Информация

Интернет вещей сейчас и ближайшие тренды IoT

Нас давно не удивляют рекламные ролики, в которых кофеварки сами по себе варят кофе, стиральные машины – стирают, автопилоты – управляют автомобилями. Это закономерно, ведь первой «умной вещью» был обыкновенный тостер.

Джон Ромки, разработчик протокола TCP/IP, в 1990 году подключил его к сети Интернет, и с тех пор Internet of Things (IoT) уже превзошел человечество по числу своих объектов-пользователей.

Речь не столько о бытовых приборах, сколько о датчиках и исполнительных механизмах на городских и промышленных объектах: производственных конвейерах, химических и металлургических заводах, транспортных магистралях.

Как устроен Интернет вещей

Из современного определения IoT следует, что это – комплекс подсетей, связывающих объекты со встроенными технологиями взаимодействия с окружающей средой, возможностями передачи и получения информации из глобальной сети. Весь Интернет представляет собой гигантскую мозаику из локальных сетей, объединённых адресацией по протоколу IP. Его исходная версия IPv4 формата 32 бита создана в 1981 г. и позволяет адресовать порядка 4,3 млрд записей, хотя уже прогнозируется взрывной рост до 30-50 млрд., а свободные доступные адреса IPv4 уже фактически закончились к 2020 году.

Source: Clarisse Croset, Unsplash.com

Source: Clarisse Croset, Unsplash.com

Для нового витка количества подключенных в сеть устройств предназначен протокол IPv6 формата 128 бит. Емкость IPv6 позволяет подключить к каждому младшему информационному сетевому узлу до 300 млн сущностей. Общая емкость адресации по IPv6 составляет 2 в степени 128 (2^128) - то есть триллиарды квинтиллионов, чего в теории должно хватить для уникальной адресации любой материальной сущности на Земле вплоть до молекулярного уровня, и для обслуживания информационных потоков любой представимой сложности.

Не менее серьёзная проблема – мобильные сети передачи данных. Пропускной способности стандартов 3G и 4G уже сегодня недостаточно. Разработаны и активно внедряются сети нового стандарта 5G, что требует полной замены приемо-передающей аппаратуры вместе с антеннами и кабелями. Лидирует в этом процессе Китай, чья компания Huawei стала мировым лидером в сфере производства устройств стандарта 5G и уже испытывает аппаратуру для 6G.

Способы идентификации объектов

Для полноценной работы IoT необходимо, чтобы каждый предмет материального мира был оснащен неким уникальным идентификатором. Штрих-коды уже стали привычным атрибутом упаковки любого товара. Но их информационные возможности исчерпаны, гораздо больше данных содержат QR и DataMatrix-коды, которые легко считываются даже при их повреждении или загрязнении.

Широко применяются радиочастотные RFID-метки, не имеющие собственных источников питания, но способные активироваться вблизи специальных датчиков. Сложность в том, что все эти средства не стандартизированы, то есть необходима разработка программного обеспечения для их считывания и внесения в базу данных.

Способы измерения параметров внешней среды

Внешняя среда – это не только химический состав воды и воздуха, температура, освещенность, уровень радиационного излучения, но и положение объекта в пространстве, направление и скорость движения, физическое состояние. Добавим сюда множественные технологические параметры, важные для производства или транспортных систем. Всё это надо измерять и отслеживать.

Для датчиков нового поколения характерны низкое энергопотребление, использование автономных источников питания, например, солнечных батарей. А в числе сложностей внедрения – отсутствие единых стандартов шифрования и передачи данных.

Способы передачи данных

Для передачи данных можно использовать и те каналы, что есть сегодня. Например, множество датчиков на производстве и в торговле используют электрические сети. Но по мере внедрения сетей 5G и протокола IPv6 данные всё больше перемещаются по типичным интернет-каналам "последней мили" - в оптоволокне и по "витой паре". Там они значительно надёжнее защищены от искажений и помех.

Способы обработки данных

Предполагается, что в 2020 году к IoT подключатся порядка 30 млн устройств, и они станут источниками 44 зеттабайт (млрд терабайт) данных. Датчики и средства связи – это очень важно, полагают в корпорации Microsoft, но главный элемент IoT всё же не они. Только облачные сервисы, при обслуживании гигабитных потоков данных от IoT, способны обеспечить быструю реакцию программно-аппаратных комплексов на возникающие ситуации, в том числе и нестандартные.

Исполнительные устройства

К этой группе относится любой механизм, реализующий указания сети. Внутри каждого может быть собственная микросеть, преобразующая полученную информацию в команды включения или выключения реле, двигателей, источников света или термоэлементов. Все чаще датчики и исполнительные устройства объединяются в единый конструкт.

Завтрашний день Интернета вещей

В 2020 году ожидается подключение к сети около 646 млн медицинских приборов, 220 млн беспилотных автомашин, 75 млн метеодатчиков. Системы «умного дома» расширятся до уровня «умного здания», а затем и города. Армии мира введут в строй сотни тысяч беспилотников и дронов. И это без учета производственного IoT, рост которого просто невозможно предугадать. Это станет возможным после повсеместного внедрения стандарта мобильной связи 5G.

Стандарты для Интернета вещей

Серьезное препятствие для массового использования возможностей IoT – отсутствие единых стандартов данных. Но мейджоры над этим работают. Корпорация Intel готовится выпускать платформы для разработки устройств, Google совершенствует речевой интерфейс для бытовой техники – та будет будет лучше понимать голосовые команды. Apple ведёт аналогичную разработку – HomeKit. Облачные сервисы Azure, принадлежащие Microsoft, адаптируются для IoT. Ради совместимости проектов разработан единый стандарт oneM2M, его уже придерживаются 230 крупнейших производителей электроники.

Безопасность данных для Интернета вещей

Эксперты констатируют печальный факт: информационная безопасность IoT недостаточна, прежде всего – на бытовом уровне. Множество включённых в глобальную сеть приборов никак не шифруют информацию при передаче, что открывает широкие возможности для их несанкционированного использования хакерами. Уже случалось, что владельцев «умного дома» принудительно запирали в собственном жилище или шпионили за ними через видеокамеру пылесоса.

Технологии непрерывно развиваются. По мере того, как каналы передачи мигрируют в зону действия 5G, эта опасность будет полностью предотвращена. А производственные и транспортные системы уже сегодня прикрыты многочисленными сетевыми экранами, исключающими вмешательство извне.

Интернет вещей в России

В 2019 году объем российского сегмента IoT составил 3,7 млрд. долл. Но к сети подключены всего лишь 10% потенциальных объектов, в подавляющем большинстве это бытовые устройства «умных домов». К 2023 году прогнозируется двукратный рост до 7,6 млрд. долл., когда к сети будут активнее подключаться городские инфраструктуры и транспорт.

Масштабный эксперимент был начат в Железноводске. Весной 2020 года весь город перешел на стандарты «Умного города» по проекту Минстроя России и корпорации «Росатом».

Муниципальные службы используют информацию с видеокамер и датчиков движения для управления автомобильным трафиком. Жителям города доступна информация о расписаниях городских маршрутов, работе госструктур. Даже мусорные баки оборудованы датчиками заполнения. На примере небольшого города обкатываются аппаратные и программные решения, которые в ближайшем будущем планируется внедрять по всей стране.

Внедрение IoT в России и странах ближнего зарубежья пока идет замедленно из-за слаборазвитой инфраструктуры, коллизий законодательства и технических регламентов, недостатка специалистов и финансирования.

Но Интернет вещей постепенно приходит во все страны мира без исключения, и этот процесс уже не остановить.

Создать Тикет

  • ${$translate(error)}
  • ${$translate(error)}
  • ${$translate(error)}