Iot что это такое

Вместо введения

Как-то я услышал фразу «концепция интернет вещей». Из одной формулировки сразу стало понятно, что речь идет о вещах, которые имеют доступ в сеть. Тогда меня особо не интересовала эта область. Спустя некоторое время я услышал фразу: «Интернет Вещей …». Еще тогда подумал, что человек оговорился, т.к. фраза была какой-то нелепой. Но потом все чаще я стал слышать эту же фразу, при этом мой мозг отказывался ее воспринимать, пока я наконец не решил все-таки прочесть об этом поподробнее. Прочитав только оригинальное название — Internet of Things, я сразу понял, что слыша «Интернет Вещей», я пытался связать это с понятием «интернет-вещи», а никак не с «сетью вещей». Собственно вот из-за такой забавной ситуации я и стал интересоваться этим вопросом.
Кстати, интересно, а мне одному эта фраза на первый взгляд показалось нелепой, или у всех было точно такое же ощущение (конечно если вы не услышали ранее англоязычную формулировку)?

Немного интересных фактов из истории

Что же такое Интернет вещей?

Теперь будем разбираться в более формальных вопросах.
Определений Интернета вещей очень много. Мы под Интернетом вещей будем понимать единую сеть, соединяющую окружающие нас объекты реального мира и виртуальные объекты.
IOT — концепция пространства, в котором все из аналогового и цифрового миров может быть совмещено – это переопределит наши отношения с объектами, а также свойства и суть самих объектов. © Роб Ван Краненбург.

По одному из определений, с точки зрения IoT, «вещь» – любой реальный или виртуальный объект, который существует и перемещается в пространстве и времени и может быть однозначно определен [интересно, кстати, как виртуальный объект перемещается в пространстве?:)].
Т.е. Интернет вещей – это не просто множество различных приборов и датчиков, объединенных между собой проводными и беспроводными каналами связи и подключенных к сети Интернет, а это более тесная интеграция реального и виртуального миров, в котором общение производится между людьми и устройствами.

Предполагается, что в будущем «вещи» станут активными участниками бизнеса, информационных и социальных процессов, где они смогут взаимодействовать и общаться между собой, обмениваясь информацией об окружающей среде, реагируя и влияя на процессы, происходящие в окружающем мире, без вмешательства человека.
По мнению Роба Ван Краненбурга интернет вещей представляет из себя «четырех-слойный пирог».

• 1 уровень связан с идентификацией каждого объекта.
• 2 уровень предоставляет с сервисом по обслуживанию потребностей потребителя (можно рассматривать как сеть собственных «вещей», частный пример – «умный дом»).
• 3 уровень связан с урбанизацией городской жизни. Т.е. это концепция «умного города», где вся информация, которая касается жителей этого города, стягивается в конкретный жилой квартал, в Ваш дом и соседние дома.
• 4 уровень – сенсорная планета.

Иными словами Интернет вещей можно рассматривать как сеть сетей, в которой небольшие малосвязанные сети образуют более крупные.

Само собой для общения и взаимодействия приборов необходим единый язык. Компания Cisco провела тщательный технический анализ, показавший, что IP вполне может быть адаптирован к требованиям сетей нового типа. В таком случае «Интернет вещей» получит те же преимущества: совместимость, масштабируемость и, самое главное, единый общий язык, — которые в свое время превратили сложный массив частных и общедоступных сетей в единую глобальную коммуникационную систему, известную как Интернет.
Сразу же отмечу, что в данном случае IP – это всего лишь средство связи, можно сказать, это «голосовые связки и уши» устройств. А вот речь непосредственно о едином языке общения здесь пока не заходит, но об этом я расскажу уже в другой статье, которую напишу позже.

Технологии

Данную концепцию связывают, как правило, с развитием двух технологий. Это радиочастотная идентификация (RFID) и беспроводные сенсорные сети (БСС).
Вот что об этом говорит нам вики.

Беспроводные сенсорные сети

Беспроводная сенсорная сеть — это распределенная, самоорганизующаяся сеть множества датчиков (сенсоров) и исполнительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканала. Причем область покрытия подобной сети может составлять от нескольких метров до нескольких километров за счет способности ретрансляции сообщений от одного элемента к другому.
Применяется данная технология для решения многих практических задач связанных с мониторингом, управлением, логистикой и пр.

RFID (англ. Radio Frequency Identification, радиочастотная идентификация) — метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках.
Данная технология хорошо подходит для отслеживания движения некоторых объектов и получения небольшого объема информации от них. Так, например, если бы все продукты были оснащены RFID-метками, а холодильник RFID-ридером, то он легко мог бы отслеживать срок годности продуктов, а мы могли бы, например, уходя с работы удаленно заглянуть в холодильник и определить, что надо закупить еще.

Проблемы и недостатки

Самой главной проблемой на сегодняшний день является отсутствие стандартов в данной области, что затрудняет возможность интеграции предлагаемых на рынке решений и во многом сдерживает появление новых.
Так же для полноценного функционирования такой сети необходима автономность всех «вещей», т.е. датчики должны научиться получать энергию из окружающей среды, а не работать от батареек, как это происходит сейчас.

Наличие огромной сети, контролирующей весь окружающий мир, глобальная открытость данных и прочие особенности могут иметь и негативные последствия. Я думаю, каждый сам может составить себе список возможных угроз и проблем, которые несет в себе эта технология.

Не могу не привести здесь одну цитату, которая мне очень понравилась:
"– Да не сломалось, – с неохотой выговорил он, – а… понимаешь, у меня температура чуть-чуть ниже нормы. Да не в доме, а тела! Не тридцать шесть и шесть, а тридцать шесть и одна десятая. Ну, есть такие люди, два-три на миллион, это тоже как бы норма, хоть и на самом краю. Но этот дурацкий умный дом, какой же он умный? – требует, чтобы я принял какие-то таблетки. Теперь надо либо отключить эту систему, либо перепрограммировать, а то будет звонить и на работу, он уже так делал на прошлой неделе, когда узнал, что у меня запор, в офисе теперь даже пылесосы ржут, как только захожу…"© Юрий Никитин Рассветники.

И что из этого?

Ну и чтобы не заканчивать на негативной ноте, хочу сказать, что все же недостатки не существенны по сравнению с тем, какие возможности может дать «Интернет вещей».

С развитием Интернета вещей все больше предметов будут подключаться к глобальной сети, тем самым создавая новые возможности в сфере безопасности, аналитики и управления, открывая все новые и более широкие перспективы и способствуя повышению качества жизни населения.

Спасибо за внимание!

В следующей статье я расскажу Вам более детально об архитектуре и протоколах, а так же рассмотрю несколько существующих реализаций.

PS хотелось бы услышать Ваше отношение к данной концепции и возможно какие-то дополнения/правки к представленному материалу.

Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) — концепция вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

В данной статье мне хотелось бы рассмотреть то, посредством каких именно “вещей” может быть реализована в нашем мире эта идея и то, какими способами они могут взаимодействовать друг с другом или со внешней средой.

Базовые элементы делятся на несколько типов: сенсоры, актуаторы и гейты.

Сенсоры

Пожалуй нет смысла объяснять смысл и назначение этого типа элементов. Оно ничем не отличается от стандартных: разнообразные термометры, микрофоны, камеры и десятки прочих, менее распространённых устройств. Некоторые из них можно увидеть на изображении Sensors Starter Kit для Arduino:

Актуаторы

Данный тип элементов предназначается для того, чтобы воздействовать на окружающую среду, или на определённый объект в ней. Эту роль могут выполнять самые разнообразные устройства: от сервоприводов и динамиков до замков (конечно, электронных) с осветительными приборами.

Гейты

Это устройства, на которые обычно возлагают логику поверхностного анализа информации, поступающей от подключенных к ним сенсоров. В определённых ситуациях, анализ данных может требовать малого количества вычислительных ресурсов, так что гейты вполне способны принимать некоторые решения самостоятельно. Принимая такие решения, они отправляют определённые команды управления на актуаторы, которые, в свою очередь, выполняют уже свои функции.
Если же обработка иформации требует больших затрат, или эта информация подлежит сбору, гейты отправляют её на сервера, где с ней и производится дальнейшая работа. Вполне себе вероятно использование в роли гейтов микрокомпьютеров (вверху) или микропроцессоров (внизу):

Для того, чтобы построить мониторинговую систему, достаточно будет использования лишь сенсоров и некоторого сервера, который будет выступать в роли гейта. Например, благодаря сенсору движения и условной “малине”, можно без особых усилий организовать учёт количества людей, проходящих через какую-нибудь проходную.

Добавив в ранее сконструированную модель актуатор в лице динамика, можно добиться того, чтобы проход каждого n-ного проходящего был подзвучен величественными фанфарами.

Так, усложнять конструкцию подобной ячейки можно довольно долго. Однако в определённый момент неизбежно появится необходимость в долгосрочном хранении собранной статистики, её анализе, визуализации и прочем. Здесь понадобятся уже полноценные сервера, которым можно будет делегировать данные обязанности. Такие сервера в совокупности образуют облака, к которым и подключаются гейты.

Транспорт

Теперь, когда уже более или менее ясно, какие устройства используются для создания инфраструктуры, можно посмотреть на то, какими средствами эти устройства друг с другом взаимодействуют. Как видно на первом изображении, есть 2 условные группы — облако и периферия.

Ячейки, состоящие из вышеперечисленных типов устройств, как можно заметить, находятся в периферии и для коммуникации используют специальные протоколы взаимодействия. Более всего распространены LoRa и ZigBee. Обе эти сети являются очень медленными в сравнении, например, с 4G или даже с 3G, однако имеют и свои преимущества.

Одним из главных является их энергоэффективность. Дело в том, что идея интернета вещей заключается в создании среды устройств, коммуницирующих между собой без участия человека. Стоит заметить, что в некоторых случаях полностью избежать вмешательства человека избежать не удастся. Например, в системе подсчёта количества прошедших человек есть сенсор движения. Ему, как и любому другому электрическому устройству, необходимо питание. Проводить провода с питанием к каждому такому сенсору (если их больше 5 и они сильно разбросаны в пространстве) кажется не лучшей идеей. Соответственно, работать они будут от батареек или аккумуляторов. Если потребление заряда будет чрезмерным, элементы питания им нужно будет менять довольно часто. А это приведёт к тому, от чего стремится уйти интернет вещей — нужно же будет кому-то заменять эти батарейки. А вот если сенсоры будут энергоэффективны, то достаточно будет просто вставить батарейку и забыть об этом на год, два, пять и т. д.

Ещё одним преимуществом этих сетей является высокая помехоустойчивость. Каждый бит информации в этих сетях отправляется отдельным радиосигналом, поэтому его довольно просто выделить на фоне эфирного шума.

Небольшое сравнение LoRa и ZigBee

Основные сравнительные характеристики
Топоогия	звезда	простые и mesh
Частотный диапазон (зависит от страны)	2,4 ГГц, 868/915 МГц, 433 МГц, 169 МГц	2.4 ГГц, 915 МГц, 868 МГц
Ноды сети	базовая станция хост	роутер координатор (один из роутеров) хост
Дальность на открытом пространстве	10 — 15 км	500 м (зависит от мощности передатчика)
Скорость	0.3 — 50 кбит/с	5 — 250 кбит/с

А вот между периферией и облаком, а так же и внутри облака, используются, обычно, знакомые и привычные всем wi-fi с ethernet, сотовые и спутниковые сети и т. д.

Сравнение разных видов сетей на основе скорости и дальности

Заключение

Теперь, рассмотрев устройство сетей интернета вещей, можно точно сказать, что в плане аппаратной части нет ничего загадочного и сложного. Сделать простенькую IoT-сеть может любой желающий, способный купить довольно дешёвые на сегодняшний день компоненты и написать код из пары строк. Однако для того, чтобы разработать и притворить в жизнь серьёзные проекты как, например, реализацию концепции умного дома или даже умного города, нужно приложить огромное количество усилий. Ведь для того, чтобы все эти устройства работали между собой нужна платформа, способная контролировать все протекающие процессы.

Так же не стоит забывать, что в облаках интернета вещей могут использоваться и другие технологии, помогающие раскрыть его потенциал в большей степени. Такими могут выступать и BigData, и BlockChain, и нейросети с машинным обучением. А ведь каждая из последних перечисленных технологий являет собой отдельную обширную область компьютерных (и не очень) наук.

Продвинутые пользователи всемирной паутины, наверняка уже слышали о таком явлении, как «интернет вещей» или сокращённую аббревиатуру IoT устройства.

Для привычного понимания, это приборы, но не компьютеры и не мобильные смартфоны, имеющие подключение к internet.

Автомобильная техника, кухонное оборудование, кардиомониторы в операционной и многое другое может быть подключено к сети интернет.

Содержание:

Терминологии, использующиеся в IoT

Криптоиндустрия породила целую отрасль «интернет вещей», где применяются специальные термины.

Предлагаем вам изучить основные термины, которые объединяют целое направление:

• IoT (Internet of Things) или «интернет-вещей». Рабочая сеть, которая связывает объекты с интернетом. При этом собирается и обрабатывается информация от подключённых объектов.
• IoT устройства. Автономное оборудование, которое подключено к интернету, но может обслуживаться как удалённо, так и непосредственно оператором.
• Экосистема IoT. Площадка, где собраны как технические узлы, так и электронные базы управления устройствами. Любой может подключиться к экосистеме и управлять своим устройством извне.
• Физическая категория. В ряде случаев, для эффективного управления устройством необходимо физическое управление, которое осуществляется через сенсорные устройства или сетевое оборудование.
• Уровень dApps. Каждое устройство должно быть управляемым, и запрограммированные приложения, включающие в себя протоколы, интерфейсы взаимодействуют друг с другом, как для идентификации, так и связи всех компонентов оборудования.
• Пульт управления. Человек может иметь контакт с IoT прибором, путём подключения с ним одним из доступных вариантов контроля. К таковым пультам управления можно причислить смартфоны, традиционные пульты ДУ, планшеты, ПК, смарт-приборы, ТВ-оборудование, а также нестандартные варианты пультов.
• Рабочая панель устройства. Пользователи смогут в режиме реального времени на приборной панели видеть текущие характеристики работы оборудования, которое передаёт свои отчёты о действиях в экосистему. Для этих целей применяется удалённое управление.
• Аналитическое управление. Специальные сервисы и протоколы, разрабатывающие поведенческие сценарии для гаджетов, необходимые для различных прогнозов, например диагностическое оборудование станций техобслуживания автомобилей.
• База хранения сведений. Существуют определённые схемы для архивации полученных данных, как правило, сегодня эти сведения записываются в блокчейн.
• Рабочие сети. Коммуникативный слой через интернет, который допускает общение оператора с работающим компонентом, а сами устройства через провайдеров общаются друг с другом.

Популярные платформы на основе IoT

Один рабочий прибор соединяется с другим, и используется для передачи определённой информации через встроенный протокол в сети интернет.

В целом сами приборы служат «мостиком перехода» от сенсорного управления к сети передачи для базы сведений.

Укажем основные бренды, которые активно производят умные технологии (IoT):

• Амазон;
• Майкрософт;
• ThingWorx;
• IBM_Watson;
• Cisco;
• Salesforce;
• Oracle_Integrated;
• GE_Predix

В настоящее время на рынке появляются дополнительные бренды, которые активно завоёвывают рынок и предлагают свою продукцию потребителям.

Сфера применения гаджетов «интернет вещей»

Список, где применяются устройства IoT достаточно объёмный.

Даже трудно назвать такие отрасли, где бы ни применялись умные приборы.

Ниже мы опишем основные направления применения IoT устройств.

Телекоммуникации

• Устройства для сегмента «телеком».

Умный дом

• Оборудования для обеспечения интеллектуальной безопасности структурной части «Умного дома».
• Комплексы оптимизации для управления ресурсами домохозяйств.

Умный автотранспорт

• Сервисы индивидуальных перевозчиков класса fleet management (например, Uber);
• Службы страхования в автоперевозках типа UBI;
• Службы оценки реального технического состояния автотранспорта.

Торговля, банки и финансовая сфера

• Комплексные задачи и решения автоматизированной передачи и анализа данных, например через POS-терминалы;
• Служба управления средствами и запасами для различных домохозяйств (как отдельная служба).

Лесная отрасль

• Регулирование данными по «зелёным ресурсам» через структуру аэрофотосъёмки.

Промышленный сегмент IoT

• Рабочие технические процессы через структуру гаджетов, например, в РФ есть сервис АСУТП-IoT.

Рабочие бизнес-варианты внедрения гаджетов для отрасли

Авторитетное издание ITWeek в середине 2017 года указывало, что в 2018 году, общее количество так называемых «умных датчиков» на основе структурного компонента IoT, превысит объем действующих мобильных гаджетов на планеты.

Вендоры уже сейчас активно осуществляют инвестирование в отрасль, и к 2020 году суммарный объем инвестиций может превысить $70 млрд.

Для сравнения, в 2015 годы этот сектор финансировался на сумму всего $15 млрд.

Предполагается, что для активного развития бизнес-модели технологии будет выбрано 5 основных направлений.

• Нормативный контроль. Прямой экономической выгоды данная модель не имеет, но позволит значительно сократить издержки.
• Превентивный контроль. Чтобы исключить затяжные неполадки будет задействован дистанционный мониторинг, устраняющий аварии в режиме реального времени.
• Дистанционное управление. Встроенные датчики применяются для диагностирования, и автоматически срабатывают, в случае появления неполадок.
• Контроль операций. Все умные датчики пресекают проникновение посторонних лиц и чутко реагируют на появление третьих сил в сети обслуживания устройств.
• Модель автоматизации. Некоторые задачи требуют повторения одних и тех же операций, чтобы снизить рутинность.

Опыт некоторых компаний, например, Cisco показал: чтобы была реализована любая задача бизнес-модели, потребуется наладить связь вертикального и горизонтального управления, а также решить вопросы надежной связи и технологической инфраструктуры.

Ключевые вендоры продвижения технологии не скрывают, что существуют проблемы реализации успешных проектов, и они связаны, прежде всего, с отставанием технического прогресса, который, впрочем, пытается решить задачу путём внедрения инноваций.

Трансформация рынка развития «интернет-вещей» неразрывной нитью соединена с общей концепцией развития экосистемы, где драйверами рынка стали портативные гаджеты ПК и встраиваемые модели управления М2М.

Вторым драйвером развития рынка является всемирная глобализация компьютерных технологий.

В криптовалютной сфере применение частей интернет-вещей имеет неразрывную связь с экосистемами проектов ICO.

В настоящее время определились координаторы проекта, которые разрабатывают в перспективе стандарты и нормы регулирования сферы.

К координаторам продвижения идеи относятся:

• Общемировая служба электрической связи.
• Глобальная Ассоциация, объединяющая инженеров в области стандартизации развития электротехники и электроники.
• Консорциумы управления каналами всемирной паутины – Open_Interconnect.
• W3C и пр.

Как видно, заинтересованность к развитию новой технологии проявляют не только компании-разработчики, но и крупнейшие мировые организации в сфере электроники и электротехники.

Читайте также:

Заключение

Сегодня мы становимся свидетелями того, как строится новая модель общественного развития человечества, где главную роль комфорта и безопасности будут играть устройства IoT.

Некоторые элементы этой технологии мы уже сейчас используем в повседневной жизни.

Крупнейшие инвесторы не боятся вкладывать свои средства в сферу развития IoT, так как прекрасно понимают, что за этой технологией стоит большое будущее.

Продвижение перспективных ICO непосредственно с продвижением и внедрением «интернет-вещей», поэтому многие проекты знают, что, делая ставку на эту отрасль, можно получить хороший доход в перспективе, и неважно, какой сейчас курс стоимости недавно рождённого альткоина.