteja” tiek veidoti, izmantojot “zvaigznes” topoloģiju, un “vārtejas – serveris” arī ir savienotas, izmantojot “zvaigžņu” topoloģiju.

No gala mezgliem saņemtie dati tiek glabāti, parādīti un apstrādāti lietojumprogrammu serverī (atsevišķā tīmekļa vietnē vai mākonī). Lielo datu metodes var izmantot, lai analizētu IoT datus. Lietotājiem, izmantojot viedtālrunī vai personālajā datorā instalētās klienta lietojumprogrammas, ir iespēja piekļūt informācijai lietojumprogrammu serverī.

SIGFOX (sigfox.com) un "Strij" (strij.net) tehnoloģijas ir līdzīgas LoRaWAN tehnoloģijām (www.semtech.com), taču tām ir dažas atšķirības. Galvenā atšķirība ir modulācijas metodēs, kas nosaka šo tīklu fiziskā slāņa protokolus. SIGFOX, LoRaWAN un Strizh tehnoloģijas ir konkurenti LPWAN tīklu tirgū.

Konkurenti LPWAN tīklu tirgū ietver CIoT tehnoloģijas (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT), kā arī G5. Tie ir paredzēti bezvadu LPWAN mobilo tīklu veidošanai, pamatojoties uz esošo mobilo sakaru operatoru infrastruktūru. Tradicionālo mobilo tīklu izmantošana IoT ir nerentabla, tāpēc šobrīd LPWAN tīklu nišu aizņem LoRaWAN, SIGFOX u.c. Bet, ja mobilo sakaru operatori nekavējoties ieviesīs EC-GSM (paplašināta pārklājuma GCM), LTE-M (LTE M2M sakariem) tehnoloģijas, kuru pamatā ir GSM attīstība un LTE attīstība, tie izstums LoRaWAN, SIGFOX un citas tehnoloģijas no LPWAN tirgus. .

Daudzsološākās jomas bezvadu LPWAN tīklu izveidei ir šaurjoslas lietu internets NB-IoT (šaurjoslas IoT), kura pamatā ir LTE, ko var izvietot papildus esošajiem mobilo sakaru operatoru LTE tīkliem. Taču CIoT stratēģiskais virziens ir jaunās paaudzes mobilo sakaru tīkli 5G, kas atbalstīs IoT.

5G tehnoloģija, kas paredzēta darbam ar neviendabīgu trafiku, nodrošinās pieslēgumu internetam dažādām ierīcēm ar dažādiem parametriem (elektroenerģijas patēriņš, datu pārraides ātrums u.c.) gan mobilajām ierīcēm (viedtālruņiem, tālruņiem, planšetdatoriem u.c.), gan Smart. Objekti (sensori vai izpildmehānismi).

Kur tiek izmantoti LPWAN tīkli? Piemēram, Nīderlandē un Dienvidkorejā jau ir izvietots valsts mēroga LoRa tīkls lietu internetam. SigFox tīkli IoT ir izvietoti Spānijā un Francijā. Krievijā tiek veidots nacionālais tīkls "Strizh" lietu internetam (IoT) utt. Pašlaik LoRaWAN un NB-IoT standarti tiek uzskatīti par fizisku objektu tīklu LPWAN Internet of Things IoT standartu.

Jāpiebilst, ka lietu internetā (IoT) līdztekus mākoņtehnoloģiju izmantošanai tiek izmantotas miglas skaitļošanas tehnoloģijas. Tas ir saistīts ar faktu, ka IoT izmantotajā mākoņa modelī vājā vieta ir telekomunikāciju operatoru kanālu joslas platums, caur kuru notiek datu apmaiņa starp fizisko objektu skaitļošanas tīklu "mākonis" un "viedajām" ierīcēm.

Jēdziens “miglas skaitļošana” ietver datu apstrādes decentralizāciju, daļu datu apstrādes darba un vadības lēmumu pieņemšanas no “mākoņa” nododot tieši uz fizisko objektu datortīklu ierīcēm.

Mākoņskaitļošanas sakaru kanālu jaudas palielināšana var nodrošināt jaunu pieeju to izveidei, pamatojoties uz programmatūras definētu tīklu (SDN) tehnoloģiju. Tāpēc SDN ieviešana uzlabos mākoņdatošanas un lietu interneta (IoT) komunikācijas kanālu efektivitāti.

Mazjaudas maza darbības attāluma bezvadu personālie tīkli (WPAN) — lietiskā interneta (IoT) komponenti

WPAN tīkli (1. att.) ietver bezvadu sensoru tīklus, kuru pamatā ir tehnoloģijas: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Šie tīkli pieder pie režģa tīkliem (pašorganizējošiem un pašārstējošiem tīkliem ar maršrutēšanu), kuriem ir tīkla topoloģija un tie ir lietiskā interneta (IoT) tīkla sastāvdaļas (komponenti).

Personālie datoru tīkli, kuru pamatā ir 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP tehnoloģijas, attiecas uz IP tīkliem ar 6LoWPAN protokola steku vai IPv6 steku 802.15.4 tīkliem (3. att.). Tie izmanto 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks) tīkla protokolu, kas ir IPv6 protokola versija mazjaudas bezvadu personīgo sensoru tīkliem atbilstoši IEEE 802.15.4 standartam. Izmantotais maršrutēšanas protokols ir RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).

Rīsi. 3. 6LoWPAN protokolu steks IoT

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org) ir standarts, kas apraksta OSI tīkla modeļa fiziskos IEEE 802.15.4 PHY un datu saites slāņus. Datu saites slānis sastāv no IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) apakšslāņa un LLC (Loģiskās saites vadības) apakšslāņa. Uz IEEE 802.15.4 standarta bāzes ir veidotas vairākas tehnoloģijas, piemēram, ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

6LoWPAN protokolu kaudze. Fizisko objektu datortīklu darbības būtība IoT, pamatojoties uz 6LoWPAN protokola steku, ir šāda. Piemēram, dati no sensora tiek ievadīti mikrokontrollerī (MCU). MK apstrādā no sensora saņemtos datus, pamatojoties uz lietojumprogrammu (End Nodes Applications), kuru tīkla izstrādātājs izveidoja, pamatojoties uz specializētas mikrokontrollera OS API.

Lai pārsūtītu apstrādātos datus uz tīklu, lietojumprogramma End Nodes Applications piekļūst mikrokontrollera OS protokolu steka lietojumprogrammas slāņa protokolam (Application — IoT protokoli) un pārsūta datus caur steku uz sensora fizisko slāni. Pēc tam binārie dati tiek nosūtīti uz Border maršrutētāju (Edge maršrutētāju) ievadi. Lai pārsūtītu datus no gala mezgla caur Border maršrutētājiem uz Web serveri (tīmekļa lietojumprogrammu), izmantojot CoAP lietojumprogrammas protokolu, ir jāvienojas par tīkliem CoAP-to-HTTP protokola steka lietojumprogrammu līmenī; šim nolūkam ir nepieciešams starpniekserveris. tiek izmantots.

6LoWPAN protokolu steks nodrošina, ka mazjaudas viedierīces tiek savienotas ar internetu, izmantojot maršrutētājus, nevis specializētas IP vārtejas. Tā kā maza ātruma tīkli ar 6LoWPAN protokolu steku ierīcēm ar ierobežotām iespējām nav tranzīttīkli tradicionālā interneta IP tīkla trafikam, tie ir lietišķā interneta (IoT) gala tīkli un ir savienoti ar internetu, izmantojot robežmaršrutētājus vai Malu maršrutētāji. Malas maršrutētājs ļauj 6LoWPAN tīklam sazināties ar IPv6 tīklu, tulkojot IPv6 galvenes un sadrumstalojot ziņojumus protokolu steka adaptācijas slānī (6LoWPAN adaptācija).

Z-Wave (z-wave.me)- viena no populārajām lietiskā interneta (IoT) bezvadu tīkla tehnoloģijām (standarta: Z-Wave un Z-Wave Plus). Z-Wave tīkls (1. att.) ar tīkla topoloģiju (tīkls tīkls) un zemu enerģijas patēriņu, paredzēts Smart Home organizācijai. Z-Wave sakaru protokolu kaudzes Z-Wave tīkla protokolu Sigma Designs īsteno kā slēgtu kodu, un tas ir patentēts. MAC un PHY apakšējie slāņi ir iekļauti ITU-T G.9959 standartā.

Z-Wave ir daudz saderīgu ierīču (sensori un izpildmehānismi), lai izveidotu viedās mājas tīklu. Jūs varat attālināti vadīt savu mājas Z-Wave tīklu, izmantojot vadības paneli, izmantojot Home Controller; jūs varat kontrolēt tīkla darbību no datora un interneta, izmantojot viedtālruni. Z-Wave tīkls ir savienots ar internetu, izmantojot specializētu IP vārteju Gateway "Z-Wave for IP".

ZigBee (zigbee.org) ir viena no visizplatītākajām tehnoloģijām lietu interneta (IoT) bezvadu tīklu veidošanai (ZigBee atvērtais standarts). ZigBee tīklam ar režģa topoloģiju (tīkls tīkls) ir savs IEEE 802.15.4/Zigbee sakaru protokolu steks, kas neatbalsta IP interneta protokolu. Objektu skaitļošanas tīkls, kas balstīts uz ZigBee steku, mijiedarbībai ar ārējām ierīcēm, kas atrodas IP tīklā, ir savienots ar internetu, izmantojot specializētu IP vārteju Gateway ZigBee. Šobrīd ir izveidots jauns standarts ZigBee IPv6.

Tīklus, kuru pamatā ir jaunais Zigbee IPv6 standarts, var savienot ar IP tīklu, izmantojot maršrutētāju, nevis specializētu vārteju. Gateway ZigBee vārteja pārsaiņo datus no viena formāta uz citu un nodrošina tīklu starpniecību, pamatojoties uz neviendabīgām MQTT/ZigBee tehnoloģijām - HTTP/TCP/IP. ZigBee tehnoloģija tiek izmantota kā standarts, lai automātiski savāktu abonentu elektrības skaitītāju rādījumus un pārsūtītu tos uz telekomunikāciju operatoru serveriem (bezsaistes vietnēm) vai lietiskā interneta (IoT) Habs Cloud.

WiFi (www.wi-fi.org) ir IEEE 802.11 bezvadu sakaru standartu kopa, ko var izmantot, lai izveidotu bezvadu lokālo tīklu (WLAN), pamatojoties uz TCP/IP steku. IEEE 802.11 protokolu kaudze sastāv no fiziska PHY slāņa un datu pārraides slāņa ar MAC un LLC loģisko datu pārraides apakšslāņiem. IEEE 802.11 (WiFi) protokoli pieder tīkla interfeisa slānim TCP/IP stekā.

Wi-Fi objektu bezvadu lokālais tīkls ir savienots ar internetu, izmantojot maršrutētāju (1. att.). Jāpiebilst, ka lokālo bezvadu apgabalu tīklu veidošanai Wi-Fi Alliance ir izveidojusi jaunu specifikāciju IEEE 802.11s, kas nodrošina tīklu tīklu veidošanas tehnoloģiju. Turklāt lietiskajam internetam (IoT) ir izveidots jauns Wi-Fi HaLow standarts (IEEE 802.11ah specifikācija) ar zemu enerģijas patēriņu.

BLE 4.2 (bluetooth.com) ir jauna Bluetooth zemas enerģijas (Bluetooth LE) standarta versija, kas paredzēta bezvadu tīklu, piemēram, Smart Home, izveidei. Jaunais Bluetooth Mesh standarts tiks ieviests līdz 2016. gada beigām. BLE 4.2 sakaru protokolu steks atbalsta IPv6 over BLUETOOTH(R) Low Energy vai 6LoWPAN tīkla protokolu, transporta (UDP, TCP) un lietojumprogrammu (COAP un MQTT) slāņa protokolus.

Versija BLE 4.2 nodrošina minimālu aprīkojuma enerģijas patēriņu un piekļuvi IP tīklam. Bluetooth LE Stack apakšējie MAC un PHY slāņi ir: Bluetooth LE saites slānis un Bluetooth LE fiziskais. Lai nodrošinātu tīklu (BLE 4.2 un interneta) mijiedarbību tīkla līmenī (6LoWPAN ar IPv6) un protokolu steka lietojumprogrammas slāni (CoAP ar HTTP), BLE 4.2 tīklu var savienot ar internetu (1. att.) izmantojot Border maršrutētājus un CoAP-to-HTTP starpniekserveri.

Lietu interneta (IoT) lietojumprogrammu slāņa protokoli

Lai pārsūtītu datus lietiskajā internetā (IoT), tiek izmantoti daudzi lietojumprogrammu līmeņa protokoli, no kuriem visizplatītākie ir: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. DDS ir datu izplatīšanas pakalpojums reāllaika sistēmām un OMG standarts starpprogrammatūrai. DDS ir IoT ieviešanas pamattehnoloģija, kuras pamatā ir DCPS ziņojumapmaiņas komunikācijas modelis bez starpposma brokera (servera).

MQTT, XMPP, AMQP, JMS ir ziņojumapmaiņas protokoli, kuru pamatā ir brokeris saskaņā ar publicēšanas/abonēšanas shēmu. Brokeris (serveris) var tikt izvietots mākoņa platformā vai vietējā serverī. Viedierīču aplikācijās jābūt instalētām klientu programmām.

CoAP (Constrained Application Protocol) ir ierobežots IoT datu pārraides protokols, līdzīgs HTTP, taču pielāgots darbam ar zemas veiktspējas viedierīcēm. CoAP pamatā ir REST arhitektūras stils. Serveriem var piekļūt, izmantojot viedierīces lietojumprogrammas URL. Lai piekļūtu resursiem, klientu programmas izmanto tādas metodes kā GET, PUT, POST un DELETE.

REST/HTTP – sastāv no divām tehnoloģijām REST un HTTP. REST ir programmatūras arhitektūras stils izplatītām sistēmām. REST apraksta viedierīču aplikāciju un REST API (Web service) programmēšanas saskarņu mijiedarbības principus. Izmantojot REST API, lietojumprogrammas sazinās viena ar otru, izmantojot četras HTTP metodes: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP — hiperteksta pārsūtīšanas protokols ir lietojumprogrammas slāņa protokols datu pārsūtīšanai. HTTP tiek izmantots mijiedarbībai no ierīces uz lietotāju. REST/HTTP pamatā ir req/res ziņojumapmaiņas saziņas modelis.

Piekļuvei no fizisku objektu tīkliem, kas neatbalsta IP protokolu, uz IP tīkliem un otrādi, tiek izmantoti centrmezgli vai vārtejas, jeb IoT platformas, kas nodrošina protokolu koordināciju dažādos sakaru protokolu steka līmeņos. Lai piekļūtu no fizisku objektu tīkliem, kas atbalsta IP protokolu, uz IP tīkliem un otrādi, starpniekserveri tiek izmantoti, lai vienotos par lietojumprogrammas līmeņa protokoliem (piemēram, lai vienotos par CoAP un HTTP protokoliem).

Mūsdienās daudzi cilvēki runā par lietu internetu, bet ne visi saprot, kas tas ir.

Saskaņā ar Vikipēdiju šis ir fizisku objektu (“lietu”) datortīkla jēdziens, kas aprīkots ar iebūvētām tehnoloģijām mijiedarbībai savā starpā vai ar ārējo vidi, uzskatot šādu tīklu organizēšanu par parādību, kas var atjaunoties. ekonomiskajos un sociālajos procesos, izslēdzot dažas darbības un darbības, ir nepieciešama cilvēka līdzdalība.

Vienkārši sakot, lietu internets ir sava veida tīkls, kurā lietas ir savienotas. Un ar lietām es domāju jebko: mašīnu, gludekli, mēbeles, čības. Tas viss varēs “sazināties” savā starpā bez cilvēka iejaukšanās, izmantojot pārsūtītos datus.

Šādas sistēmas parādīšanās bija gaidāma, jo slinkums ir progresa dzinējspēks. Lai pagatavotu kafiju, no rīta nav jāiet pie kafijas automāta. Viņa jau zina, kad jūs parasti pamostaties, un līdz tam laikam viņa pati pagatavos aromātisku kafiju. Forši? Varbūt, bet cik tas ir reāli un kad tas parādīsies?

Kā tas strādā

picjumbo.com

Esam ceļojuma sākumā, un ir pāragri runāt par lietu internetu. Ņemsim, piemēram, kafijas automātu, par kuru rakstīju iepriekš. Tagad cilvēkam ir patstāvīgi jāievada pamošanās laiks, lai viņa no rītiem varētu viņam uzvārīt kafiju. Bet kas notiek, ja cilvēks šajā laikā nav mājās vai vēlas tēju? Jā, viss ir pa vecam, jo ​​viņš programmu nemainīja un bezdvēseliskais dzelzs gabals atkal uzvārīja kafiju. Šis scenārijs ir interesants, taču tas vairāk attiecas uz procesu automatizāciju, nevis lietu internetu.

Pie stūres vienmēr ir cilvēks, viņš ir centrs. Katru gadu viedo gadžetu kļūst arvien vairāk, taču tie nedarbojas bez cilvēka komandas. Šis nelaimīgais kafijas automāts būs pastāvīgi jāuzrauga un jāmaina programma, kas ir neērti.

Kā tam vajadzētu darboties

picjumbo.com

Lietu internets nozīmē, ka cilvēks definē mērķi, nevis nosaka programmu šī mērķa sasniegšanai. Vēl labāk, ja sistēma pati analizē datus un prognozē personas vēlmes.

Jūs braucat mājās no darba, noguris un izsalcis. Šajā laikā mašīna jau ir informējusi māju, ka atvedīs pēc pusstundas: viņi saka, gatavojieties. Gaismas iedegas, termostats noregulējas uz komfortablu temperatūru, un cepeškrāsnī tiek gatavotas vakariņas. Iegājām mājā - ieslēdzās televizors ar mūsu mīļākās komandas spēles ierakstu, vakariņas gatavas, laipni lūgti mājās.

Šeit ir norādītas lietu interneta galvenās funkcijas:

• Tas ir pastāvīgs cilvēka ikdienas darbību pavadonis.
• Viss notiek caurspīdīgi, neuzkrītoši un uz rezultātu orientēti.
• Cilvēks norāda, kam jānotiek, nevis kā to darīt.

Daiļliteratūra, vai jūs teiktu? Nē, šī ir tuvākā nākotne, taču, lai sasniegtu šādus rezultātus, ir jādara daudz vairāk.

Kā to panākt

picjumbo.com

1. Vienas pieturas centrs

Loģiski, ka visu šo lietu centrā jābūt nevis cilvēkam, bet kādai ierīcei, kas pārraidīs programmu mērķa sasniegšanai. Tas pārraudzīs citas ierīces un uzdevumus, kā arī apkopos datus. Šādai ierīcei vajadzētu būt katrā mājā, birojā un citās vietās. Viņus apvienos vienots tīkls, caur kuru apmainīsies ar datiem un palīdzēs cilvēkam jebkur.

Šāda centra pirmsākumi jau redzami tagad. Amazon Echo, Google Home, un šķiet, ka viņi arī strādā pie kaut kā līdzīga. Šādas sistēmas jau var kalpot kā viedās mājas centrs, lai gan to iespējas joprojām ir ierobežotas.

2. Vienoti standarti

Tas, iespējams, kļūs par galveno šķērsli ceļā uz globālo lietu internetu. Sistēmas liela mēroga darbībai ir nepieciešama viena valoda. Apple, Google un Microsoft pašlaik strādā pie savas ekosistēmas. Bet viņi visi pārvietojas atsevišķi, dažādos virzienos, kas nozīmē, ka labākajā gadījumā mēs iegūsim lokālas sistēmas, kuras ir grūti apvienot pat pilsētas līmenī.

Varbūt kāda no sistēmām kļūs par standartu, vai arī katrs tīkls paliks lokāls un neattīstīsies par kaut ko globālu.

3. Drošība

Likumsakarīgi, ka izstrādājot šādu sistēmu, ir jārūpējas par datu aizsardzību. Ja tīklu ir uzlauzis hakeris, viņš par jums zinās viss. Viedās lietas jūs nekavējoties nodos uzbrucēju rokās, tāpēc jums vajadzētu nopietni strādāt pie datu šifrēšanas. Protams, viņi jau strādā pie tā, taču periodiski uzkrītoši skandāli liecina, ka ideāla drošība vēl ir tālu.

Kas mūs sagaida tuvākajā nākotnē

Mičs Nīlsens/unsplash.com

Tuvākajā laikā redzēsim gudras mājas, kas atvērs durvis saimniekiem tuvojoties, uzturēs komfortablu mikroklimatu, patstāvīgi papildinās ledusskapi un pasūtīs nepieciešamos medikamentus, ja cilvēks saslimst. Turklāt pirms tam māja saņems rādītājus no viedās rokassprādzes un nosūtīs tos ārstam. Pa ceļiem brauks pašbraucošās automašīnas, un uz pašiem ceļiem vairs nebūs sastrēgumu. Lietu internets ļaus izstrādāt modernāku satiksmes kontroles sistēmu, kas var novērst satiksmes sastrēgumus un sastrēgumus uz ceļiem.

Jau šobrīd daudzi sīkrīki darbojas kopā ar dažādām sistēmām, taču tuvāko 5–10 gadu laikā piedzīvosim īstu lietiskā interneta attīstības uzplaukumu. Taču nākotnē iespējams tāds scenārijs kā multfilmā “WALL-E”, kur cilvēce ir pārvērtusies par bezpalīdzīgiem resniem cilvēkiem, kurus apkalpo roboti. Tik tik izredzes. Ko tu domā?

Jūs, iespējams, jau esat dzirdējis frāzi "lietu internets" un redzējis akronīmu IoT, taču, iespējams, nezināt, kas aiz tiem slēpjas. Kas ir IoT jeb lietu internets?

IoT attiecas uz ierīču (izņemot parastos datorus un viedtālruņus) savienojumu, izmantojot internetu. Automašīnas, virtuves iekārtas un pat sirds monitorus var savienot, izmantojot IoT. Un, tā kā lietiskais internets nākamo dažu gadu laikā turpina augt, šajā sarakstā parādīsies vairāk ierīču.

Mēs esam sagatavojuši IoT rokasgrāmatu iesācējiem, lai palīdzētu jums orientēties pārsteidzošajā savienotajā pasaulē.

Jēdzieni un pamatdefinīcijas

Zemāk mēs publicējam nelielu vārdnīcu ar definīcijām, kas attiecas uz lietu internetu.

IoT jeb lietu internets, ir ar internetu savienotu objektu tīkls, kas var vākt datus un apmainīties ar datiem, kas nāk no iebūvētajiem pakalpojumiem.

Lietu internetā iekļautās ierīces - jebkuras autonomas ierīces, kas savienotas ar internetu un kuras var uzraudzīt un/vai vadīt attālināti.

IoT ekosistēma jeb lietu internets, - visi komponenti, kas ļauj uzņēmumiem, valdībām un lietotājiem savienot savas IoT ierīces, tostarp vadības paneļus, informācijas paneļus, tīklus, vārtejas, analīzi, krātuvi un drošību.

Fiziskais slānis - aparatūra, kas tiek izmantota IoT ierīcēs, tostarp sensori un tīkla aprīkojums.

Tīkla slānis ir atbildīgs par fiziskajā slānī savākto datu pārsūtīšanu uz dažādām ierīcēm.

Lietojumprogrammas līmenis ietver protokolus un saskarnes, ko ierīces izmanto, lai identificētu un sazinātos viena ar otru.

Vadības paneļi ļauj cilvēkiem izmantot IoT ierīces, izveidojot savienojumu ar tām un kontrolējot tās, izmantojot informācijas paneli, piemēram, mobilo lietotni. Tālvadības pultis ietver viedtālruņus, planšetdatorus, personālos datorus, viedos pulksteņus, televizorus un netradicionālās tālvadības pultis.

Rīkjoslas sniegt lietotājiem informāciju par IoT ekosistēmu, ļaujot viņiem pārvaldīt IoT ekosistēmu. Parasti tiek izmantota tālvadības pults.

Analytics - programmatūras sistēmas, kas analizē no IoT ierīcēm saņemtos datus. Analytics tiek izmantots dažādos scenārijos, piemēram, uzturēšanas prognozēšanā.

Datu glabāšana - kur tiek glabāti dati no IoT ierīcēm.

Tīkli - Interneta sakaru slānis, kas ļauj operatoriem sazināties ar ierīci un ierīcēm sazināties savā starpā.

IoT nozare

IoT ierīču izmantošana gūs labumu šādām jomām:
- ražošana;
- transports;
- aizsardzība;
- Lauksaimniecība;
- infrastruktūra;
- mazumtirdzniecība;
- loģistika;
- bankas;
- nafta, gāze, kalnrūpniecība;
- apdrošināšanas bizness;
- viedās mājas;
- pārtikas ražošana;
- apkalpošana;
- slimnīcas;
- veselības aizsardzība;
- gudras ēkas;
- IoT uzņēmumi.

Lietu internetā jau ir iesaistīti simtiem uzņēmumu, un to saraksts tuvāko gadu laikā tikai paplašināsies.

IoT platformas

Viena IoT ierīce savienojas ar otru, lai pārraidītu informāciju, izmantojot interneta protokolus. IoT platformas kalpo kā tilts starp ierīču sensoriem un datu tīklu.

Šeit ir dažas no lielākajām IoT platformām, kas pašlaik darbojas šajā tirgū:
- Amazon Web Services;
- Microsoft Azure;
- ThingWorx IoT platforma;
- IBM Watson;
- Cisco IoT Cloud Connect;
- Salesforce IoT Cloud;
- Oracle integrētais mākonis;
- GE Predix.

Vai vēlaties vairāk ziņu?

Izdomāsim, kas ir lietu internets, kur sākt to pētīt, kuri dizaineri tam ir piemēroti un kādi konkursi šodien tiek rīkoti.

Kas ir lietiskais internets (IoT)

Nevienu nepārsteigs, ka jebkurai precei, vai tā būtu sadzīves tehnika vai apģērbs, var pieslēgt internetu. Gudrs ledusskapis, tējkanna, celtniecības komplekti bērnu mācīšanai... Kamēr vieni globālajam tīmeklim pieslēdz kafijas automātu, pulksteni un citas lietas, citi ir neizpratnē, kāpēc sarežģīt ērti lietojamus priekšmetus un iekārtas. Kas īsti ir lietu internets?

Lietu interneta koncepcija

Lietu internets (IoT)- fizisku objektu (“lietu”) datortīkla jēdziens, kas aprīkots ar iebūvētām tehnoloģijām mijiedarbībai savā starpā vai ar ārējo vidi, uzskatot šādu tīklu organizēšanu par parādību, kas var atjaunot ekonomiskos un sociālos procesus, novēršot vajadzība pēc cilvēka līdzdalības dažās darbībās un operācijās (Wikipedia ) .

Lietu interneta ideja nav savienot visu apkārtējo ar internetu. Mērķis ir automatizēt procesus un iemācīt tīkla objektiem apmainīties ar informāciju. Kā? Caur dažādiem objektos iebūvētiem vai tiem pievienotiem sensoriem. Par ko? Lai objekti paši “pieņem lēmumus” un rīkojas bez cilvēka iejaukšanās.

2015. gada sākumā Google direktoru padomes priekšsēdētājs Ēriks Šmits :

Atbildēšu ļoti vienkārši, ka internets pazudīs. Būs tik daudz IP adrešu, tik daudz ierīču, sensoru, valkājamo ierīču, lietu, kas sazinās ar jums, bet jūs to pat nejutīsit. Viņi vienmēr jūs pavadīs. Iedomājieties, ka ieejat istabā, un telpa ir dinamiska, un jūs varat mijiedarboties ar telpā notiekošo. Parādās ļoti personalizēta, ļoti interaktīva un ļoti, ļoti interesanta pasaule.

Gandrīz klasisks lietiskā interneta ieviešanas piemērs, kas jau darbojas šodien, ir Yandex.Traffic. Daudzas automašīnas, kas aprīkotas ar Yandex.Navigator, nosūta sistēmai savas koordinātas, ātrumu un virzienu. Informācija tiek apstrādāta un kartē ir redzami ne tikai ceļi, bet arī to sastrēgumi “reālā laikā”. Pateicoties tam, navigatori var izveidot maršrutu, ņemot vērā ne tikai attālumus, bet arī satiksmes sastrēgumus.

Ja joprojām nezināt, kāpēc tējkanna jāpievieno internetam, mēģiniet būt radošs. Kādreiz lielākā daļa tālruņu īpašnieku uzskatīja, ka tie ir nepieciešami tikai zvaniem. Mūsdienās daudzi cilvēki, kuri uz dienu ir zaudējuši viedtālruni, kas ir pieslēgts internetam, ir šokā.

Neviens droši nezina, kādas funkcijas būs rītdienas tējkannai. Varbūt tas darbosies kopā ar viedo rokassprādzi uz rokas, apkopojot datus par izdzertā ūdens daudzumu, tā īpašībām, pulsu un citiem rādītājiem. Tas viss tiks nosūtīts virtuālajam kardiologam, un jūs saņemsiet ieteikumus un brīdinājumus.

IoT vēsture

Pat pirms paša interneta parādīšanās, 1926. gadā Nikola Tesla intervijā žurnālam Collier viņš sacīja, ka nākotnē radio tiks pārveidots par “lielajām smadzenēm”, visas lietas kļūs par vienota veseluma daļu, un instrumenti, kas to padara iespējamu, viegli ietilps jūsu kabatā.

1990. gadā viens no TCP/IP protokola radītājiem Džons Romkijs pievienoja tosteri tīklam, t.i. faktiski radīja pasaulē pirmo interneta lietu.

1999. gadā tika ieviests termins lietu internets Kevins Eštons, tajā laikā uzņēmuma Procter & Gamble zīmola vadītāja asistents. Tajā pašā gadā viņi Deivids Broks Un Sandžajs Sarma nodibināja Auto-ID centru, kas nodarbojas ar radiofrekvenču identifikāciju (RFID) un sensoru tehnoloģijām, pateicoties kurām lietiskā interneta koncepcija ir kļuvusi plaši izplatīta.

2008.–2009. gadā Cisco ziņoja, ka internetam pieslēgto ierīču skaits pārsniedza planētas cilvēku skaitu.

Kopš 2010. gada lietu internets ir nepārtraukti attīstījies, pateicoties bezvadu tīklu un mākoņtehnoloģiju plašai izplatībai, lētākiem procesoriem un sensoriem, kā arī energoefektīvu datu pārraides tehnoloģiju attīstībai. Lietu interneta tehnoloģija, tāpat kā robotika, ir atzīta par izrāvienu, t.i. mainot mūsu dzīvi un ekonomiskos procesus. Pasaule turpina mainīties mūsu acu priekšā.

IoT konkursi

Lietu internets ir iekļauts Nacionālā darba profesiju čempionāta profesiju (kompetenču) sarakstā Pasaules prasmes un līdzīgi konkursi skolēniem JuniorSkills. 2016. gadā VIII Viskrievijas robotikas festivāla “Robofest-2016” ietvaros notiek JuniorSkills čempionāts kompetencē “Lietu internets”. Sacensības notiks divās JuniorSkills kategorijās: tēma “Gudrā pilsēta” dalībniekiem, kas vecāki par 10 gadiem, un “Gudrā lauksaimniecība” bērniem, kas vecāki par 14 gadiem.

2016. gadā lietiskais internets tika iekļauts arī Viskrievijas robotikas olimpiādes atsevišķā radošajā kategorijā. Šī gada tēma ir veselības aprūpe.

Lietu interneta mācību komplekti

Vai esat nolēmis iet līdzi laikam, apgūt lietu interneta tehnoloģijas un kļūt par tehnisko vedni? Vai esat gatavs mainīt pasauli sev apkārt, laužot visu, kas jums traucē, savienojot apkārtējās lietas ar internetu un apveltot tās ar “prātu”? Izdomāsim, kuri komponenti vai konstrukcijas komplekti ir piemēroti lietu interneta izpētei.

Viedierīcēm no IoT pasaules ir jāapkopo dati no vides, jāpārraida informācija caur internetu (vai lokālo saziņu) uz citām ierīcēm, kā arī jāsaņem informācija no tām. Lai ierīcēm būtu “inteliģence”, saņemtie dati ir jāanalizē programmai, kas izdara secinājumus un pieņem lēmumus. Objekti no lietiskā interneta pasaules daudzējādā ziņā ir līdzīgi robotiem, un to izveidei ir nepieciešami kontrolieri, sensori un, ja nepieciešams, izpildmehānismi.

Svarīga sastāvdaļa ir datu apstrāde. Var teikt, ka objekti, kas savienoti ar datu apstrādes tīkliem, iegūst "inteliģenci". IoT lietojumprogrammu izstrādei ir dažādas aparatūras un programmatūras platformas.

Populārs programmatūras risinājums ir ThingWorx.

Robotikā izplatītais Arduino ir tas, kas jums nepieciešams, lai izveidotu izglītības projektus IoT jomā. Lai izveidotu savienojumu ar tīklu, tiek izmantota Ethernet Shield paplašināšanas karte. Visas nepieciešamās plates un sensorus var iegādāties atsevišķi. Ir arī specializēti gatavi komplekti, kuru pamatā ir Arduino. To priekšrocība ir ne tikai pārdomātais sastāvs, bet arī programmu kodu piemēri.

IoT viedās lauksaimniecības pamatapmācības komplekts

Dažos gadījumos sacensības regulē izmantoto aprīkojumu. Tādējādi WorldSkills Smart Agriculture komplekts, kas izveidots, lai pētītu lietu internetu par viedās lauksaimniecības tēmu, tika pieņemts šīs sezonas JuniorSkills čempionātā.

Apmācības komplekta saturs:

• Arduino Uno R3 plate;
• Ethernet karte W5100 Shield;
• temperatūras un mitruma sensora modulis DHT11;
• Ethernet kabelis;
• digitālais termometrs DS18B20;
• gaismas sensora modulis;
• augsnes mitruma/cietvielu sensora modulis (Moisture Sensor);
• IO sensora vairogs;
• savienojošie vadi;
• spilventiņi;
• tīkla adapteris (5V, 1A, 5W);
• kaste.

Šādi komplekti ir ērti lietojami ātrai ierīču prototipēšanai, kas ir svarīgi mācību procesa organizēšanai.

Lai saliktu lietiskā interneta izglītojošus modeļus, ir ērti izmantot paplašināšanas plates (vairogus), uz kuriem ir vairāki bieži lietoti sensori. — universāla tāfele, uz kuras ir uzstādīts:

• digitālais temperatūras un mitruma sensors DHT11,
• analogais temperatūras sensors LM35,
• analogais gaismas sensors,
• IR signālu uztvērējs no tālvadības pults,
• skaļrunis vienkāršu skaņas signālu ģenerēšanai,
• divas pogas un potenciometrs,
• trīs gaismas diodes.

Lauksaimniecības modelis var būt jebkurš istabas augs. Aizmirsi laistīt? Iedomājieties, ka pats zieds var jums pateikt, ka ir pienācis laiks par to parūpēties. Lai to izdarītu, augsnē jānovieto temperatūras un mitruma sensori un jāuzrauga to indikatori, kā arī jākontrolē apkārtējais apgaismojums.

IoT viedās lauksaimniecības pamatapmācības komplekts. Modelis ar telpaugu

Video pamācība, kas parāda, cik viegli ir salikt komplektu:

Lai šāds modelis kļūtu par lietu internetu, ir jāizveido analītisks mākoņa interneta pakalpojums, kas, pamatojoties uz savāktajiem datiem, patstāvīgi pieņem lēmumu par apūdeņošanas sistēmas ieslēgšanu.

Juniorskills Smart Agriculture paplašinātajā aprīkojuma komplektā ietilpst iegremdējamais sūknis. Kurš zina, ko vēl jūs varētu viņai iemācīt, izņemot istabas ziedu laistīšanu? Var izlemt, ka tavam viedajam sūknim ir “jāsazinās” ne tikai ar istabas augu podiem, bet arī ar tējkannu, kas ziņo, ka ūdens līmenis ir pārāk zems, un “viedo tehnoloģiju apsarga” īpašnieka viedtālrunis pieprasa steidzami verdošs ūdens.

Ceru, ka pēc raksta izlasīšanas jūs nesalauzīsiet visu mājās esošo aprīkojumu, jūsu sirdī iedzīvosies inovāciju un pārmaiņu gars, ko nes lietu internets, un jūs vēlēsities kļūt par daļu no tehniskās burvības.