brinmax

История Интернета вещей. С чего все начиналось?

Сегодня мы не можем представить свою жизнь без смартфонов, компьютеров и разнообразных гаджетов. С каждым годом информационные технологии начинают играть все более значимую роль. Вполне возможно, что пройдет еще пару лет и Интернет вещей (IoT) станет таким же обыденным явлением, как сотовый телефон. Ведь за последние десять лет это направление информационных технологий стало ключевым. Что собой представляет Интернет вещей? Как он может изменить нашу жизнь? Чего нам ждать от ближайшего будущего?

Что такое Интернет вещей?

Если кратко, то это сеть, в которой между собой общаются устройства, а не пользователи. Британский технолог Кевин Эштон, ввел в оборот определение “Интернет вещей” в 1999 году и определяет его так: “если в двадцатом веке данные попадали в компьютер только от человека, использовавшего для их ввода дополнительные устройства, то в двадцать первом веке мы уже имеем дело с гаджетами, которые сами могут собирать и отправлять данные. Посмотрите, например, на свой смартфон. Можно сказать, что у него есть десять чувств. Он может определить, где находится, в каком направлении движется. У него есть представления об изменении давления, времени.  Он даже может предсказать погоду. Вам не нужно сообщать ему все эти данные посредством ввода, благодаря мобильным приложениям смартфон собирает их самостоятельно. В этом и состоит суть Интернета вещей. Данные собираются, обрабатываются и передаются устройствами без участия человека”.

История “Интернета вещей”

Идея, что устройства могут обмениваться информацией друг с другом без участия человека появилась достаточно давно. Еще в конце 70-х обсуждалась возможность полной автоматизации передачи данных. Тогда подобный подход назывался “повсеместные вычисления” (pervasive computing). Технологиям потребовалось несколько десятилетий развития для того, чтобы наконец стало возможным заговорить об Интернете вещей.

Во второй половине девяностых британец Кевин Эштон работал на компанию Procter and Gamble и занимался оптимизацией производства. Он заметил, что оптимизация напрямую зависит от скорости передачи и обработки данных. Когда сбором и обработкой данных занимаются люди, то на это могут уйти дни. Использование радиочастотной идентификации (RFID) позволило ускорить процесс передачи данных непосредственно между устройствами. Именно тогда у него и появилась идея — а что, если вещи будут собирать, обрабатывать и передавать данные без участия человека? Как бы это называлось? “Интернет вещей”, подумал Эштон, и оказался провидцем.

Потребовалось почти десятилетие для того, чтобы словосочетание «Интернет вещей» вошло в повседневную жизнь. Вместе с искусственным интеллектом IoT стал передовым направлением развития информационных технологий. Так, в 2008 году IPSO Alliance создал союз компаний, которые поддержали разработку технологий, связанных с Интернетом вещей. Это послужило сигналом для крупных корпораций.

Летом 2010 года стало известно, что сервис Google StreetView кроме показа панорамных фотографий умеет собирать данные об используемых Wi-Fi сетях. Эксперты заговорили о разработках нового протокола передачи данных, который позволит обмениваться данными между устройствами. В том же году Китай заявил, что планирует включить Интернет вещей в список приоритетных направлений исследований на ближайшие пять лет. Стало понятно, что сбором, обработкой и хранением данных заинтересовались не только крупные корпорации, но и правительства. В 2011 году занимающаяся исследованием рынка компания Gartner включила IoT в свой лист наиболее перспективных развивающихся технологий. 

Интернет вещей завоевывал мир. В 2012 году крупнейшая европейская интернет конференция LeWeb была посвящена данной теме, а такие журналы как Forbes, Fast Company и Wired начали активно использовать термин Internet of Things. Весь мир заговорил об Интернете вещей, а компании начали гонку технологий. В 2013 году IDC опубликовало исследование, в котором спрогнозировало рост рынка IoT к 2020 году до 8.9 триллионов долларов.

В январе 2014 года Google приобретает за 3.2 миллиона долларов компанию Nest, которая занималась разработкой устройств “умного дома” и созданием систем управления зданиями. Считается, что именно тогда рынок полностью признал — за Интернетом вещей ближайшее будущее. В том же году крупнейшая американская технологическая выставка Consumer Electronics Show прошла в Лас-Вегасе под вывеской Internet of Things. Так началась эпоха IoT.

Почему Интернету вещей потребовалось десятилетие для того, чтобы стать актуальным?

Еще в конце 90-х начались разработки технологии, которая бы позволила подключать бытовые устройства к Интернету. В июне 2000 года компания LG представила первый холодильник Internet Digital DIOS с такой возможностью. Однако по-прежнему оставался открытым вопрос обработки и хранения данных. Решением стали облачные сервисы, которые начали разрабатывать в том же 1999 году под эгидой компании Amazon. Но потребовалось некоторое время, чтобы оптимизировать их работу.

Об облачных технологиях мы поговорим в одной из следующих статей. Скорее всего без них не было бы Интернета вещей – сложно сказать, что появилось раньше. Фактом является то, что в начале нулевых возникло сразу несколько технологий, которые смогли получить развитие благодаря друг другу.

Основные направления развития Интернета вещей

IoT основан на сборе, обработке, передаче и хранении данных. Одним из основных направлений стало развитие технологий M2M — от машины к машине. Разработка протоколов передачи данных от одного устройства к другому началась задолго до изобретения термина и определения его специфики. Изначально было ясно, что передача данных должна быть энергоэффективной, безопасной и точной.

Индустриальный Интернет вещей связан с темой, которой занимался Эштон — оптимизацией производства. В отличие от M2M, он также учитывает человеческий фактор, но в целом строится на принципах передачи данных от машины к машине.
Также Интернет вещей подтолкнул к развитию новых концепций. Так появилась идея Всеобщего интернета или Internet of Everything (IoE). Эта технологическая концепция не видит разницы между человеком и устройством, полагая, что в первую очередь необходимо изобретать способы обмена данными. Не важно, происходит эта операция при участии человека или без него. Популярность набирает и идея Четвертой индустриальной революции, неотъемлемым элементом которой считается Интернет вещей. По мнению ее сторонников, IoT наравне с виртуальной и дополненной реальностью, большими данными (Big Data), 3D-печатью, блокчейном и квантовыми вычислениями полностью изменит не только производство, но и представление о мире.

Сегодня Интернет вещей используется фактически во всех сферах жизни человека. Например, он очень востребован в медицине. Это привело к созданию нового термина – Интернета медицинских вещей (Internet of Medical Things). На нем основываются «умные города» (Smart Cities). Он также используется в разработке гаджетов для «умного дома».

Как Интернет вещей связан с системами управления зданиями?

Кевин Эштон утверждает, что Интернет вещей сегодня повсюду. Пример, который он приводит, сервис Uber и другие мобильные приложения. Однако одним из основных направлений развития IoT являются системы управления зданиями. Мы уже писали, что данный термин применять корректнее, нежели «умный дом». Именно при разработке интеллектуальных систем управления зданиями тестируются передовые и перспективные технологии в области Интернета вещей: протоколы связи, периферийные вычисления, способы передачи данных между устройствами и их взаимодействие в рамках сети.

Что ждет Интернет вещей в ближайшем будущем?

Темпы развития IoT опережают ожидания. Реально представить, что в ближайшие годы наши квартиры будут оснащены подключенными к Интернету датчиками, а всеми бытовыми приборами можно будет управлять с помощью мобильных приложений. Базовые технологии известны уже сегодня, теперь вопрос стоит за их оптимизацией.

Интернет вещей решает несколько основных задач: как с минимальными затратами ресурсов собирать данные, как их быстро обрабатывать, как их быстро, с минимальными затратами и безопасно передавать и, наконец, как оптимизировать их хранение.

Важная деталь в использовании Интернета вещей – энергозатратность. Подключение каждой вещи к интернету требует колоссальных ресурсов. По этой причине сегодня особое внимание уделяется разработке протоколов передачи данных. Специалисты полагают, что будущее за LPWAN-сетями, в то время как настоящее за протоколами, аналогичными ZigBee. Его мы и выбрали при разработке системы управления зданиями Perenio. Протокол передачи данных ZigBee, не тратит много энергии, позволяет сделать работу устройств автономной, а также обладает оптимальной для Интернета вещей скоростью передачи данных. Подробнее о его преимуществах читайте в нашей статье.

 

 

прогноз на 2025 года от «Центр 2М»

Согласно ежегодному отчету американской транснациональной компании Cisco:

В России в среднем фиксированные широкополосные сети ускорятся к 2023 году в два раза, до 71,1 Мбит/с, Wi-Fi — с 23 до 43 Мбит/с, мобильные соединения — с 9,4 до 25,3 Мбит/с. Средняя скорость 5G достигнет 300,1 Мбит/с. Количество 5G-соединений составит 9,9 млн, их доля в числе всех мобильных соединений — 2,4%. К 2023 доля LPWA-соединений составит 22% всех мобильных соединений (против 4,7% в 2018).

Эксперты компании «Центр 2М» считают спрос на IoT в промышленности (Industrial Internet of Things) в 2020 и 2021 в России низким. Это объясняется не только распространением коронавирусной инфекции и последовавших за ней закрытий предприятий, но и высоким уровнем износа производственного фонда в стране (около шестидесяти процентов). Цифровизация замедляется из-за технологических проблем российского производства.

Предприятия с ограниченным бюджетом готовы пользоваться IIoT, чтобы снижать эксплуатационные издержки. Умные системы дистанционного управления позволяют экономить на кондиционировании и электроэнергии, снижают количество сбоев в сети — владельцам компаний приходится значительно реже сталкиваться с их последствиями. По прогнозу специалистов «Центр 2М», в скором времени на такие проекты будет приходится семьдесят процентов сегмента промышленного интернета вещей, другие тридцать отойдут мониторингу оборудования: диагностике и периодическому отслеживанию его состояния.

Наиболее активно IIoT внедряют крупные нефтегазовые и нефтехимические компании, металлургические, судостроительные, автомобилестроительные, авиастроительные компании, а также РЖД — у них промышленная автоматизация может достигать до 30%. На большинстве крупных предприятий уже реализованы и эксплуатируются АСУ ТП.

Следующим шагом к индустриальному интернету для этих предприятий является интеграция существующих автоматизированных АСУ ТП — то есть создание объединенной автоматизированной системы с возможностью удаленного управления всеми участками производства.

Перспективы развития Интернета вещей

CRN, спецвыпуск №6 (98), декабрь 2016 года

Индустриальный Интернет вещей – комплексные решения, на новом уровне объединяющие информационные процессы с производственными, – пока делает в нашей стране первые шаги. Какие отрасли сейчас «шагают впереди»? Что препятствует более широкому продвижению Интернета вещей и каковы ближайшие перспективы развития?

Концепция Интернета вещей (Internet of Things, IoT), о котором в последние годы так много говорят и от которого многого ждут, на самом деле не такая уж новая: она была сформулирована еще в 1999 г. как осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации (RFID) для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением.

В этом обзоре рассматривается индустриальный IoT, т. е. его применение в корпоративном сегменте, охватывающем отраслевые (вертикальные) рынки – отрасли промышленности, транспорт, сельское хозяйство, энергетика, городское хозяйство и др., а также межотраслевые. Потребительский (массовый) сегмент IoT, охватывающий различного рода персональные подключенные устройства, не затрагивается.

Строгого определения и единообразного толкования понятия «индустриальный IoT» среди экспертов и участников рынка нет, и вряд ли появится, а его содержание будет меняться с развитием технологий.

Так, IDC определяет IoT как сеть сетей, состоящих из уникально идентифицируемых объектов, способных взаимодействовать друг с другом без вмешательства человека, через IP-подключение. Ключевым здесь можно считать автономность устройств и их способность передавать данные самостоятельно, без участия человека – по этой причине в рынок IoT не включаются смартфоны и планшеты. При этом IDC формально не делает различий между IoT в целом и его индустриальным вариантом.

По мнению Андрея Тихонова, президента Российской ассоциации «Тайзен.ру», в условиях быстрого развития IoT, расширения его функционала для физических лиц, для бизнеса и государственных организаций три традиционных сегмента – B2B (т. е. индустриальный IoT), B2C и B2G – сегодня следует рассматривать как части одного и того же треугольника. Они абсолютно конвергентны, зачастую разворачиваются в одном и том же облаке, поэтому разбивать их искусственно и рассматривать по отдельности было бы ошибкой.

И все же. Индустриальный IoT – это, по сути, очередной этап в развитии промышленной автоматизации, связанный с повышением доступности и производительности вычислительных ресурсов и микроэлектронных компонентов, ростом возможностей передачи данных. Системы автоматизации различных уровней – АСУ ТП, ERP, PLM, MES и др. – будут интегрированы между собой внутри предприятия, а также с аналогичными системами вовне его. Такая интеграция приведет не просто к повышению эффективности бизнеса, но и к возникновению новых бизнес-моделей и рынков.

Внедрение IoT – одна из важнейших тенденций последнего времени, которая в ближайшие три-пять лет затронет почти все отрасли. Все большее число предприятий так или иначе проявляют интерес к индустриальному IoT, пока чаще всего с тем, чтобы просто узнать, посмотреть варианты использования, проработать возможный проект и т. д.

Так, по данным недавнего исследования IDC, 66% компаний дискретного производства активно рассматривают инициативы в области IoT, однако только 40% из них начали пилотные проекты. Среди компаний массового производства аналогичные показатели составляют 67 и 55%.

В разных отраслях продвижение IoT идет крайне неравномерно. По разным причинам.

Нильс Херцберг, старший вице-президент, соруководитель подразделения IoT компании SAP, связывает это, в частности, с разной длительностью цикла обновления продуктов: например, для смартфонов или носимых устройств инновационный цикл – два года, новое поколение автомобилей появляется каждые пять-восемь лет, промышленное оборудование живет в среднем 25 лет, гражданские самолеты – 30 лет, а военные иногда и 50. В новые технологии необходимо инвестировать средства, чтобы иметь возможность извлекать из подобных объектов данные.

Сейчас этот рынок только формируется. Прогнозов его развития много, и они сильно различаются в зависимости от трактовки понятия IoT и методологии.

По прогнозу компании Gartner, к 2020 г. IoT позволит экономить 1 трлн долл. в год на сокращении издержек на техническое обслуживание, сервис и расходные материалы.

Достоверно оценить объем российского рынка индустриального IoT не легче, если не труднее, чем мирового. Тем не менее аналитики такие оценки дают.

Так, IDC считает, что в 2015 г. общий объем рынка IoT в России составил 3,553 млрд долл. В структуре рынка (по классификации IDC) 7,6% пришлось на потребительский сегмент, 64,3% – на производственный, 8,4% – на государственный и 19,7% – на кросс-индустриальный. Таким образом, объем рынка индустриального IoT можно считать равным 3,283 млрд долл.

В текущем году совокупные инвестиции (включая затраты на оборудование, ПО, услуги и связь) в IoT составят более 4 млрд долл.  

В 2016–2020 гг., согласно ожиданиям экспертов IDC, российский рынок IoT (в целом) будет расти ежегодно в среднем на 21,3 % и к концу прогнозируемого периода достигнет 9 млрд долл.

В последние два года IoT в целом и индустриальный в частности стали в нашей стране «горячей» темой: масса публикаций, многочисленные, с энтузиазмом посещаемые конференции, создание разных ассоциаций, разговоры об IoT даже в верхних эшелонах власти и т. д.

Реальные внедрения технологий IoT в российских компаниях пока разрозненны. Крупнейшие проекты инициирует и продвигает государство. Самый яркий пример – это, пожалуй, система взимания платы с грузовиков «Платон».

Тем не менее, около 30% российских компаний, опрошенных IDC в середине 2015 г., высказали заинтересованность в IoT и подтвердили, что проводят с этими решениями пробные внедрения и эксперименты.

По сравнению с передовыми странами у России, как и ряда других развивающихся стран, в некоторых сферах есть большое преимущество – отсутствие унаследованных решений и оборудования, отмечает Нильс Херцберг. В то же время, учитывая возраст инфраструктуры, в частности, в госсекторе и в муниципалитетах, для развития IoT необходимы инвестиции в новое оборудование – «умные» счетчики электричества, воды и газа и т. п. Без этого «умные города» вряд ли появятся. Так что многое зависит от того, сколько средств будет в это вкладываться.

Структура экономики, доминирование государства во многих отраслях, низкий уровень конкуренции не стимулируют внедрение инноваций. Для большинства компаний, занятых в реальном секторе, характерна инертность в использовании новых технологий.

В области индустриального IoT мы находимся в самом начале пути, как, впрочем, и большинство стран мира. В лидерах США, Германия, Япония, но ситуация быстро меняется.

Большинство собеседников отмечают отставание России от передовых стран мира. Правда, небольшое и, возможно, частично связанное с традиционной закрытостью многих предприятий, особенно в госсекторе.

«Я вхожу в группу европейских индустриальных экспертов IBM, и этим летом мы обсуждали проекты и «пилоты» в 50 крупнейших компаниях Европы. Учитывая количество аналогичных «пилотов», стартующих в России, я считаю, что отставание – максимум один-два года», – говорит Алексей Аникин, руководитель практики управления активами, IBM в Центральной и Восточной Европе.

«Небольшое отставание есть», – соглашается Андрей Шолохов, генеральный директор компании PTC в России и СНГ, и оценивает его в два-три года. В то же время он отмечает существенный рост в последние полгода интереса к проектам «умного» производства и надеется, что в ближайшем будущем Россия будет активно наверстывать упущенное.

Отставание, к сожалению, заметно, полагает и Денис Савкин, руководитель Центра экспертизы «SAP СНГ» по решениям и технологиям, однако есть и области, где российские компании и организации могут похвастаться перед всем миром.

Но вот и другие мнения.

Это отставание очень сложно оценить по времени, ведь основная масса крупных предприятий у нас государственные или полугосударственные, рассуждает Андрей Пярин, старший менеджер департамента по работе с ключевыми клиентами компании Huawei в России. Хотя отдельные решения уже давно внедряются энтузиастами из продвинутого частного бизнеса, ни о какой массовости речи идти не может, пока это единичные кейсы.

Чтобы понять, насколько «фундаментально» страна отстает, продолжает он, стоит посмотреть на концепцию Индустрии 4.0. Она предполагает: 1) цифровую интеграцию вертикальных и горизонтальных процессов компании; 2) дополнение продуктов и услуг интеллектуальными модулями для удаленного взаимодействия; 3) цифровые решения и бизнес-модели. «В лучшем случае мы сейчас находимся на первом этапе, единицы прошли его и, думая о бизнес-моделях, стараются адаптировать/запустить новые цифровые продукты. Будем надеяться, к 2020 г. мы уже сможем говорить об IoT в России как тренде, сейчас же мы в самом начале пути», – говорит Андрей Пярин.

«В целом я оцениваю наше отставание от международных металлургических компаний минимум лет, наверное, в 10–15. Я думаю, что можно говорить вообще о промышленных компаниях, не только о металлургических. В России это особенно никому и не надо», – сказал Сергей Сулимов, член совета директоров Магнитогорского металлургического комбината, выступая на деловом форуме «IT-ЛИДЕР-2016», посвященном Интернету вещей.

Какие проекты в России реализованы, находятся в стадии реализации или хотя бы запланированы?

ГК Softline. По словам Алексея Стрельникова, руководителя отдела отраслевых решений, у компании есть запланированные проекты для энергетического сектора, в основном касающиеся обеспечения производственной безопасности. Например, комплексная система, которая решает широкий спектр задач – от наблюдения за тем, есть ли в цеху рабочие, до определения предпосылок к возникновению внештатных ситуаций (задымление, изменение освещенности конкретного участка помещения, увеличение концентрации того или иного газа и т. д.).

Внедрение IoT, как и большинства значительных инноваций, неизбежно наталкивается на трудности. У потенциальных заказчиков немало сомнений – в эффективности таких решений, их безопасности, в надежности компаний-поставщиков и интеграторов и др. Должно пройти время, появиться убедительные примеры успешных проектов, чтобы эти сомнения рассеялись.

В чем же состоят, по мнению наших респондентов, основные препятствия для продвижения IoT на российские предприятия?

• Цифровая незрелость.
• Отсутствие единых стандартов.
• Проблемы с финансированием.
• Безопасность.
• Сопротивление пользователей.

Следует ли в России опираться на те или иные международные стандарты или нужно создавать свои? Похоже, в рамках взятого в последние годы курса на импортозамещение и цифровой суверенитет ответ предрешен.

В октябре Рабочая группа при помощнике президента Игоре Щеголеве подготовила проект дорожной карты «Интернет+Город». Предполагается разработать российские открытые стандарты для устройств IoT и их криптографической защиты, начать выпуск соответствующих чипов и освободить частотный диапазон. Реализация большинства мероприятий намечена на 2017 г, отдельных – на 2018 г.

Некоторые участники рынка видят потенциальные опасности такого подхода.

«Компании внедряют IoT на базе международных стандартов и с использованием в том числе иностранного оборудования. Есть риск, что собственный российский стандарт и регламент использования IoT могут ограничить применение и/или расширение уже созданных систем», – считает Алексей Стрельников, руководитель отдела отраслевых решений ГК Softline.

По данным IDC, флагманами использования IoT в России модно считать три направления – промышленность, транспорт и энергетику, на которые в сумме приходится более 50% общего объема этого рынка. За ними следует госсектор, инвестирующий в реализацию «умных городов».

Больше всего средств идет на решение следующих задач:

• управление производством – удаленный анализ состояния производственного оборудования, контроль, диагностика и управление производственными операциями;
• мониторинг транспорта – интеллектуальные транспортные системы, осуществляющие мониторинг местоположения, маршрутов, условий перевозки в реальном времени с помощью беспроводных каналов связи;
• интеллектуальные энергосистемы (Smart Grid) – системы, служащие для повышения эффективности, безопасности и надежности энергоснабжения и основанные на активном децентрализованном взаимодействии между различными элементами сети в реальном времени.

Следующее развитие Интернета. Интернет вещей

Интернет вещей означает, что все будет соединено

Итак, надвигается следующая фаза Интернета: мир сетевых умных устройств, которые оборудованы датчиками и радиочастотной идентификацией, связанные с Интернетом, делящиеся информацией друг с другом без человеческого вмешательства. Система, известная как Интернет вещей (Internet of Things, IoT), свяжет приблизительно 50 миллиардов машин и устройств к 2020 году, предсказывает футурист Циско Системс Дейв Эванс.

В некоторой степени Интернет вещей уже есть, он используется в автомобилях, транспорте, утилизации и индустрии наблюдения. Например, несколько моделей автомобилей контролируют их внутренние функции и сообщают его владельцам о необходимом обслуживании. Дома в Вашингтоне и частично Мэриленда восстановили свое электроснабжение уже через два дня после урагана Сэнди благодаря сигналам «нет электропитания», посылаемым их умными датчиками в центр контроля.

Но эти приложения – только мелочёвка из того, что вообще возможно. «Объединение датчиков и сенсоров с облаком будет одной областью, что определит развитие отраслей промышленности IoT», – говорит старший член IEEE Олег Логвинов, директор развития рынка в отделе преобразования промышленной мощности в STMicroelectronics, Пискатэвэй, Нью-Джерси. Он работает в совете директоров Ассоциации стандартов IEEE и его корпоративная консультативная группа находится среди лидеров усилий IEEE по стандартам IoT. «Распространяющаяся возможность соединения и распределенное управление IoT будет играть все более и более важную роль в нашей повседневной жизни», – говорит Логвинов. – «А стандарты являются ключом к успеху IoT».

Основная технология, интерфейсы, и даже процедуры для инициализации устройств, недавно примененных к IoT, приведет к новым стандартам, развитие которых потребует обширных промышленных партнерств. IEEE начал формировать отношения с китайской Ассоциацией по стандартами коммуникаций (CCSA) и подобными группами, и проводит конференции и семинары во всем мире, чтобы обсудить с промышленностью системы, инфраструктуру, приложения и стандарты, которые необходимы.

ИНФОРМАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

Глобальное сотрудничество уже привело к одному IoT-связанному стандарту – IEEE 1888, который был запущен в Китае компаниями, университетами и другими организациями, которые хотели повысить национальную энергоэффективность. Выпущенный в марте 2011 года, Стандарт IEEE 1888 универсального протокола контроля зеленой сети помогает большим коммерческим зданиям тратить меньше энергии благодаря дистанционному наблюдению, управлению и обслуживанию с использованием датчиков и мониторов наблюдения. Это первый корпоративный проект стандартов по усилению информационных и коммуникационных технологий по экономии энергии.

«Никакая яркая экосистема не может быть построена без достигнутой способности к взаимодействию на многих уровнях. И способность к взаимодействию не возможна без стандартов, для которого IEEE – это прекрасная платформа для IoT-связанного сотрудничества», – говорит Логвинов.

IEEE был партнером CCSA в июне, чтобы провести семинар стандартов IoT в Пекине. Эта страна была естественным выбором потому что китайский Премьер-министр Вен Джибао выбрал Интернет вещей как одну из семи появляющихся национальных стратегических отраслей промышленности. Китай планирует инвестировать пять миллиардов юаней (800 миллионов долларов США) в промышленность IoT к 2015 году.

«У Интернета вещей есть способность быть трансформирующей силой, положительно воздействуя на жизни миллионов людей во всем мире», – говорит Бингмей Ву, представитель генерального секретаря CCSA.

Семинар собрал ведущих глобальных экспертов по промышленности, ищущих способы достигнуть общей архитектуры Интернета вещей. Представители работали рука об руку с Китай-телекомом, Китайской Академией Телекоммуникационных исследований (CATR), IBM, Сименс и STMicroelectronics. Тематика, кроме текущих усилий по стандартам, включала конвергентные сети и связь машина-машина (M2M). Кстати говоря, в 2011 году у Китая был наибольший рынок M2M в мире.

«Стандартизация на общей архитектуре сможет гарантировать способность к взаимодействию, совместимости и надежности, позволяя IoT действительно стать агентом изменения для длительного продвижения технологии», – говорит Мэри Линн Нильсон, директор корпоративных программ IEEE-SA. – «Облегчая открытый диалог среди ключевых стейкхолдеров, Пекинский семинар помогает продвинуть процесс вперед, заставляя нас как можно быстрее сделать Интернет вещей реальностью».

Ю Цяохуй, главный инженер CATR, которая является частью Министерства промышленных и информационных технологий, сообщил на семинаре, что Интернет вещей в Китае используется главным образом для безопасности пищи и в сталелитейном, нефтехимическом и автомобильном производстве. Например, Министерства торговли и финансов страны совместно разработали системы отслеживания и трекинга с использованием радиочастотной идентификации RFID и штриховых кодов, чтобы гарантировать безопасность пищевых продуктов для мяса и овощей в 20 городах. Другие отрасли промышленности развивают приложения IoT для таких задач, как управление цепями поставок, улучшения производственных процессов и управления потреблением энергии.

Как говорит Ю Цяохуй, более чем 40 китайских муниципалитетов намереваются построить так называемые умные города на основе приложений IoT, чтобы сделать инфраструктуру и сопутствующие услуги, такие как образование, здравоохранение, общественная безопасность, транспортировка и утилизация более связанными и эффективными.

«IoT будет ключом для умно-городского строительства, а развитие умных городов обеспечит прикладной рынок для IoT», – сказал он.

В прошлом ноябре Ассоциация стандартов IEEE проводила однодневный семинар по IoT в Милане, Италия, который включал публичные обсуждения и на котором демонстрировалось множество IoT-связанных продуктов. Семинар попытался идентифицировать возможности сотрудничества и лакуны в стандартизации, связанные с IoT, способствовать росту рынков промышленности IoT, усилить ценность и платформу IEEE для того, чтобы развить всеотраслевой консенсус IoT, и помочь промышленности создать экосистему IoT.

Представители промышленности приехали из компаний, которые включали ABI Research, Bouygues Telecom, Ericsson, SIM Alliance и STMicroelectronics. Темы заседаний: «IoT в домашнем хозяйстве, зданиях и городах: точка зрения телекоммуникационной и строительной компании», «Ключевые тенденции в умных домах: Как телекоммуникационные компании, кабельные операторы, мусорщики и секьюрити-бабушки приближаются к рынку», и «Системы безопасности в IoT для конечного пользователя». «Ericsson и STMicroelectronics продемонстрировали базовый подход к однотипной связи устройств IoT к услугам облака», – указывает Логвинов. – «Это альтернатива текущей практике, которая в основном представляет собой «вертикальное решение», что означает «одно устройство – одно применение». Он говорит, что «В этом новом подходе независимые от приложений инструменты учитывают логическую возможность соединения «многих ко многим», и приложения, разделяющие единый подход к взаимодействию с устройствами могут быть легко использованы в новых приложениях».

Он добавляет: «Любое устройство может быть независимым приложением, если есть объединенная структура доступа устройств. Это то, где стандартизация может играть существенную роль».

Интернет вещей обещает много преимуществ, но он также создает новые проблемы.

ПРОБЛЕМЫ

Логвинов отмечает, что Интернет вещей будет невозможен без возможности надежного дешевого соединения, включая соединения между гейтами и облаком. Другая проблема — безопасность. Так как большинство вещей связано, он говорит, то кибератаки будут более мощными.

Частная жизнь пользователей – это другой повод для беспокойства, добавляет Логвинов: «Поскольку мы посылаем все больше наших персональных данных на IoT и облако, и не только информацию с кредитной карты, но также и образцы потребления энергии и локализации информации – проблемы, связанные с защитой этой информации, будут влиять на развитие систем IoT и их архитектуры».

Но не стоит волноваться, полагает Логвинов, ибо все проблемы могут быть решены. «Комбинация конференций, публикаций, семинаров и открытый процесс сотрудничества будет платформой, которая позволит промышленности ответить на вызовы рынка Интернета вещей».

Писала Катя Прец 7 января 2013

Развитие «Интернета вещей»: проблемы и их решения

Темпы развития и внедрения «Интернета вещей» (Internet of Things — IoT) уже похожи на шторм, но скоро эта тенденция перейдет просто в ураган [1]. Предполагается, что повсеместно и постоянно будут подключены более 30 млрд «вещей», или «умных» объектов, строительных блоков для IoT. Приложения IoT в таких сферах, как «умные» дома и здравоохранение, уже завоевывают популярность на потребительском рынке, а в Южной Корее близок к завершению целый «умный» город, и это лишь начало. Постоянный прогресс в технологиях, позволяющих внедрение IoT, не уступает волне новых и невообразимых прежде приложений для потребительского и корпоративного рынков. В то же самое время мы наблюдаем и бурное развитие программного обеспечения, сервисов, оборудования и связи. Для того чтобы в полной мере использовать эти достижения, разработчикам IoT-устройств, их производителям и компаниям, занятым внедрением IoT на уровне систем, нужно четкое понимание и видение всех сложностей на пути проектирования и интеграции. Только так можно идти в ногу со временем и только это позволит им быстро и, главное, успешно разрабатывать и развертывать IoT-устройства.

 

Вступление

Термин «Интернет вещей» придумал Кевин Эштон (Kevin Ashton) в 1999 году при обсуждении приложений для RFID-меток (RFID — Radio Frequency Identification, технология радиочастотной идентификации). Благодаря простому отслеживанию и подсчету объектов с RFID, «Интернет вещей» стал популярным с помощью технологий межмашинного взаимодействия M2M (M2M — Machine-to-Machine, общее название технологий, которые позволяют машинам обмениваться информацией между собой или же передавать ее в одностороннем порядке). Далее в игру вступили так называемые большие данные (Big Data — общее название для структурированных и неструктурированных данных огромных объемов, которые эффективно обрабатываются с помощью масштабируемых программных инструментов) и машинное обучение. Все это в совокупности позволило реализовать такие приложения, как «умное» здание и сети электроснабжения, интеллектуальные транспортные системы и «умные» предприятия.

Устройства IoT на конечных узлах (на периферии или границах сети) подключаются к облаку или серверу для их интеллектуальной обработки и последующей аналитики. Одни решения подсоединяются напрямую, другие — через шлюзы, как показано на рис. 1. Шлюзы объединяют трафик из энергоэффективной сети дальнего радиуса действия LPWAN в локальные и глобальные сети с большей пропускной способностью. Как правило, они содержат более мощные источники питания и значительные вычислительные ресурсы, чем конечные узлы. Краевые или туманные приложения, действующие через шлюзы, обрабатывают информацию от датчиков и исполнительных механизмов как облачных, так и конечных узлов. Конечные узлы часто рассчитаны на длительное время автономной работы, что требует эффективного использования встраиваемых компьютеров и радиопередающих устройств. Интеллектуальные пороговые триггеры в шлюзах делают трафик более эффективным, передавая полезную информацию центральным облачным серверам. Шлюзы взаимодействуют с облаком и конечными узлами через разнообразное сочетание беспроводных технологий, как сотовых, так и не сотовых. С этой целью, для удовлетворения различных потребностей приложений в зависимости от зоны покрытия, времени задержки, пропускной способности, энергоэффективности и стоимости, разработчикам доступен целый ряд радиоинтерфейсов [4], различных по характеристикам и возможностям.

Рис. 1. Доступ к облаку обеспечивается через различные шлюзы по самым разнообразным путям

Однако широкое масштабирование гетерогенного сочетания технологий беспроводной связи создает такие проблемы, как функциональная несовместимость и помехи, которые необходимо учитывать при проектировании и разработке устройств IoT. Кроме того, при проектировании системы, помимо выполнения требований по ее соответствию сети и стандартам беспроводной связи, необходимо учитывать такие аспекты, как энергопотребление и срок службы батарей. От устройств IoT часто ожидают, что они будут работать без вмешательства персонала в течение многих лет.

 

Проблемы в самом «Интернете вещей»

Резкое увеличение количества и плотности устройств IoT, развернутых для приложений и связанных с ними сервисов, порождает множество проблем, которые для обеспечения успешной реализации конечного проекта необходимо решать, не дожидаясь последствий. В этой статье обсуждаются конкретные проблемы, которые возникают вследствие природы устройств «Интернета вещей» и с которыми сталкиваются разработчики, изготовители и компании, занятые их внедрением.

Более высокий, чем обычно, уровень интеграции цепей и компонентов

Последние достиженияв технологии интегральных микросхем со смешанными сигналами, стали ключевым фактором поддержки устройств IoT. При этом меньшее количество компонентов позволяет получить и меньшие по размерам печатные платы и, таким образом, переходить к уровню носимой (буквально: нательной) электроники. Кроме того, благодаря большей интеграции достигается снижение общих затрат (себестоимости и цены) и энергопотребления, но, что немаловажно, одновременно мы имеем и повышение производительности. Однако интеграция разнородных по своей природе сигналов может привести и к новым трудностям и проблемам при проектировании IoT-устройств.

Современные микросхемы со смешанными сигналами сочетают цифровые, аналоговые и радиочастотные функции на одном кристалле. Системы на кристалле (Systems on chip — SoC) объединяют отдельные компоненты системы на одной подложке. Кроме того, во многих приложениях IoT используются и беспроводные микроконтроллеры с низким энергопотреблением и встроенными интерфейсами беспроводной связи, схемами обработки сигналов датчиков и выработки команд управления.

Еще один важный момент — интегрированные в печатную плату антенны. Они часто применяются для замены не столь эффективных чиповых или эффективных, но габаритных внешних антенн. Как правило, антенны, выполненные на печатных платах, предназначены для носимых и компактных недорогих устройств, таких как, например, «умные» часы [2].

Но здесь мы сталкиваемся с другой проблемой. В связи с тем что в устройствах все чаще используются печатные антенны, причем обычно это несколько антенн и несколько приемо­передатчиков, становится все более сложным, но и более важным моделировать и измерять характеристики антенны и собственные помехи в различных реальных условиях эксплуатации. При этом необходимо оценивать соответствие каждой такой антенны рабочему частотному диапазону, оценивать ее эффективность (КПД) и диаграмму излучения и разрабатывать высокоэффективные и устойчивые схемы приемника. Часто все это требуется выполнять с учетом влияния стен, монтажных конструкций или, в случае носимых устройств, влияния одежды и тела человека.

В связи с постоянным увеличением сложности устройств следует более полно оценить электрические, тепловые и механические характеристики. Это делается с учетом того, что они могут повлиять на производительность и надежность других подсистем устройства. Для решения данной проблемы понадобятся инструменты проектирования и моделирования, которые поддерживают точный и бесперебойный анализ совместного моделирования в нескольких сферах и технологиях — от компонентов до системного уровня. Только такой подход поможет добиться успеха и дать глубокое представление о конструкции устройства в реальной среде его эксплуатации.

Программное обеспечение Electronic Design Automation (EDA) от Keysight EEsof решает проблемы, возникающие при проектировании систем, схем и устройств физических уровней, предлагая решения для полного процесса проектирования, как это показано на рис. 2. Используя процессы проектирования, построенные на этих системах, компонентах и инструментах для физического уровня, инженеры-разработчики могут не только быстрее создавать продукты, но и находить для них наилучшие решения. Кроме того, программное обеспечение EDA от компании Keysight полностью совместимо с ее контрольно-измерительным оборудованием, предлагая разработчикам комплексное решение на всем пути создания конечного продукта — от проектирования до тестирования на подтверждение его соответствия (валидации) требованиям стандартов.

Рис. 2. Программное обеспечение компании Keysight для проектирования предоставляет инженерам полный цикл разработки проекта от начала проектирования до тестирования на подтверждение соответствия (валидации)

В начале процесса разработки новый продукт может быть смоделирован с помощью программного обеспечения для проектирования на системном уровне SystemVue, специализированной среды EDA для проектирования на уровне ESL (ESL — electronic system level, проектирование беспроводных электронных устройств на системном уровне). Как видно на рис. 3, ПО SystemVue позволяет системным архитекторам и разработчикам алгоритмов внедрять системы беспроводной связи на физическом (PHY) уровне, что имеет уникальную ценность для разработчиков радиочастотных устройств, цифровых сигнальных процессоров (DSP) и вентильных программируемых матриц (Field Programmable Gate Array, FPGA — программируемая пользователем вентильная матрица) или заказных специализированных интегральных схем (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC). Программное обеспечение SystemVue также содержит виртуальные инструменты для измерения, которые в ходе симуляции можно подключать к различным узлам системы для прогнозирования ее производительности.

Рис. 3. Программное обеспечение SystemVue — ядро для междоменной среды разработки

Поскольку рано или поздно проект переходит от моделирования к реализации, в моделировании модели могут быть заменены на фактические модули конечного устройства. В этом случае виртуальные инструменты заменяют реальные измерения или встроенное аппаратное обеспечение, что позволяет разработчикам сравнивать моделируемую и фактически измеренную, как сейчас принято говорить, производительность. Для большей наглядности симуляция может использоваться для интерполяции и экстра­поляции сигналов в местах, недоступных для измерительных зондов. Для обеспечения непрерывности от проектирования до валидации прототипа компания Keysight предлагает широкий выбор лабораторного испытательного оборудования — от настольного до модульного и портативного.

Энергоэффективность и срок службы батареи

Одиночные устройства, такие как датчики, часто работают от встроенных батарей и, естественно, имеют ограниченный запас энергии. В сетях с крупномасштабным развертыванием сенсорных узлов или медицинских имплантатов срок службы этих устройств должен составлять месяцы или годы. В некоторых условиях эксплуатации частая замена батарей становится дорогостоящей и нецелесообразной, а подчас и просто невозможной. Поэтому в целях экономии энергии устройства (например, сенсорные узлы) обычно функционируют с очень коротким рабочим циклом и большее время находятся в основном в режиме ожидания или в спящем режиме, активируясь лишь при необходимости или в соответствии с расписанием.

В высокопроизводительных устройствах и шлюзах на процессор, дисплей и беспроводные модули приходится большая часть общего энергопотребления. Дело в том, что эти устройства оснащены несколькими беспроводными интерфейсами, и чаще всего они, для выполнения более сложных задач обработки, должны находиться в активном режиме. Чтобы правильно оценить энергопотребление этих устройств, необходимо надлежащим образом рассмотреть управление питанием и учесть сложное взаимодействие различных компонентов и модулей, как это показано на рис. 4.

Рис. 4. Типичные компоненты шлюза/датчика IoT, например термостат нагревателя, дымовой сигнализации, охранной сигнализации или шлюз счетчика учета потребления (электроэнергии, воды, тепла)

Для того чтобы оптимизировать срок службы батареи, важно знать текущие условия ее эксплуатации и продолжительность каждого режима работы IoT-устройства. Количество потребляемой электроэнергии определяет срок службы батареи. Для его прогнозирования необходимо знать эффективность и результат каждого типа измерения датчиком или, если это актуатор, действия, говоря в общем — активности. Измерение тока может быть единственным доступным хорошим и приемлемым способом определения продолжительности определенного события обработки или действия. Ключевой проблемой здесь является необходимость измерения тока в широком динамическом диапазоне — менее чем от микроампер в спящем режиме до сотен миллиампер в активном режиме. При этом и разработчику системы, и ее интегратору требуется анализ разряда батареи с непрерывным (так называемым бесшовным) диапазоном измерения тока. Это требуется для захвата максимального (пикового) потребления, причем при минимальных рабочих циклах, и оценки низких средних значений.

В итоге все это применяется при моделировании условий функционирования сети. Независимо от того, используется настоящая батарея или источник питания, разработчик должен убедиться, что устройство подключено к питанию должным образом. Это нужно, чтобы результаты разряда батареи были характерны для устройства, когда оно фактически действует в реальных условиях.

Здесь необходимо учитывать еще один момент. Благодаря таким достижениям, как сбор свободной энергии (energy harvesting — процесс, с помощью которого энергия извлекается из внешних источников, например электромагнитного излучения, тепла, вибрации, света и пр.), новые технологии батарей и конструкции с низким энергопотреблением, срок службы батареи продлевается. Применение ячеек меньшего размера, узких полос пропускания и сетей связи с низким энергопотреблением также помогает снизить энергетические ограничения. Для того чтобы достичь заданного срока службы и решить проблемы тепла, необходимо проводить систематический энергетический анализ. Это помогает поддерживать хорошее управление для достижения высокой аппаратной и программной производительности устройства. Сказанное особенно важно в реальной работе, где условия окружающей среды и поведение сети могут значительно сократить срок службы IoT-устройства.

Двухквадрантные измерительные источники питания (Source Measure Unit, SMU — вид измерительных приборов, использующих одновременно прецизионные источники тока и напряжения) N6781A и N6786A специально разработаны компанией Keysight для анализа разряда батареи беспроводных устройств [9,  10, 11]. Измерительный источник питания N6781A обеспечивает высокую точность измерений при низком токе с напряжением до 20 В и током до 3 А при выходной мощности 20 Вт. А измерительный источник питания N6786A подходит для устройств с более высокой мощностью, таких как новейшие смартфоны/фаблеты (гаджет, сочетающий функции смартфона и планшетного компьютера), планшеты и ноутбуки, с напряжением до 20 В и током до 8 А при выходной мощности 80 Вт.

Наиболее важной особенностью измерительных источников питания является их плавный диапазон измерений, который охватывает более семи декад, что весьма полезно, поскольку позволяет проводить точные измерения динамического потребления тока (рис. 5). Они также имеют настраиваемые характеристики для эмуляции батареи, что обеспечивает результаты моделирования поведения устройств, сравнимые с их функционированием от реальной батареи. Кроме того, они имеют режим работы амперметра с нулевой нагрузкой и регистрацию данных вольтметра для выполнения проверки при разряде с реальной батареей, когда это необходимо. Быстрый отклик с незначительным переходным процессом сводит к минимуму падение напряжения при импульсном потреблении тока, расходуемого беспроводными устройствами, а частота дискретизации, равная 200 кГц, обеспечивает детальное понимание поведения источника питания при измерениях.

Рис. 5. Плавный переход между диапазонами измерения при использовании измерительных источников питания компании Keysight позволяет отслеживать уровни динамического изменения тока в режиме реального времени и применять наиболее оптимальный диапазон измерения для данного уровня тока и напряжения

Целостность сигналов и целостность питания

Проблему целостности передачи сигналов (Signal Integrity, SI — наличие достаточных для безошибочной передачи качественных характеристик электрического сигнала) можно разделить на четыре группы проблем:

1. Проблемы, связанные только с сетью передачи данных.
2. Проблемы связи между несколькими сетями.
3. Проблемы, связанные с путями подачи питания и заземления в распределительной сети электропитания (power distribution network, PDN).
4. Электромагнитные помехи (ЭМП), из которых мы имеем сопутствующую проблему — электромагнитную совместимость (ЭМС) [3, 8].

Методы минимизации проблем целостности передачи сигналов предусматривают поддержание контролируемых импедансов в местах межсоединений, уделяют особое внимание расстоянию между трассами для минимизации взаимной индуктивной или емкостной связи (они приводят к перекрестным помехам), предполагают коррекцию, организацию близких к идеальным путей возврата тока, минимизацию импеданса PDN и, естественно, обеспечение хорошего заземления и экранирования.

По мере развития полупроводниковой технологии и получения транзисторов с меньшей площадью затвора или длиной канала и, соответственно, с более быстрым переключением время нарастания и спада фронтов сигнала уменьшается, а тактовые частоты увеличиваются, что делает проблемы целостности передачи сигналов неизбежными. Тут утешает лишь то, что в цепях с низким энергопотреблением в совокупности проблем целостности сигналов не столь заметны негативные влияния от перекрестных помех.

Обеспечение целостности питания (Power Integrity, PI) подразумевает анализ того, насколько эффективно в данной системе энергия преобразуется и подается от источника к нагрузке, а в общем понимании — это анализ, направленный на то, чтобы проверить, соблюдаются ли требуемые напряжение и ток от источника к месту назначения. Питание в рассматриваемой нами сфере техники, как уже было сказано, подается через распределительную сеть электропитания PDN, которая состоит из пассивных компонентов и соединений, неизбежных на пути передачи энергии от источника питания к нагрузке. С переходом на маломощную электронику уровни напряжения постоянного тока и допуски были уменьшены. В некоторых случаях допуски на уровни напряжения сократились с ±5 до ±1%. Пульсация, шумы, помехи и переходные процессы на этих низковольтных шинах могут отрицательно повлиять на передачу тактовой частоты, поддерживающей синхронизацию сигналов, и передачу данных. Для обеспечения чистоты линий электропередачи необходимо проверить качество и целостность линий питания. Задача состоит в том, чтобы можно было измерять все более и более быстрые сигналы переменного тока, идущие поверх сигналов от источников напряжения постоянного тока.

С расширенными функциональными возможностями, более высокой плотностью размещения, более высокой скоростью и более низкой мощностью электроники проблемы обеспечения целостности сигналов и целостности питания становятся все более распространенными и весомыми. Использование инструментов системного моделирования и симуляции для прогнозирования производительности, дополненных инструментами измерения для оценки реализаций, позволяет командам разработчиков снизить как риски проектирования, так и время выхода конечного продукта на рынок.

Существует широкий спектр измерительных инструментов, доступных для проверки и корреляции при моделировании и предназначенных для оценки целостности сигнала и целостности питания и сравнения полученных результатов с фактическими измерениями. Например, для проверки приемника можно использовать тестовую установку на основе векторного анализатора цепей серии ENA с функцией рефлектометра кабельных линий (time-domain reflectometry, TDR — измерение коэффициента отражения методом совмещения прямого и отраженного испытательных сигналов), осциллографы Infiniium и измеритель коэффициента битовых ошибок (Bit Error Ratio Test, BERT). Для повышения качественных показателей измерений с помощью этих инструментов служит вспомогательное программное обеспечение.

Для измерений на физическом уровне предназначено программное обеспечение Physical Layer Test System (PLTS) [12], специально созданное для оценки целостности сигналов в межсоединениях. Оно работает с векторными анализаторами типов PNA, ENA и PXI, а также с TDR-осциллографами. PLTS помогает пользователям в настройке и калибровке оборудования и контролирует сбор данных, а также обеспечивает создание встроенной модели для автоматического удаления лишних элементов, что позволяет инженерам исследовать только интересующий их компонент. Благодаря тому что тестирование на соответствие осуществляется одним нажатием кнопки, эта система достаточно проста в эксплуатации.

Гетерогенное сочетание беспроводных технологий и многопротокольных устройств

Для того чтобы удовлетворить разнообразные потребности приложений IoT, появилось множество беспроводных технологий и стандартов [1, 4, 5, 6, 7]. Это разнообразие сетевых технологий предоставило возможность поддерживать самые разные приложения, начиная от простых датчиков с питанием от батареи и заканчивая высокопроизводительными критически важными сервисами для автономных автомобилей. На рис. 1 показаны устройства, в частности смартфон, поддерживающие сотовые и не сотовые радиоинтерфейсы, такие как NFC, Wi-Fi, Bluetooth и LTE. Однако тот факт, что существует так много стандартов, доступных для IoT, уже само по себе представляет проблему измерения. Используемые стандарты содержат много разных физических уровней, каждый из которых имеет свои уникальные требования к радио­частотным испытаниям. Ситуация усугубляется тем, что каждый физический уровень может потенциально поддерживать, кроме основной, еще несколько типов модуляции.

Поскольку все большее число устройств поддерживают одновременно несколько стандартов, их тестирование превращается во все более сложную задачу. Известно, что каждый стандарт (или протокол) имеет свой набор требований и, соответственно, проблем тестирования. Разработчики также должны убедиться, что устройства хорошо взаимодействуют между собой и могут одновременно обрабатывать несколько стандартов. Тем не менее испытательное оборудование может быть весьма дорогостоящим, когда для каждого отдельного стандарта требуется отдельный прибор. Более рентабельный подход состоит в том, чтобы иметь единый инструмент, способный тестировать все необходимые стандарты и поддерживать добавление новых стандартов по мере их появления.

Для тех, кто разрабатывает устройства IoT и ищет решения для поддержки беспроводных форматов не только на сегодня, но и на завтра, компания Keysight предлагает целый ряд аппаратных платформ, а именно настольные, модульные и однокамерные тестеры (рис. 6). Эти продукты дополняются программным обеспечением, которое предоставляет более широкие возможности и понимание результатов измерений. Преимущество решений Keysight заключается в том, что используемые компанией общие научные подходы к измерениям обеспечивают согласованные и сопоставимые результаты измерений на протяжении всего жизненного цикла продукта, от этапа исследований и разработки до его серийного производства.

Рис. 6. Научный подход компании Keysight в области настольного, модульного и беспроводного тестирования. Аппаратные средства (вверху) дополняет программное обеспечение (внизу), обеспечивая более широкие возможности и понимание измерений

В качестве альтернативы интегрированным тестовым наборам некоторые малые и средние производители для таких реализаций, как ASK/FSK могут выбрать экономически эффективные решения [13, 14, 15, 16] и самые дешевые для Bluetooth и ZigBee. В качестве экономически эффективного варианта для тестирования недорогих устройств и модулей может использоваться базовый анализатор спектра (Basic Spectrum Analyzer, BSA) N9320B/N9322C. Он идеально подходит для исследований, разработок и производства бытовой электроники, а также для ремонта, и может применяться как учебное оборудование в лабораториях университетов и колледжей. Кстати, данное оборудование предназначено и для мониторинга спектра общего назначения.

Анализ спектра в реальном времени бывает нужен для решения целого ряда проблем, включая устранение падения производительности в реальных условиях и захват мешающих сигналов (преднамеренных или непреднамеренных), которые могут присутствовать и влиять на производительность, даже если они очень коротки по продолжительности. Возможности анализа можно улучшить с помощью опции на анализаторах сигналов серий UXA, PXA и MXA. Опция анализатора спектра в реальном времени (Real-Time Spectrum Analyzer, RTSA) [17, 18] позволяет обнаруживать сигналы длительностью лишь 3,33 нс и сканировать полосу пропускания в реальном времени с частотой до 510 МГц с анализом сигналов в реальном времени, а с использованием внешнего микширования диапазон увеличивается и до терагерцевой частоты. Эффективный запуск позволяет инженерам сосредоточиться на интересующем сигнале в сложных сигнальных средах и даже видеть небольшие сигналы на фоне присутствующих сигналов большого уровня.

Взаимное влияние (совместимость), соответствие требованиям и согласованность

При высокой плотности передачи сигналов подключенных устройств «Интернета вещей», в случае использования беспроводных технологий, работающих на одних и тех же полосах частот, могут появляться взаимные помехи в совмещенном и соседнем каналах. Так, в целях экономии все большее число IoT-устройств использует не требующий лицензирования ISM-диапазон (ISM — Industrial, Scientific and Medical, выделенные частоты устройств малой мощности промышленной, научной и медицинской сферы). В результате диапазон 2,4 ГГц, который, кроме ISM, используется беспроводными телефонами, беспроводными видеокамерами, микроволновыми печами и носимыми устройствами, становится довольно-таки насыщенным. Вот почему здесь крайне важно тщательно протестировать IoT-устройства. Это необходимо для того, чтобы убедиться в их соответствии сетевым требованиям и нормативным стандартам, а также в способности работать в данной среде с большим числом сигналов. Такое тестирование предполагает проверку не только на соответствие стандартам, но и на совместимость — возможность одновременно функционировать в определенной среде с другими устройствами, не создавая им помех и не блокируясь от их воздействия. Кроме того, анализ спектра в реальном времени позволяет обнаруживать и захватывать спектральную среду, что представляется ценным способом выявления изменяющихся во времени источников помех.

Еще одна проблема связана с большим количеством IoT-устройств, работающих одновременно и в непосредственной близости друг от друга, — это электромагнитные помехи (ЭМП), которые приводят нас к проблеме электромагнитной совместимости (ЭМС) [8]. Существует четыре основных типа испытаний на электромагнитную совместимость: испытания на собственное излучение и кондуктивные (наведенные) помехи, а также испытания на устойчивость к внешнему излучению и помехам, наведенным внешним источником. Проще говоря, первое направлено на то, чтобы избежать создания нежелательного излучения, а второе направлено на гарантирование устойчивости к нежелательным внешним помехам. Для проведения сертификационных измерений соответствия требуются решения, отвечающие регламентам конкретного стандарта.

Вопросы электромагнитных помех (ЭМП) и, как следствие, электромагнитной совместимости (ЭМС) чрезвычайно сложны и требуют самого внимательного подхода уже на ранних стадиях проектирования [8]. C этой целью уже в начале цикла разработки для моделирования излучений электронных схем и компонентов можно использовать программное обеспечение Keysight EDA EMPro. Расчетные результаты помогают определить, находятся ли выбросы в пределах уровней, определенных общими стандартами ЭМС, такими как CISPR, FCC Part 15 и MIL-STD-461G. Моделирование позволит дизайнерам оценить уровни выбросов еще до разработки аппаратного обеспечения.

Чтобы избежать дорогостоящих задержек при выполнении проекта из-за его несоответствия требованиям ЭМС, команды разработчиков проводят предварительное тестирование на соответствие требованиям для своих новых проектов. Это помогает идентифицировать проблемы ЭМП и ЭМС на максимально ранних стадиях и принять превентивные меры [20], а в случае выявленного несоответствия должным образом исправить ситуацию [21]. Приложение для измерения электромагнитных помех — это ПО для испытаний на электромагнитную совместимость N/W6141A для анализаторов сигнала серии X (PXA/MXA/EXA/CXA). С помощью широкого набора инструментов сбора и анализа данных, ориентированных на ЭМС, программное обеспечение облегчает проведение испытаний на соответствие этим важным требованиям.

Успех тестирования на соответствие ЭМС зависит от быстрого и эффективного перемещения продуктов через очередь испытаний. Полное, совместимое со стандартами тестирование может проводиться согласно CISPR [19] и MIL-STD [19] с помощью обновляемого приемника электромагнитных помех N9038A MXE, выполняющего измерения в диапазоне частот 3–44 ГГц. В качестве комплексного решения для тестирования электромагнитных помех партнеры Keysight Solutions предоставляют единую точку контакта для объединения MXE с камерами, антеннами, программным обеспечением, интеграцией с добавленной стоимостью, пробниками и многим другим. На рис. 7 показана тестовая установка для измерений излучаемых электромагнитных помех.

Рис. 7. Эта тестовая установка используется для проведения измерений излучаемых электромагнитных помех

Решение растущих проблем, с которыми сталкиваются разработчики устройств IoT, требует надежных и точных решений для испытаний и измерений. Используя продукты компании Keysight, инженеры могут не только быстрее выйти на рынок и получить преимущество, но и повысить вероятность того, что их устройства будут успешно внедрены на рынке, что, собственно, и является конечной целью любого проекта.

Литература

1. The Internet of Things: Enabling Technologies and Solutions for Design and Test (5992-1175EN). 
2. Sojuyigbe S.; Daniel K, Wearables/IOT devices: Challenges and solutions to integration of miniature antennas in close proximity to the human body. Electromagnetic Compatibility and Signal Integrity, 2015 IEEE Symposium, March 2015. 
3. Understanding Signal Integrity (5988-5978EN).
4. Рентюк В. Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей». Часть 1. Сети, шлюзы, облака и протоколы // Control Engineering Россия. 2017. №6. 
5. Рентюк В. Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей». Часть 2. Ближний радиус действия // Control Engineering Россия. 2018. №1
6. Рентюк В. Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей». Часть 3. Wi-Fi // Control Engineering Россия. 2018. №2
7. Рентюк В. Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей». Часть 4. Большой радиус действия // Control Engineering Россия. 2018. №3 
8. Рентюк В. Электромагнитная совместимость: проблема, от решения которой не уйти // Компоненты и технологии. 2017. № 7.
9. Enhance the Battery Life of your Mobile or Wireless Device (5991-0519EN). 
10. 10 Tips to Optimize a Mobile Device’s Battery Life (5991-0160EN). 
11. Battery Life Challenges in IoT Wireless Sensors and the Implications for Test (5991-2698EN). 
12. Physical Layer Test System (PLTS) 2018 (5989-6841EN).
13. A Cost-effective Way to Test Sub 1-GHz Wireless Modules (5992-1142EN).
14. A Cost-effective Way to Test BluetoothModules on Smart Devices (5992-1118EN).
15. A Flexible Test Solution for 2.4 GHz ZigBee Transmitter and Receivers (5992-0464EN).
16. A Cost-Effective Solution to Test Zigbee-enabled Smart Home Devices (5992-1298EN).
17. Real-Time Spectrum Analyzer, X-Series Signal Analyzers (5991-1748EN). 
18. Real-Time Spectrum Analysis for Troubleshooting 802.11n/ac WLAN Devices (5991-2652EN). 
19. Рентюк В. Что нужно знать об испытаниях на выполнение требований по ЭМС для изделий коммерческого назначения // Компоненты и технологии. 2017. № 7.
20. Петит Г. Что требуется при подготовке изделия для испытаний, как их проводят и чем они заканчиваются. // Компоненты и технологии. 2017. № 9.
21. Уайт К. Устранение проблем, выявленных в ходе испытаний изделия на выполнение требований по ЭМС // Компоненты и технологии. 2017. № 10.

Интернет вещей (IoT): проблемы и будущие направления



Интернет вещей (IoT): проблемы и будущие направления

Зайнал Альнамер
2 / 2018 | ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В статье рассмотрены различные решения IoT, разработанные до настоящего времени, их функциональные возможности, используемые технологии и задачи, на которые данные разработки направлены.

Ключевые слова. Интернет вещей, RFID, IPv6, беспроводная сеть датчиков, умный дом.

Скачать статью в формате PDF

Зайнал Альнамер,

студент кафедры сетей связи и систем коммуникации,

Московский технический университет связи и информатики

 

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ (IoT): ПРОБЛЕМЫ И БУДУЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ

Аннотация. В статье рассмотрены различные решения IoT, разработанные до настоящего времени, их функциональные возможности, используемые технологии и задачи, на которые данные разработки направлены.

Ключевые слова. Интернет вещей, RFID, IPv6, беспроводная сеть датчиков, умный дом.

Annotation. The article discusses various IoT solutions developed earlier, their functional abilities, the technologies used and the tasks, that these developments are aimed at.

Key words. Internet of things, RFID, IPv6, wireless sensor network, smart house.

 

Введение

Термин «Интернет вещей» (IoT) впервые был использован в 1999 г. основателем исследовательской группы Auto-ID Кевином Эштоном. IoT представляет собой объединенную сеть, к которой посредством коммуникационной и информационной инфраструктуры подключено множество объектов. Они обмениваются между собой информацией и работают без вмешательства человека в режиме реального времени. Конечная цель Интернета вещей – создание лучшего мира для людей, когда окружающие объекты понимают их желания и, следовательно, действуют без каких-либо явных указаний [4].

Согласно другому определению, «Интернет вещей» относится к глобальной распределенной сети (или сетям) физических объектов, которые способны воспринимать или воздействовать на свою среду, взаимодействуя между собой, другими машинами или компьютерами [2]. Такие «умные» объекты обладают широким диапазоном размеров и мощностей – от бытовой техники, промышленных роботов, автомобилей, поездов до предметов, присутствующих в каждодневной жизни любого человека (часы, браслеты, рубашки).

Сегодня можно наблюдать области, которые полностью находятся под влиянием Интернета вещей: умные города, окружающая среда, здоровье, энергия, транспорт, общественная безопасность и многое другое. В этой статье мы обсудим функциональность решений Интернета вещей, доступных в современном мире.

Функциональность решений IoT

Интернет вещей иногда трактуют как синоним систем smart (в переводе с англ. – умный): умные устройства, умные дома, умный город, умная среда, умные предприятия и т.д. Далее рассмотрим их подробнее.

Умные устройства могут собирать данные, отслеживать действия и настраивать опыт для нужд и желаний пользователей. Их можно носить на разных частях тела (голове, глазах, запястье, талии, руках, пальцах, ногах) либо эти устройства встраиваются в различные элементы одежды [4].

Умный дом – это интеграция технологий и услуг посредством домашней сети для повышения качества жизни [6]. Решения этой категории делают жизнь владельцев дома более удобной и приятной. Некоторые из них предназначены для оказания помощи пожилым в повседневной деятельности и мониторинге здоровья. Из-за высокого рыночного потенциала все больше интеллектуальных решений для дома выходит на рынок – умное управление энергией и ресурса в основном направлено на взаимодействие системы и деятельности человека [7].

Умный город – это городской регион, который имеет передовую инфраструктуру, коммуникации и жизнеспособный рынок. Это город, где информационные технологии являются основой для предоставления основных услуг жителям. Существует множество технологических платформ, включая автоматизированные сенсорные сети и центры обработки данных. Фактически городской IoT направлен на использование самых современных коммуникационных технологий с целью поддержки дополнительных услуг для администрации города и горожан. Применение парадигмы IoT к городскому контексту представляет особый интерес, поскольку она реагирует на тенденцию многих национальных правительств к внедрению информационно-коммуникационных решений в управлении государственными делами [8].

Умная среда в городе включает интеллектуальное управление мобильностью, утилитами, зданиями [9]. Службы, поддерживаемые парадигмой IoT в умной городской среде, могут осуществлять мониторинг зданий здравоохранения, управление отходами, мониторинг качества воздуха, уровня шума, пробок на дорогах, парковок, контролировать качество воды, состояние экологической обстановки и многое другое. Например, устройство Air Quality Egg [10], представляющее собой систему датчиков, помогает контролировать качество воздуха.

Умное предприятие. Решения предприятия IoT предназначены для поддержки инфраструктуры и более универсальных функциональных возможностей в промышленности. Современные предприятия уже пользуются несколькими интерфейсами для смарт-элементов, но в будущем, с увеличением вычислительных и коммуникационных возможностей этих элементов, возможно полное исчезновение границ между производственной площадкой и поставщиком, между потребителями, сотрудниками и исследователями, между производством и обслуживанием. Интеллектуальные механизмы для агрегации, фильтрации, слияния и преобразования данных могут быть развернуты и выполняться на границе сети или в сети, если это необходимо.

В настоящее время программное обеспечение уже является ключевым драйвером во многих отраслях, и бизнес-модели будущего в значительной степени будут основываться на механизмах IoT. Рассматривая понятие «Интернет вещей» более широко, мы увидим много других интересных областей для приложения его возможностей. Наиболее перспективные – производство, оптимизация цепей поставок, энергетика, здравоохранение, транспорт и логистика. Например, ирландская компания Wattics [12] разработала инновационные панели, позволяющие управлять энергопотреблением через Интернет. Устройство анализирует рациональность использования электричества и в случае избыточного расходования энергии предупреждает пользователя об этом. Разработка компании Cantaloupe Systems из США [13] позволяет владельцам торговых автоматов удаленно отслеживать запасы в них. Своевременные и оптимальные стратегии пополнения определяются из контекстной информации, связанной с шаблонами использования. Еще одна американская компания – Engaugeinc [14] – является создателем интеллектуальных датчиков для удаленного мониторинга средств безопасности (например, системы пожаротушения), что приводит к снижению затрат и повышению безопасности жизни. Подобные решения компания поставляет в школы, государственные и частные организации.

 

Проблемы развития Интернета вещей

Нам представляется, что для повсеместного внедрения Интернета вещей должны сложиться необходимые условия – технологические, социальные, юридические, финансовые и деловые. Только в этом случае IoT получит широкое признание в мировом сообществе. Рассмотрим некоторые проблемы, которые тормозят развитие IoT.

Стандарты и функциональная совместимость. Для создания рынков новых технологий важны стандарты. Если устройства разных производителей используют разные стандарты, взаимодействие будет сложнее, требуя дополнительных шлюзов для перевода из одной нормы в другую. Кроме того, компания, которая контролирует различные части вертикального рынка (например, приобретение данных, интеграция с другими потоками данных и их использование для разработки инновационных решений или предоставления услуг), может выдавливать мелких игроков и предпринимателей. Отсутствие единых стандартов также может создавать препоны потребителям, к примеру, в случае замены устройства одного производителя на аналогичное устройство другого производителя, когда оказывается невозможным перенести накопленную информацию и пользователи фактически теряют всякую выгоду от данных, которые они накапливали с течением времени.

Безопасность и конфиденциальность. Поскольку Интернет вещей соединяет огромное количество самых разных устройств, возникает повышенная опасность внедрения вредоносного ПО на децентрализованных точках входа. В этом случае наиболее подверженными вмешательству оказываются недорогие устройства, находящиеся в физически скомпрометированных локалях.

Благодаря дистанционным датчикам и мониторингу основного варианта использования для IoT повышается чувствительность к контролю доступа и владения данными. Необходимо обратить внимание, что бывшее у всех на слуху недавнее нарушение границ информационной безопасности, затронувшее компании Target и Home Depot, стало возможным благодаря учетным данным, украденным у сторонних поставщиков, в результате чего злоумышленники получили доступ к платежным системам.

Сложности интеграции. Интеграция и тестирование IoT-систем с несколькими платформами, многочисленными протоколами и большим количеством API-интерфейсов в настоящее время представляет собой проблему. Стремительное развитие API-интерфейсов, вероятнее всего, потребует от разработчиков непредвиденных затрат, что негативно повлияет на возможности проектных команд по добавлению новых функций [17].

Протокольные войны и конкурирующие стандарты. Огромное количество игроков, участвующих в IoT, неизбежно будут сталкиваться друг с другом, стремясь защитить свои системные преимущества. В настоящее время сторонники открытых систем пытаются установить новые стандарты. Нам видится реальным создание нескольких стандартов, которые эволюционируют на основе различных требований, диктуемых классом устройств, мощностью, возможностями и потребностями. Это позволит поставщикам платформ и сторонним разработчикам влиять на будущие стандарты [17].

Конкретные варианты использования. Отсутствие ясных вариантов применения или примеров, иллюстрирующих уровень доходности / убыточности, замедляет развитие IoT. Для массового внедрения IoT потребуются обоснованные, ориентированные на клиента коммуникации и обмен сообщениями типа «что в нем есть для меня». Поставщики IoT должны быть готовыми рассказать об основных преимуществах своих услуг и сделать это как можно подробнее, убедительнее и конкретнее [17].

Вывод

Потенциал IoT велик, однако наличие проблем сдерживает развитие Интернета вещей. Настоящей статьей мы обозначили некоторые из них. Препятствия на пути развития индустрии IoT возникают из-за слишком большого количества устройств, несовершенной связи физического и цифрового миров, открытости систем и продолжающихся проблем с конфиденциальностью и безопасностью. Над этими задачами в ближайшее время предстоит работать всем, кто изо дня в день участвует в строительстве Интернета вещей.

 

Библиографический список  

1. IoT for Embedded systems: The new Industrial Revolution. Retrieved from. Электронный ресурс: URL: http://www.micrium.com/iot/ overview/

2. Davies R. The Internet of things Opportunities and Challenges (May 2015) // European Parliamentary Research Service. Электронный ресурс: URL: www.europarl. europa.eu./RegData/…/EPRS_ BRI(2015)557012_EN.pdf

3. Jankowski S. The Sectors where the Internet of Things really Matters. Электронный ресурс: URL: https:// hbr.org/2014/10/

4. Harun H., Mohd Zin A. A Study using Internet of Things Concept toward Engineering Education // International Journal of Advances in Computer Science and Technology. – 2015. – Vol. 4, no.

6. Электронный ресурс: URL: http://www.warse.org/ijacst/ static/pdf/file/ijacst03462015.pdf

5. Jiang H., Chen X., Zhang S., et al. Software for Wearable Devices: Challenges and Opportunities. Электронный ресурс: URL: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1504/1504.00747.pdf

6. John Robles R., Hoon Kim T. Applications, Systems and Methods in Smart Home Technology: a review. – 2010. – Vol. 15. Электронный ресурс: URL: www.sersc.org/journals/ IJAST/vol15/4.pdf

7. Perera C., Harold Liu C., Jayawardena S. The Emerging Internet of Things Marketplace From an Industrial Perspective: a survey. Электронный ресурс: URL: http://arxiv. org/pdf/1502.00134.pdf

8. Zanella A., Bui N., Castellani A., et al. Internet of Things for Smart Cities // IEEE Internet of things Journal. – 2014. – Vol. 1, no. 1.

9. Rajguru S., Kinhekar S., Pati S.Analysis of Internet of Things in a Smart Environment. – 2015. – Vol. 4, Iss. 4. – P. 40–43. Электронный ресурс: URL: www.erpublications.com.

10. Air Quality Egg. 2013. Электронный ресурс: URL: http://airqualityegg.com/

11. Amrita Vishwa Vidya Peetham. Amritawna: Amrita center for wireless networks and applications, 2013. Электронный ресурс: URL: http:// amrita.edu/awna/

12. Wattics. Smart metering, 2011. Электронный ресурс: URL: http:// www.wattics.com/

13. Cantaloupe Systems. Seed Platform, 2012. Электронный ресурс: URL: http://www.cantaloupesys.com/

14. Engauge. Remote Fire Extinguisher Monitoring System. Электронный ресурс: URL: http://engaugeinc.net/ fire-extinguisher-monitoring

15. Gubbi J., Buyya R., Marusic S., Palaniswami M. Internet of Things (IoT): A Vision, Architectural Elements, and Future Directions // Future Generation Computer Systems. – 2013. – Vol. 29, Iss. 7. – P. 1645–1660.

16. Internet of Things Technologies. Электронный ресурс: URL: www. postscapes.com/iot

17. The internet of things challenges and opportunities. Электронный ресурс: URL: http://sandhill.com/article/the-internet-of-things-challenges-and-opportunities/

18. Cognizant Report Reaping the Benefits of the Internet of Things. Электронный ресурс: URL: http:// www.cognizant.com/InsightsWhitepapers/Reaping-the-Benefits-of-theInternet-of-Things.pdf

 

Этот такой известный неизвестный IoT

Представление об интернете вещей появилось два десятилетия назад, но за прошедшее время исследователи так и не договорились о едином определении того, что представляет собой IoT. «С экономической точки зрения интернет вещей представляет собой сложное системное явление, вследствие чего прогноз его развития – нетривиальная задача», — говорится в новом публичном аналитическом докладе Сколтеха «Перспективные рынки и технологии Интернета вещей».

Доклад приурочен к созданию в Сколтехе Центра компетенций по беспроводной связи и интернету вещей, рассказывает Sk.ru руководитель авторского коллектива, д.э.н. Ирина Дежина. Центр объединяет университетских преподавателей и ученых, а также профильные компании. На первом же собрании участников Центра компетенций представители бизнеса заявили, что им явно не хватает аналитики.

Опубликован новый аналитический доклад Сколтеха. Фото: Sk.ru

Это не первый аналитический доклад, подготовленный Сколтехом. Обычно они строятся по классической схеме: первая часть – экономическая, в нruей прослеживается история развития отрасли, дается оценка рынков и их перспектив; анализируются меры государственной политики по поддержке рассматриваемых технологических областей. Затем следуют так называемые «технические» главы, в которых ученые, в том числе, профессора Сколтеха, рассказывают о своих направлениях и вытекающих из них наиболее актуальных темах. В случае с интернетом вещей оказалось, что необходим еще один самостоятельный раздел – это стандарты, говорит Ирина Дежина, возглавляющая в Сколтехе аналитический департамент научно-технологического развития. Все самые современные разработки в сфере стандартов для IoT представлены в разделе «Международные и национальные стандарты и рекомендации в области интернета вещей», один из авторов которого, Никита Уткин, является председателем профильного для IoT технического комитета «Кибер-физические системы», и одновременно представляет РВК.

Третий раздел исследует избранные кейсы применения интернета вещей на примерах из таких сфер, как предсказательная аналитика, агропромышленный комплекс и информационная безопасность.

Возвращаясь к определению интернета вещей, д-р Дежина указывает, что аналитики различают по меньшей мере четыре концепции или течения, начиная от теоретического и даже философского вплоть до сугубо прикладного, рассматривающего IoT как совокупность технологий, позволяющих обрабатывать и передавать данные без участия человека. Такая неопределенность отражается на экономической составляющей предметной области. Наблюдается высокая вариативность оценок масштабов рынка на фоне снижения ожиданий темпов распространения IoT, отмечает руководитель авторского коллектива исследования. Консалтинговые компании оценивают этот рынок с разницей в разы. Существенное различие в показателях характерно и для объемов рынка IoT в физическом выражении. Так, по данным компании Gartner, объем рынка в 2014 г. составлял 3.8 млрд подключенных устройств, а IDC оценила его в 10.3 млрд.

«Таким образом, оценки развития интернета вещей – как ретроспективные, так и прогнозные – существенно варьируются из-за разных трактовок данного феномена, — настаивает Ирина Дежина. — Ожидания по развитию интернета вещей на сегодняшний день корректируются в сторону снижения темпов роста из-за ряда проблем, связанных как с разной скоростью развития входящих в IoT технологий, так и с сопутствующими проблемами, касающимися безопасности, конфиденциальности и совместимости стандартов. В случае с Россией, мы только сейчас активно подключаемся к разработке международных стандартов». Нельзя также сбрасывать со счетов психологический фактор: многие люди относятся к технологиям интернета вещей с настороженностью.

Ирина Дежина, руководитель аналитического департамента научно-технологического развития Сколтеха. Фото: Sk.ru

Российский рынок интернета вещей пока находится на ранней стадии развития. По оценкам авторов доклада, его доля в четыре раза ниже доли России в мировом ВВП. Рост рынка сдерживают такие факторы, как неуверенность его участников в возврате инвестиций и почти полное отсутствие стандартов. Кроме того, российский рынок в отличие от мирового характеризуется низким уровнем ценности (добавленной стоимости), получаемой от обработки данных, что свидетельствует об отставании технологической структуры промышленности.

Государственная политика по продвижению интернета вещей в нашей стране также имеет относительно недолгую историю. Внимание правительства к технологиям, важным для развития интернета вещей, обозначилось в 2015 г. в связи с началом реализации Национальной технологической инициативы (НТИ) и разработкой ряда «дорожных карт» по развитию интернета вещей по инициативе Министерства промышленности и торговли.

Значительную часть доклада занимает анализ зарубежного опыта на примере таких лидеров рынка, как Китай и США, а также Франция и Германия.

«В Китае государство проводит целенаправленную политику развития IoT, что дало результаты: по данным на 2018 г., китайский рынок стал самым крупным, обогнав США, хотя еще в 2016 г. США возглавляли рейтинг стран G20 по развитию интернета вещей, — рассказывает собеседница Sk.ru. -Помимо США и Китая актуальным можно считать опыт Франции, где поддержка интернета вещей очень разнообразна. Кстати, инновационные системы России и Франции имеют целый ряд общих черт и потому поддержка интернета вещей происходит в похожей институциональной среде. При этом важно подчеркнуть, что во всех трех странах (США, Китай и Франция) высок уровень частной инициативы в развитии IoT».

Касаясь китайской специфики развития технологий интернета вещей, И.Дежина отмечает, что главным направлением использования технологий IoT стали проекты умных городов. Их быстрому развертыванию способствовало то, что население Китая «не было обеспокоено вопросами конфиденциальности своей информации и концентрацией ее в руках государства», что позволяет китайским властям и компаниям реализовывать проекты IoT, не особенно оглядываясь на нормативно-правовые аспекты этих вопросов.

В Соединенных Штатах федеральные власти редко прибегают к прямой поддержке технологий интернета вещей, быть может, только за вычетом все тех же умных городов. Другое дело, что США играют значительную роль в выработке международных стандартов в области IoT, доминируя во всех международных комиссиях и советах, которые разрабатывают и утверждают такие стандарты, а стало быть, и американские компании получают конкурентные преимущества, считает руководитель аналитического департамента научно-технологического развития Сколтеха.

Опыт Франции интересен тем, что в плане организации науки и технологического развития в этой стране многое схоже с Россией. В данном случае Франция выделяется активной поддержкой стартапов, работающих в области интернета вещей через ряд государственных программ, включая French Tech. Последняя сотрудничает со «Сколково» и Сколтехом; именно в рамках French Tech Эмманюэль Макрон еще в бытность министром экономики Франции побывал в Сколтехе, где в январе 2016 г. был запущен французских технологический хаб.

Во время визита в Сколтех в январе 2016 г. Эмман.эль Макрон обменялся с академиком Александром Кулешовым мнениями о поддержке технологических стартапов. Фото: Sk.ru

Некоторые аналитики считают, что благодаря своей политике поддержки стартапов Франция способна выйти на одно из первых мест в мире в области развития технологий интернета вещей. В каком-то смысле французская модель представляет собой полный антипод китайской: руководство КНР решило, что IoT – это инструмент для устранения перекосов в условиях непропорционально быстрого развития экономики.

Как часто бывает с «хайповыми» технологиями, риторика и экспертное обсуждение создают несколько искаженную картину их значимости и степени развитости. IoT в этом смысле не совсем типичный случай, хотя влиятельность этих технологий также несколько переоценена 

Если говорить об оценке мирового развития и перспектив интернета вещей, авторы полагают, что, как часто бывает с «хайповыми» технологиями, риторика и экспертное обсуждение создают несколько искаженную картину их значимости и степени развитости. IoT в этом смысле не совсем типичный случай, хотя влиятельность этих технологий также несколько переоценена. Специфика интернета вещей в том, что это, во-первых, не одна, а сумма технологий, и, во-вторых, он представляет собой соединенные вместе известные и относительно новые технологии. Главная ценность интернета вещей именно в совместном использовании технологий, которые дают возможность пользователям сформировать новые бизнес-модели или изменить качество жизни.

Несмотря на переоценку темпов развития IoT с высоких на более умеренные, никто не сомневается в продолжении роста инвестиций в это технологическое направление. В документе приводится оценка BI Intelligence, согласно которой общий объем инвестиций в IoT в период с 2017 г. по 2025 г. может составить 15 трлн. долларов. При этом ожидается, что уже к 2021 году потребительский сектор превысит по объему отраслевые рынки.

Чего не следует ожидать в краткосрочной перспективе, так это взрывного роста приложений IoT – по крайней мере, до тех пор, пока не будут решены вопросы обеспечения совместимости путем разработки базовых стандартов, конфиденциальности и безопасности работы с данными, говорится в публичном аналитическом докладе Сколковского института науки и технологий.

Краткая история Интернета вещей

Интернет вещей (IoT) существует не так давно. Тем не менее, с начала 1800-х годов были видения машин, обменивающихся данными друг с другом. Машины обеспечивали прямую связь с тех пор, как в 1830-х и 1840-х годах был разработан телеграф (первая наземная линия связи). Первая голосовая радиопередача, получившая название «беспроводной телеграф», состоялась 3 июня 1900 года и стала еще одним необходимым компонентом для развития Интернета вещей.Разработка компьютеров началась в 1950-х годах.

Интернет, который сам по себе является важным компонентом Интернета вещей, зародился как часть DARPA (Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов) в 1962 году и превратился в ARPANET в 1969 году. В 1980-х годах поставщики коммерческих услуг начали поддерживать публичное использование ARPANET, что позволило он превратился в наш современный Интернет. Спутники глобального позиционирования (GPS) стали реальностью в начале 1993 года, когда Министерство обороны предоставило стабильную, высокофункциональную систему из 24 спутников.За этим быстро последовали частные коммерческие спутники, выведенные на орбиту. Спутники и стационарные телефоны обеспечивают базовую связь для большей части Интернета вещей.

Еще одним важным компонентом в разработке функционального IoT было чрезвычайно разумное решение IPV6 по увеличению адресного пространства. Стив Лейбсон из Музея компьютерной истории заявляет: «Расширение адресного пространства означает, что мы можем назначить IPV6-адрес каждому атому на поверхности Земли, и при этом у нас останется достаточно адресов для обслуживания еще 100+ земных участков.Иными словами, в ближайшее время у нас не закончатся интернет-адреса.

Реализация концепции

Интернет вещей как концепция не имел официального названия до 1999 года. Одним из первых примеров Интернета вещей начала 1980-х годов был автомат Coca Cola, расположенный в Университете Карнеги-Мелон. Местные программисты подключались через Интернет к холодильному прибору и проверяли, есть ли в наличии напитки, и было ли оно холодным, прежде чем отправиться в поездку.

К 2013 году Интернет вещей превратился в систему, использующую множество технологий, от Интернета до беспроводной связи и от микроэлектромеханических систем (MEMS) до встроенных систем. Традиционные области автоматизации (включая автоматизацию зданий и домов), беспроводные сенсорные сети, GPS, системы управления и другие поддерживают IoT.

Проще говоря, Интернет вещей состоит из любого устройства с переключателем включения / выключения, подключенного к Интернету.Сюда входит практически все, о чем вы можете подумать, от мобильных телефонов до ремонта зданий и реактивных двигателей самолета. Медицинские устройства, такие как имплантат кардиомонитора или транспондер биочипа на сельскохозяйственных животных, могут передавать данные по сети и являются участниками Интернета вещей. Если у него есть переключатель включения / выключения, то он теоретически может быть частью системы. Интернет вещей состоит из гигантской сети подключенных к Интернету «вещей» и устройств. Ring, дверной звонок, который подключается к вашему смартфону, является прекрасным примером недавнего дополнения к Интернету вещей.Звонок сигнализирует вам, когда нажимают дверной звонок, и позволяет вам увидеть, кто это, и поговорить с ними.

Кевин Эштон, исполнительный директор лаборатории Auto-ID Labs Массачусетского технологического института, первым описал Интернет вещей во время презентации для Procter & Gamble. Во время своего выступления в 1999 году г-н Эштон заявил:

«Сегодня компьютеры и, следовательно, Интернет почти полностью зависят от людей в получении информации. Почти все из примерно 50 петабайт (петабайт — 1024 терабайта) данных, доступных в Интернете, были впервые получены и созданы людьми путем набора текста, нажатия кнопки записи, фотографирования или сканирования штрих-кода.Проблема в том, что у людей мало времени, внимания и точности. Все это означает, что они не очень хороши в сборе данных о вещах в реальном мире. Если бы у нас были компьютеры, которые знали все, что нужно знать о вещах, используя данные, которые они собирали без какой-либо нашей помощи, мы могли бы отслеживать и подсчитывать все и значительно сокращать отходы, потери и затраты. Мы бы знали, когда что-то нужно было заменить, отремонтировать или отозвать, и были ли они свежими или устаревшими ».

Кевин Эштон считал, что радиочастотная идентификация (RFID) является предпосылкой для Интернета вещей.Он пришел к выводу, что если все устройства будут «помечены», компьютеры смогут управлять ими, отслеживать и инвентаризировать их. В некоторой степени маркировка вещей была достигнута с помощью таких технологий, как цифровые водяные знаки, штрих-коды и QR-коды. Инвентарный контроль — одно из наиболее очевидных преимуществ Интернета вещей.

Новые способы подключения устройств

Думая об Интернете вещей, подумайте о том, что «любое способное устройство может быть связано с другими устройствами». Интернет вещей созрел для новых и творческих идей, которые можно добавить к уже используемым задачам.Представьте себе будильник, который будит вас в 6 часов утра, а затем одновременно подает сигнал вашей кофеварке, чтобы она включилась и начала подавать кофе. Представьте, что ваш принтер знает, когда у вас заканчивается бумага, и автоматически заказывает больше. Представьте себе часы на вашем запястье, говорящие вам, «где» вы были наиболее продуктивными на работе. Интернет вещей можно использовать для организации таких вещей, как транспортные сети. «Умные города» могут использовать это для сокращения отходов и максимально эффективного использования энергии.

По правде говоря, Интернет вещей предоставляет практически бесконечные возможности для соединения наших устройств и оборудования.С точки зрения творчества, эта область широко открыта, с бесконечным количеством способов «соединить устройства между собой». Это может быть захватывающее время для новаторов отчасти потому, что мы не до конца понимаем влияние этих взаимосвязей. Интернет вещей предлагает как возможности, так и потенциальные проблемы с безопасностью. В настоящее время к Интернету вещей лучше всего относиться непредвзято в целях творчества и с защитной позиции в целях обеспечения конфиденциальности и безопасности.

Конфиденциальность клиентов

По мере того, как датчики и видеокамеры становятся все более распространенным явлением, особенно в общественных местах, потребители все меньше и меньше осведомлены о собираемой информации, и у них нет возможности избежать этого.

Многим людям не нравится идея о том, что компании собирают информацию о них, и еще больше неудобно, когда эту информацию продают всем и каждому. Вообще говоря, пожилые люди не любят, когда информация о себе собирается больше, чем молодые люди, но, согласно одному опросу, около 45% «всех» респондентов не доверяли компаниям использовать собранные ими данные для защиты их конфиденциальности.

В настоящее время выбор относительно конфиденциальности очень черно-белый или включен / выключен.Заказчик вынужден отказаться от всей конфиденциальности (часто в соглашении, так что запутанные люди не утруждают себя его подробностями), или клиент просто не может получить доступ к услуге. Это привело к продолжению дискуссий о конфиденциальности потребителей и о том, как лучше всего информировать потребителей о конфиденциальности и доступности данных.

Безопасность

Хотя есть шаги, которые необходимо предпринять для обеспечения безопасности, неудивительно, что эта проблема стала серьезной проблемой с ростом Интернета вещей.Буквально миллиарды устройств соединяются между собой, что дает возможность (в конечном итоге) взломать вашу кофеварку, а затем получить доступ ко всей вашей сети. Интернет вещей также делает компании по всему миру более открытыми для угроз безопасности. Кроме того, совместное использование данных и конфиденциальность становятся проблемами при использовании Интернета вещей. Подумайте, как будут расти опасения, когда миллиарды устройств будут подключены друг к другу. Некоторым предприятиям придется хранить огромные объемы информации, которые эти устройства будут производить.Им нужно будет найти способ безопасного хранения данных, но при этом иметь возможность получать доступ, отслеживать и анализировать создаваемые огромные объемы данных.

Джеймс Льюис, исследователь кибербезопасности Центра стратегических и международных исследований, написал отчет, в котором описывается, как межсетевые соединения Интернета вещей позволят компьютерным хакерам сеять хаос с помощью взаимосвязанных устройств. Угроза настолько реальна, что даже Федеральная торговая комиссия вмешалась, желая знать, как гарантировать конфиденциальность и как меры безопасности устанавливаются на новых подключенных к Интернету устройствах.Например, теперь новые автомобили можно угнать через их Wi-Fi-соединение. Рассмотрим угрозу со стороны хакеров, когда автоматическое вождение станет популярным. К безопасности и управлению рисками нельзя относиться легкомысленно при создании новых способов использования Интернета вещей.

История Интернета вещей (IoT)

В поп-культуре

Теория большого взрыва

Джош на IoBridge наткнулся на 3-минутный клип из Теории большого взрыва, который был впервые показан 17 марта 2008 года под названием «Поляризация Купера-Хофштадтера».

В ролике они ссылаются на x10 и подключают свои фары, стереосистему и автомобили с дистанционным управлением для открытого доступа в Интернет.

Более подробное описание клипа Джоша можно увидеть здесь.

Кокус Конгресса

Два члена Палаты представителей США объявили в январе 2015 года, что они создают фракцию Конгресса по Интернету вещей.

Даррелл Исса из Калифорнии, известный сторонник свободы Интернета, председатель Подкомитета по интеллектуальной собственности, объединяется с Сьюзан ДельБене, предпринимателем в области технологий, представляющим штат Вашингтон.

Кокус будет держать законодателей в курсе быстро развивающейся индустрии Интернета вещей, помогая им понять лучшие способы продвижения инноваций и готовя их к неизбежным дебатам о конфиденциальности, управлении использованием спектра и другим вопросам.

«Важно, чтобы наши законы шли в ногу с технологиями», — сказал представитель ДелБене в своем заявлении. По ее словам, цель регулирования IoT должна заключаться в «защите потребителей, а также в обеспечении процветания этих новых технологий».

С учетом того, что к 2020 году ожидается 50 миллиардов подключенных устройств, лидерам Конгресса необходимо будет «проводить информированные политические дискуссии о роли правительства в доступе и использовании этих устройств», — заявил представитель Конгресса США.- сказал Исса.

Повышение осведомленности о важности технологий Интернета вещей может также побудить Конгресс к более решительным действиям в области исследований — области, в которой правительство США затмевает Европейский Союз и частный сектор.

Расширяющиеся возможности Интернета вещей

После многих лет ажиотажа, ожиданий, и устойчивого распространения Интернет вещей (IoT), кажется, готов перейти к массовому использованию в бизнесе.Количество предприятий, использующих технологии Интернета вещей, увеличилось с 13 процентов в 2014 году до примерно 25 процентов сегодня. По прогнозам, к 2023 году количество подключенных к Интернету вещей устройств в мире увеличится до 43 миллиардов, что почти в три раза больше, чем в 2018 году.

Будьте в курсе ваших любимых тем

Такой уровень внедрения является одновременно результатом и стимулом развития технологий, лежащих в основе Интернета вещей. Во-первых, технологический прогресс означает, что технологию IoT станет проще внедрять, что откроет двери для более широкого круга компаний, чтобы получить выгоду от приложений IoT.Действительно, хотя крупные предприятия начали инвестировать свои значительные ресурсы в технологии Интернета вещей много лет назад, бенефициарами этой последней волны зрелости Интернета вещей будут малые и средние предприятия. Хотя у них может не быть средств для реализации индивидуальных решений, они все же могут инвестировать в простые в использовании решения IoT.

Как частые инвесторы в компании среднего размера, фонды прямых инвестиций (PE) должны переоценить IoT как сектор, который может помочь создать значительную ценность. С этой целью данная статья послужит обзором растущего рынка Интернета вещей, основных приложений этой технологии и элементов технологического стека Интернета вещей.Затем эти идеи могут быть преобразованы в бизнес-преимущества для фондов PE, заинтересованных в участии в IoT в качестве инвесторов, владельцев и партнеров.

Последовательный рост

Передовые основные технологии и большое количество устройств способствовали развитию технологий Интернета вещей. Фактически, инвестиции в технологии IoT будут расти на 13,6% в год до 2022 года. (см. врезку «Различный рост в IoT в зависимости от базовой технологии»).Дальнейший рост в ближайшие годы станет возможен благодаря новым датчикам, большей вычислительной мощности и надежной мобильной связи.

Технология датчиков

, встроенная в устройства Интернета вещей, будет продолжать становиться дешевле, совершеннее и доступнее. В свою очередь, эта доступность и экономическая эффективность сделают возможными новые приложения датчиков, в том числе крупномасштабные. мониторинг и обнаружение. Между тем за последние 15 лет вычислительные мощности увеличились примерно в 100 раз. Таким образом, такие приложения, как аналитика в реальном времени и искусственный интеллект, могут переключать деятельность с локальных устройств на облачные и периферийные вычислительные решения.Кроме того, улучшенная мобильная связь с появлением 5G позволит создавать новые приложения для таких возможностей, как дополненная и виртуальная реальность.

Наконец, рынок IoT будет расти, потому что существующие ИТ-устройства необходимо будет подключить к IoT. По общему признанию, рост числа традиционных подключенных ИТ-устройств умеренный — около 2 процентов в год. Однако установленная база из более чем пяти миллиардов смартфонов, двух миллиардов персональных компьютеров и одного миллиарда планшетов указывает на огромный рынок интеграции устройств.

Широкое применение

Интернет вещей уже насчитывает более 200 известных приложений в корпоративных средах, но внедрение Интернета вещей не ограничивается крупными компаниями. А первые пользователи вышли за рамки пилотных проектов и начали масштабировать решения IoT по всему своему бизнесу. Действительно, технологии Интернета вещей уже породили ряд знаковых приложений в столь разных секторах, как Индустрия 4.0, умные города, умные дома, подключенные автомобили и электронное здравоохранение.Кроме того, развитие технологий, которые способствуют развитию Интернета вещей, означает, что все затронутые секторы теперь могут получить доступ к функциям, которых не было пятью годами ранее. Например, компании B2B начали использовать технологии Индустрии 4.0, чтобы поддерживать прямую связь со своими продуктами на местах. Этот постоянный мониторинг делает возможным профилактическое обслуживание и повышает эффективность и время безотказной работы оборудования (см. Врезку «Решения Интернета вещей в двух компаниях, принадлежащих частным акционерам»).

Значительные рыночные возможности

Стек технологий IoT за последние пять лет значительно продвинулся вперед — тем временем, каждый уровень предоставляет значительные возможности для роста рынка.Платформы поддержки устройств обладают особенно стратегическим преимуществом, поскольку они обеспечивают соответствующий рост IoT, пока они еще находятся в своей фазе роста.

Хотите узнать больше о нашей практике прямых инвестиций и основных инвесторов?

Интеллектуальные устройства — фундаментальный уровень стека технологий Интернета вещей и наиболее зрелая категория продуктов — преобладают крупные производители и специализированные поставщики, и их рынок стабильно растет (Иллюстрация 1).

Приложение 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Уровень подключения стека технологий IoT наиболее тесно связана с операторами мобильной связи, которые предлагают стандартную сотовую связь. Небольшое количество хорошо финансируемых стартапов нацелены на этот уровень стека и добились успехов в таких подсегментах, как маломощные глобальные соединения. Технологии подключения занимают все еще развивающийся рынок, на который сильно влияет международная стандартизация на этом технологическом уровне.

На третьем уровне стека находятся облачные вычисления (которые упрощают централизованную обработку и хранение данных) и платформы поддержки (которые облегчают доступ к устройствам, данным между устройствами и стандартам связи). Появились дополнительные аналитические и вычислительные инструменты для интерпретации, визуализации и получения информации об устройствах. Вместе эти платформы увеличивались и развивались за последние пять лет и теперь упрощают интеграцию устройств и внедрение приложений — благоприятные перспективы роста для ключевых игроков.

Последний и верхний уровень, бизнес-приложения, по-прежнему будет сильно фрагментирован, с множеством разрозненных решений и устоявшихся компаний, сосуществующих со значительной активностью стартапов. Из-за его относительно раннего периода существования наибольшие финансовые возможности Интернета вещей, вероятно, будут открыты именно на этом уровне стека. Однако платформы облачных вычислений и поддержки устройств также будут иметь важное технологическое и финансовое значение.

Прогресс в облачных вычислениях

Облачные платформы, оборудование и операционная среда веб-центров обработки данных, быстро развивались за последние полдесятилетия и теперь растут со среднегодовым темпом роста 18 процентов.За это время крупные поставщики технологий предоставили свои хранилища данных и вычислительные мощности в качестве важнейшего топлива для роста приложений Интернета вещей, что помогло создать множество сложных функций для безопасности и аналитики. Этим функциям способствовало стратегическое техническое партнерство между поставщиками специализированных услуг, которое еще больше увеличило ценность облачных вычислений. Например, поставщик облачной инфраструктуры может сотрудничать с поставщиком аналитических решений.В этом ключе такие достижения, как мобильные периферийные вычисления (которые уменьшают перегрузку сети и повышают производительность приложений), могут упростить внедрение и использование решений IoT.

Важность платформ для поддержки устройств

Платформы поддержки устройств — подключение устройств, поставщиков облачных услуг и приложений для оптимальной обработки в настройках IoT — являются заметным источником роста и ценности. Вкратце, платформы поддержки устройств улучшают финансовые показатели в отношении затрат, доходов и операционной эффективности, особенно для компаний среднего размера (см. Врезку «Приложения платформ поддержки устройств»).Простота внедрения этих платформ помогает компаниям среднего размера использовать возможности Интернета вещей, даже несмотря на то, что у этих компаний меньше ресурсов для индивидуальных решений по сравнению с крупными предприятиями.

Частные рынки достигли совершеннолетия

Наше исследование показывает, что по мере того, как платформы поддержки устройств становятся все более важными, отчасти из-за распространения среди малых и средних предприятий, а также пользователей малых и домашних офисов, их соответствующие пулы доходов будут продолжать расти со средним CAGR в размере 24 процента, 48 процентов для вариантов использования Интернета вещей (Иллюстрация 2).

Приложение 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Большая часть пула стоимости поддержки устройств базируется в Северной и Южной Америке, где в 2018 году она оценивалась в 5,5 млрд евро. Важность поддержки устройств для Интернета вещей и рост ее глобального дохода также означает, что как технологические, так и бизнес-возможности будут практически географическими — агностик и растут с одинаковой скоростью.И хотя корпоративные клиенты останутся крупнейшим клиентским сегментом, платформы для поддержки устройств будут быстро распространяться среди клиентов малого и среднего бизнеса.

Растущий рынок технологий Интернета вещей отражает некоторые из способов, которыми развивающиеся технологии начали выполнять обещания Интернета вещей. Фонды PE должны оценивать возможности использования Интернета вещей в своих портфельных компаниях и искать новые инвестиционные возможности как на рынке Интернета вещей, так и в секторах, которые могут получить огромные выгоды от этих технологий.

Будьте в курсе ваших любимых тем

История и будущее Интернета вещей

Взгляд в будущее Интернета вещей

Учитывая такие быстрые темпы развития, Интернет вещей скоро станет доминирующим в мире. В 2019 году Gartner прогнозировал, что рынок корпоративного и автомобильного Интернета вещей вырастет до 5,8 миллиарда конечных точек в 2020 году, что на 21% больше, чем в 2019 году. Все, что может быть подключено, будет подключено, таким образом, образуя всеобъемлющую цифровую систему, в которой все устройства общаются с людьми. и друг друга.

Вот несколько важных факторов, способствующих быстрому расширению Интернета вещей:

• Стоимость датчика падения
• Падение затрат на сбор и хранение данных из-за облачных решений
• Широко расширяющееся подключение к Интернету
• Увеличение вычислительной мощности
• Рост проникновения смартфонов и планшетов

Несомненно, быстрое развитие Интернета вещей коренным образом изменит мир, в котором мы живем. Представьте, как подключенный к сети автомобиль получит доступ к вашему рабочему графику и уведомит коллег о вашем опоздании на встречу, если по дороге на работу возникнет пробка.

Наше неизбежное взаимосвязанное будущее, безусловно, принесет людям много ценностей и увлекательных возможностей. Однако и здесь будут свои проблемы. Давайте посмотрим, что думают эксперты о будущем Интернета вещей и новых отраслевых тенденциях.

Интернет вещей станет более отраслевым

В ближайшем будущем производители Интернета вещей сосредоточатся на разработке решений для конкретных отраслей и отраслевых сегментов, а не для общих нужд.Растет спрос на конкретные варианты использования, которые помогают решать отраслевые задачи. Например, решения IoT для удаленного мониторинга пациентов, направленные на снижение затрат и повышение качества ухода за пациентами. По данным Grand View Research, к 2026 году мировой рынок удаленного мониторинга пациентов достигнет 1,8 миллиарда долларов.

Новые области также появляются на пересечении взаимосвязанных технологий и различных отраслей:

• Интернет медицинских вещей
• Промышленный Интернет вещей
• Автомобильный Интернет вещей
• Умные города и умные здания
• Умное сельское хозяйство
• Умная розница

Интернет вещей продолжит объединяться с другими технологиями

Каким бы мощным ни был IoT сам по себе, он предоставляет гораздо больше возможностей в сочетании с другими технологиями, такими как блокчейн, искусственный интеллект, машинное обучение, большие данные, AR / VR, а также облачные и периферийные вычисления.В будущем будет гораздо больше смешанных решений.

Например, применение блокчейна в IoT поможет децентрализовать сети и обеспечить более высокий уровень безопасности передачи данных между подключенными устройствами. Блокчейн уже является ведущей тенденцией Интернета вещей, и сочетание этих двух технологий обязательно принесет больше пользы.

Будущее

IoT также тесно связано с искусственным интеллектом и машинным обучением. Примеры приложений включают профилактическое обслуживание взаимосвязанных устройств, самооптимизацию производственных процессов и устройства умного дома, которые изучают ваши предпочтения.В ближайшем будущем устройства Интернета вещей будут не только сообщать информацию, но и принимать автономные решения и самостоятельно становиться умнее за счет внедрения методов машинного обучения.

Облачные и периферийные вычисления будут оставаться неотъемлемой частью хранилища данных Интернета вещей в 2019 году и в последующий период, и эксперты прогнозируют, что периферийные вычисления скоро станут еще более популярными.

Безопасность останется слепым пятном

Несмотря на усилия многих правительств по усилению правил безопасности IoT и совершенствованию механизмов защиты для взаимодействия, проблемы с безопасностью данных и конфиденциальностью никогда не уменьшатся.Киберпреступники используют все более изощренную тактику для поиска уязвимостей в подключенных устройствах, тем самым получая доступ к частной информации. В результате потребители и организации все больше обеспокоены безопасностью Интернета вещей и считают ее основным препятствием на пути повсеместного внедрения Интернета вещей.

Очень краткая история Интернета вещей

Умные, взаимодействующие объекты возникли еще до того, как глобальная компьютерная сеть была запущена сорок пять лет назад.Поскольку Интернет стал связывать все признаки интеллекта (например, программное обеспечение) по всему миру, появился ряд других терминов, связанных с идеей и практикой подключения всего ко всему, включая межмашинный (M2M) , Радиочастотная идентификация (RFID), контекстно-зависимые вычисления, носимые устройства, повсеместные вычисления и Интернет вещей. Вот несколько вех в эволюции смешения физического и цифрового.

1932 Джей Б.Нэш пишет в Spectatoritis : «В наших руках досуг греческого гражданина, который стал возможным благодаря нашим механическим рабам, которых намного больше, чем его двенадцать-пятнадцать на одного свободного человека … Когда мы входим в комнату, одним нажатием кнопки. дюжина света наш путь. Другой раб сидит двадцать четыре часа в сутки у нашего термостата, регулируя температуру в нашем доме. Другой сидит день и ночь у нашего автоматического холодильника. Они заводят нашу машину; запустить наши моторы; чистить нашу обувь; и культ наши волосы. Они практически исключают время и пространство своей быстротой.”

13 января 1946 г. Двухстороннее наручное радио, которое Дик Трейси и сотрудники полиции носят в качестве наручных часов, впервые появляется и становится одним из самых узнаваемых символов комиксов.

1949 Штрих-код придуман, когда 27-летний Норман Джозеф Вудленд рисует четыре линии на песке на пляже Майами. Вудленд, который позже стал инженером IBM, получил (вместе с Бернардом Сильвером) первый патент на линейный штрих-код в 1952 году.Более чем двадцать лет спустя другой сотрудник IBM, Джордж Лаурер, был одним из тех, кто в первую очередь отвечал за доработку этой идеи для использования в супермаркетах.

1955 Эдвард О. Торп задумывает первый носимый компьютер, аналоговое устройство размером с пачку сигарет, используемое с единственной целью — предсказывать колеса рулетки. Разработанный с помощью Клода Шеннона, он был испытан в Лас-Вегасе летом 1961 года, но о его существовании стало известно только в 1966 году.

4 октября 1960 г. Morton Heilig получает патент на первый в мире головной дисплей.

1967 Хьюберт Аптон изобретает аналоговый носимый компьютер с дисплеем в очках для чтения по губам.

29 октября 1969 г. Первое сообщение отправлено через ARPANET, предшественницу Интернета.

23 января 1973 г. Марио Кардулло получает первый патент на пассивную метку RFID для чтения и записи.

26 июня 1974 г. Наклейка с универсальным кодом продукта (UPC) используется для обозначения покупок в супермаркете впервые.

1977 CC Collins разрабатывает приспособление для слепых, пятифунтовое носимое устройство с закрепленной на голове камерой, которая преобразовывала изображения в тактильную сетку на жилете.

Начало 1980-х годов Члены отдела компьютерных наук Карнеги-Меллона устанавливают микровыключатели в автомат по продаже колы и подключают их к компьютеру отдела PDP-10, чтобы они могли видеть на своих компьютерных терминалах, сколько бутылок было в автомате и были ли они холодными или нет.

1981 Еще учась в средней школе, Стив Манн разрабатывает закрепляемую на рюкзаке «переносную персональную компьютерную систему визуализации и комплект освещения».

1990 Olivetti разрабатывает активную систему значков, использующую инфракрасные сигналы для передачи информации о местонахождении человека.

Сентябрь 1991 г. Марк Вайзер из Xerox PARC публикует «Компьютер в 21 веке» в журнале Scientific American , используя термины «повсеместные вычисления» и «воплощенная виртуальность», чтобы описать свое видение того, как «специализированные элементы аппаратного и программного обеспечения, соединенные проводами, радиоволнами и инфракрасным излучением, будут настолько распространены, что никто не заметит их присутствия.”

1993 Тад Старнер из Массачусетского технологического института начинает использовать компьютер со специальной оснасткой и проекционный дисплей в качестве носимого устройства.

1993 Стивен Фейнер, Блер Макинтайр и Дори Селигманн из Колумбийского университета разрабатывают KARMA — основанную на знаниях дополненную реальность для оказания помощи при техническом обслуживании. Компания KARMA наложила каркасные схемы и инструкции по обслуживанию поверх всего, что ремонтировалось.

1994 Мик Ламминг и Майк Флинн из Xerox EuroPARC демонстрируют «Незабудка», носимое устройство, которое обменивается данными через беспроводные передатчики и записывает взаимодействия с людьми и устройствами, сохраняя информацию в базе данных.

1994 Стив Манн разрабатывает носимую беспроводную веб-камеру, которая считается первым примером лайфлоггинга.

сентябрь 1994 Термин «контекстно-зависимый» впервые был использован Б.Н. Шилит и М. Theimer в «Распространении активной картографической информации на мобильные хосты», Network , Vol. 8, Выпуск 5.

1995 Siemens создает специальный отдел в своем подразделении мобильных телефонов для разработки и запуска модуля данных GSM под названием «M1» для промышленных приложений «машина-машина» (M2M), позволяющего машинам обмениваться данными по беспроводным сетям.Первый модуль M1 использовался в торговых точках (POS), в телематике транспортных средств, удаленном мониторинге, а также в приложениях слежения и отслеживания.

декабрь 1995 г. Николас Негропонте и Нил Гершенфельд из Массачусетского технологического института пишут в статье «Носимые вычисления» в номере Wired : «Чтобы аппаратное и программное обеспечение с комфортом следовало за вами, они должны сливаться в мягкую одежду… Разница во времени между сумасшедшими идеями и поставленными продуктами составляет сокращается так быстро, что это сейчас, о, около недели.”

13–14 октября 1997 г. Карнеги-Меллон, Массачусетский технологический институт и Технологический институт Джорджии совместно проводят первый международный симпозиум IEEE по носимым компьютерам в Кембридже, Массачусетс.

1999 Центр автоматической идентификации (для автоматической идентификации) создан в Массачусетском технологическом институте. Санджай Сарма, Дэвид Брок и Кевин Эштон превратили RFID в сетевую технологию, связав объекты с Интернетом с помощью тегов RFID.

1999 Нил Гершенфельд пишет в When Things Start to Think : «Помимо стремления сделать компьютеры повсеместными, мы должны попытаться сделать их ненавязчивыми….Несмотря на все освещение роста Интернета и Всемирной паутины, грядут гораздо большие изменения, поскольку количество вещей, использующих Сеть, затмевает количество людей. Настоящее обещание подключения компьютеров — это освободить людей за счет встраивания средств решения проблем в окружающие нас предметы ».

1 января 2001 г. Дэвид Брок, содиректор Центра автоматической идентификации Массачусетского технологического института, пишет в официальном документе под названием «Электронный код продукта (EPC): схема именования физических объектов»: «Более двадцати пяти лет , универсальный код продукта (UPC или «штрих-код») помог оптимизировать розничные кассовые операции и процессы инвентаризации… Чтобы воспользоваться преимуществами инфраструктуры [Интернета], мы предлагаем новую схему идентификации объектов, Электронный код продукта (EPC), который уникальным образом идентифицирует объекты и облегчает отслеживание на протяжении всего жизненного цикла продукта.”

18 марта 2002 г. Хана Шенбергер и Брюс Апбин публикуют «Интернет вещей» в журнале Forbes . Они цитируют Кевина Эштона из Центра автоматической идентификации Массачусетского технологического института: «Нам нужен Интернет для вещей, стандартизированный способ понимания компьютеров реальный мир.»

апрель 2002 г. Джим Уолдо пишет в статье «Виртуальные организации, всеобъемлющие вычисления и инфраструктура для сетей на периферии» в журнале Journal of Information Systems Frontiers : «… Интернет становится коммуникационной тканью, с которой устройства могут общаться. сервисы, которые, в свою очередь, взаимодействуют с другими сервисами.Люди быстро становятся меньшинством в Интернете, и большинство заинтересованных сторон — это вычислительные объекты, которые взаимодействуют с другими вычислительными объектами без вмешательства человека ».

июнь 2002 Гловер Фергюсон, главный научный сотрудник Accenture, пишет в статье Harvard Business Review «Сделайте так, чтобы ваши объекты называли мои объекты»: «Не будет преувеличением сказать, что крошечный ярлык может однажды изменить ваш собственный бизнес. И этот день может быть не так уж и далек.”

январь 2003 г. Bernard Traversat et al. опубликовать «Проект JXTA-C: создание сети вещей» в HICSS ’03 Proceedings of the 36th Annual Hawaii International Conference on System Sciences. Они пишут: «Проект JXTA с открытым исходным кодом был инициирован год назад для определения стандартного набора протоколов для специальных, повсеместных одноранговых вычислений в качестве основы для будущей Сети вещей».

Октябрь 2003 г. Шон Додсон пишет в Guardian : «В прошлом месяце в McCormick Place была запущена неоднозначная сеть для соединения многих из миллионов тегов, которые уже существуют в мире (и еще миллиарды на их пути). конференц-центр на берегу озера Мичиган.Около 1000 делегатов из разных уголков мира розничной торговли, технологий и научных кругов собрались для запуска сети электронных кодов продуктов (EPC). Их цель состояла в том, чтобы заменить глобальный штрих-код универсальной системой, которая может предоставить уникальный номер для каждого объекта в мире. Некоторые уже начали называть эту сеть «Интернетом вещей».

август 2004 г. Писатель-фантаст Брюс Стерлинг представляет на SIGGRAPH понятие «спайм», описывая его как «неологизм для воображаемого объекта, который все еще остается спекулятивным.У Spime также есть человек, который его делает и использует, и такого человека называют «Wrangler». Самое важное, что нужно знать о Spimes, — это то, что они точно расположены в пространстве и времени. У них есть истории. Они записываются, отслеживаются, инвентаризируются и всегда связаны с историей… В будущем жизнь объекта начинается на графическом экране. Он родился цифровым. Его дизайнерские характеристики сопровождают его на протяжении всего срока службы. Он неотделим от оригинальной цифровой схемы, которая управляет материальным миром.Этот объект расскажет вам — если вы спросите — все, что о нем рассказал бы эксперт. Потому что он ХОЧЕТ, чтобы ты стал экспертом ».

Сентябрь 2004 г. Г. Лоутон пишет в статье «Машинно-машинная технология готовится к росту» в журнале Computer : «В мире гораздо больше машин, определяемых как предметы с механическими, электрическими или электронными свойствами, чем люди. И все большее количество машин объединяется в сеть… M2M основан на идее, что машина имеет большую ценность, когда она подключена к сети, и что сеть становится более ценной по мере того, как подключается все больше машин.”

октябрь 2004 г. Нил Гершенфельд, Раффи Крикориан и Дэнни Коэн пишут в «Интернет вещей» в номере Scientific American : «Предоставление повседневным объектам возможности подключения к сети передачи данных имело бы ряд преимуществ: облегчило бы жизнь людей. домовладельцы настраивают свои светильники и выключатели, снижая стоимость и сложность строительства зданий, помогая с домашним медицинским обслуживанием. Многие альтернативные стандарты в настоящее время конкурируют за это — ситуация, напоминающая первые дни Интернета, когда компьютеры и сети были разных несовместимых типов.”

25 октября 2004 г. Роберт Вайсман пишет в Boston Globe : «Конечная идея, зародившаяся в университетских лабораториях Массачусетского технологического института и Беркли в 1990-х годах, — это« Интернет вещей », объединяющий десятки тысяч сенсорных ячеистых сетей. Они будут контролировать грузы в морских контейнерах, воздуховоды в отелях, рыбу в рефрижераторах, а также освещение и отопление в домах и на промышленных предприятиях. Но зарождающаяся индустрия датчиков сталкивается с рядом препятствий, включая потребность в сетевом стандарте, который может охватывать различные приложения, конкуренцию со стороны других стандартов беспроводной связи, колебания безопасности при передаче корпоративных данных и некоторые из тех же проблем конфиденциальности, которые преследовали другие новые технологии.”

2005 Команда преподавателей из Института дизайна взаимодействия Ивреа (IDII) в Ивреа, Италия, разрабатывает Arduino, дешевый и простой в использовании одноплатный микроконтроллер, который студенты могут использовать при разработке интерактивных проектов. Адриан МакИвен и Хаким Кассамалли в книге Designing the Internet of Things : «В сочетании с расширением среды программного обеспечения для проводки это оказало огромное влияние на мир физических вычислений.”

Ноябрь 2005 г. Международный союз электросвязи публикует седьмую серию отчетов в Интернете под названием «Интернет вещей».

22 июня 2009 г. Кевин Эштон пишет в статье «Это« Интернет вещей »в журнале RFID :« Я могу ошибаться, но я почти уверен, что фраза «Интернет вещей» появилась в заголовке. презентации, которую я сделал в Procter & Gamble (P&G) в 1999 году.Связывание новой идеи RFID в цепочке поставок P&G с тогда еще горячей темой Интернета было больше, чем просто хороший способ привлечь внимание руководства. В нем обобщен важный вывод — тот, который 10 лет спустя, после того как Интернет вещей стал названием всего, от статьи в Scientific American до названия конференции Европейского Союза, все еще часто неправильно понимается ».

Спасибо Санджаю Сарме и Нилу Гершенфельду за их комментарии к черновику этой временной шкалы.

Следуйте за мной в Twitter @GilPress, Facebook или Google+

История Интернета вещей: что это такое, как работает, откуда и куда идет

Не так давно идея соединить все со всем, возможно, звучала как какая-то надуманная футуристическая идея — немного забавы для энтузиастов научной фантастики, но не то, что мы, вероятно, испытаем в нашей жизни. Потом это начало происходить. Интернет взорвался по всему миру.Внезапно у всех появился ПК, и мы все «бродили по Интернету» при каждой возможности. Мы начали рассылать электронные письма, и компании по всему миру быстро осознали эффективность, которую можно получить с помощью цифровых транзакций и электронной связи. Затем вырос спрос на портативность. Ноутбуки стали таким же обычным явлением, как карманные калькуляторы, и вскоре «интернет-кафе» и «точки доступа Wi-Fi» вошли в общественный лексикон. Этого было недостаточно. Мы хотели, чтобы Интернет всегда был у нас на ладони — и смартфоны, мобильные сети 3G и 4G сделали это там.Теперь мы смотрим на свои вещи. Наша бытовая техника, системы безопасности и автомобили. Наши машины, фабрики и офисные здания. Наши города и инфраструктура. Мы хотим, чтобы все наши вещи были связаны со всеми нашими вещами — и, если ваши вещи еще не подключены, они скоро будут, тем более что пятое поколение технологии мобильного широкополосного доступа (5G) поднимает свою голову над горизонтом. Итак, мы здесь — добро пожаловать в Интернет вещей (IoT).

Концепции Интернета вещей — что такое Интернет вещей?

В самом широком смысле IoT охватывает все, что подключается к Интернету, включая ваш смартфон, планшет, настольный компьютер и ноутбук.Тем не менее, этот термин часто используется в несколько более узком смысле в том смысле, что упоминаемые «вещи» — это другие объекты, которые могут разговаривать друг с другом — интеллектуальные колонки, розетки, фонари, системы отопления, холодильники, автомобили и т. Д. пришли к выводу, что смартфоны и компьютеры уже подключены к Интернету. Однако, строго говоря, Интернет вещей состоит из любого устройства с переключателем включения / выключения, которое подключается к Интернету — мобильных телефонов и всего остального.

Однако

IoT — это не только возможность подключения — это объединение подключенных устройств с автоматизированными системами для сбора данных с целью анализа этих данных и принятия мер.

Давайте подумаем об этом на некоторых примерах Интернета вещей.

Примеры Интернета вещей

Кажется, что умный холодильник всегда появляется в разговорах об Интернете вещей, так что давайте начнем с этого. Скажем, например, вы едете домой с работы. Ваш автомобиль подключен к вашему смартфону, который, в свою очередь, подключен к вашему умному холодильнику дома. Холодильник отправляет на телефон сообщение о том, что у вас мало молока. Сообщение появляется на приборной панели подключенного автомобиля, что позволяет узнать, где находится ближайший продуктовый магазин, и отображает карту, чтобы указать маршрут.Полки магазина также соединены между собой, и на приборной панели вашего автомобиля появляется сообщение о том, что ваш предпочтительный бренд есть в наличии. Это Интернет вещей.

На рабочем месте примеры Интернета вещей включают системы отслеживания запасов, которые знают, когда у вас заканчиваются расходные материалы, и автоматически заказывают новые. Такие вещи, как умные столы, которые предупреждают сотрудников, когда они сидят слишком долго, — еще один пример Интернета вещей. То же самое относится и к умным динамикам, таким как Alexa for Business, которые позволяют сотрудникам включать оборудование для видеоконференцсвязи, проверять календари, планировать встречи и находить открытый конференц-зал одним голосом.

В таких отраслях, как производство, датчики IoT в машинах, оборудовании, производственных линиях, складах и транспортных средствах могут обеспечивать, например, профилактическое обслуживание — когда данные, собранные с этих датчиков, создают отчеты о техническом обслуживании в реальном времени, чтобы предупредить организацию, если машина не работает. t работает исправно или требуется замена детали. С помощью сложной системы Интернета вещей такого рода можно заказать неисправную деталь, а инженер-полевой инженер назначить необходимый ремонт до того, как это вызовет какие-либо нарушения в работе.

Теги и датчики

с поддержкой Интернета вещей также чрезвычайно полезны в цепочке поставок — от завода до грузовика, от склада до цеха Интернет вещей может дать организациям единое централизованное представление о том, где именно все находится и насколько это эффективно. производятся, как быстро они отправляются и как быстро продаются. (Фактически, именно здесь Интернет вещей начался по-настоящему — см. «Историю Интернета вещей» ниже.)

В сфере здравоохранения все, от съедобных датчиков до подключенных к сети ингаляторов от астмы и контактных линз, теперь становится реальностью, предупреждая пациентов и медицинских работников изнутри тела о текущем состоянии здоровья и о том, как принимаются лекарства.

Как работает Интернет вещей

Возможности Интернета вещей во всех отраслях практически безграничны — и действительно, эта технология имеет гораздо больший потенциал, чем просто умный холодильник. Но как работает Интернет вещей и каковы основные компоненты функционирующей системы IoT?

Ну, первое, что вам нужно, это датчики и устройства с возможностью сбора, хранения, передачи и приема данных. Далее идет подключение: собранные данные необходимо передавать другим машинам, и Интернет является основным средством, с помощью которого это обычно и наиболее легко достигается.Обычно датчики и устройства Интернета вещей обмениваются данными с приложениями и службами, работающими в облаке, и если это не достигается через общедоступный Интернет, то это будет происходить через какую-то частную сеть, в зависимости от модели облака.

Следующий шаг — обработка данных. После того, как собранные данные будут переданы с устройства в облако, установленное программное обеспечение может начать их анализ. Чтобы дать вам простой пример, данные, передаваемые от умного кондиционера в вашем доме, будут проанализированы, чтобы проверить, находятся ли показания температуры в приемлемом диапазоне.С системами и приложениями промышленного Интернета вещей (IIoT) обработка данных — вот где реальная ценность и преимущества IoT заключаются в том, что количество устройств, передающих данные, может быть огромным, что дает жизненно важную информацию о состоянии бизнеса в режиме реального времени.

(Источник изображения: iotforall.com)

И это подводит нас к искусственному интеллекту и машинному обучению. Чтобы система Интернета вещей была действительно быстрой и ценной, для создания огромных объемов данных требуется сложное аналитическое программное обеспечение.Здесь в реальном времени применяются механизмы искусственного интеллекта и машинного обучения для анализа входящих данных, выполнения прогнозного анализа и автономного предоставления соответствующего ответа. Для предприятий это означает, что Интернет вещей может помочь в принятии важных решений, улучшении способов предоставления услуг, производства товаров, ухода за своими машинами, управления людьми и проведения операций.

Однако последняя предпосылка Интернета вещей — безопасность. С ростом числа устройств с поддержкой Интернета вещей и увеличением числа предприятий, подключающих все больше и больше устройств к внутренним сетям, поверхности для атак становятся все больше.Например, распределенные атаки типа «отказ в обслуживании» (DDoS) представляют собой вполне реальную угрозу, которая подвергает системы IoT большому риску. Здесь уязвимые подключенные устройства захватываются хакерами и используются для отправки огромного количества запросов на сервер доменных имен (DNS), что приводит к его сбою. Таким образом, кибербезопасность становится критически важной для всех предприятий, внедряющих решения для Интернета вещей, как и для потребителей, у которых дома есть устройства с поддержкой Интернета вещей.

История Интернета вещей

Большинство сайтов, которые пытаются объяснить историю Интернета вещей, хотят дать вам полную историю того, как появился сам Интернет — и все связанные с ним технологии.Однако, учитывая, что совершенно очевидно, что вы не получите Интернета вещей, не имея сначала всемирной компьютерной сети для соединения этих вещей, давайте пропустим эту часть и начнем с того, что вас действительно интересует — истории Интернета вещей.

Итак, если оставить в стороне первую радиоречевую передачу и развитие компьютеров, одним из первых по-настоящему узнаваемых примеров Интернета вещей, который появился за десять лет до того, как концепт получил название, был автомат Coca-Cola в начале 80-х годов. расположен в Университете Карнеги-Мелон в Питтсбурге, штат Пенсильвания.Студент университета — некий Дэвид Николс — устал от того, что каждый раз, когда ему требовалась газировка, ему приходилось идти, по его словам, «относительно долгий путь» от своего офиса до холодильной машины с колой. вещь была бы пустой (или, если бы она была недавно заполнена, стеклянные бутылки внутри были бы неудовлетворительно теплыми).

«Внезапно я вспомнил сказки о Гарцующем пони [первом торговом автомате с компьютерным управлением] в Стэнфорде и понял, что нам не нужно было мириться с этим, что у нас есть технология», — вспоминал позже Николс.Вскоре Николс и несколько друзей разработали систему для подключения к автомату через APRANET — предшественника сегодняшнего Интернета — которая позволяла им удаленно проверять состояние автомата (то есть видеть, есть ли в наличии напитки и есть ли это. холодно) перед поездкой. Многие говорят, что этот торговый автомат был первым настоящим устройством с поддержкой Интернета вещей.

Однако только в 1999 году было придумано название «IoT» — и вы можете обвинить парня по имени Кевин Эштон, соучредителя Центра автоматической идентификации Массачусетского технологического института (позже замененного более ориентированным на исследования Auto-ID Labs в 2003 году).«Интернет вещей» — так называлась презентация, которую Эштон сделал для Procter & Gamble, когда еще работал там бренд-менеджером. Эштону было поручено помочь запустить линию косметики, но он был обеспокоен тем, что каждый раз, когда он заходил в свой местный магазин, всегда казалось, что продается помада определенного оттенка коричневого цвета. Он проконсультировался с людьми, отвечающими за цепочку поставок P&G, и они сказали ему, что на складе имеется множество помад этого цвета. Этого было недостаточно — Эштон хотел знать, где его помада, что с ней происходит и почему в магазине не может быть в наличии.Однако никто не мог дать ему ответа.

Примерно в то же время разрабатывались метки радиочастотной идентификации (RFID). Такие теги были встроены в крошечные чипы с возможностью радиосвязи, которые могли передавать небольшие биты данных по беспроводной сети. Во время презентации «Интернет вещей» Эштон предложил использовать эти RFID-метки в продуктах P&G, позволяя идентифицировать и отслеживать определенные объекты по всей цепочке поставок, а это означает, что местонахождение запасов можно было бы лучше и легче контролировать.Зная, что «Интернет» — все еще модное слово в то время — будет волновать руководителей, которым он обращался, Эштон включил это в заголовок своего выступления перед советом директоров. «Они понятия не имели, что я собирался им сказать, но они знали, что Интернет имеет большое значение», — объяснил Эштон Tech Republic. «Итак, если бы я мог вставить слово« Интернет »в название своей презентации, я бы смог привлечь их внимание».

Эштон впоследствии провел сотни презентаций для руководителей компаний о потенциале технологии RFID — в частности, о том, как каждый чип RFID может связываться с машинами через беспроводную сеть.К 2003 году у Auto-ID Center было 103 спонсора, многочисленные отделения по всему миру и соблюдались стандарты, так что любой умный пакет мог взаимодействовать с сетями поставщиков и розничных продавцов. Со временем рынок развивался, производились вложения, и чипы становились все лучше и лучше, все дешевле и дешевле.

(Источник изображения: cisco.com)

К концу 2000-х — началу 2010-х годов корпорации по всему миру начали по-настоящему увлекаться Интернетом вещей — так же, как сегодня они увлекаются искусственным интеллектом и машинным обучением.Примерно в это же время IBM начала работу над своей кампанией Smarter Planet. McKinsey начала писать отчеты о состоянии технологий Интернета вещей. В 2011 году Cisco объявила, что Интернет вещей «родился» между 2008 и 2009 годами — моментом времени, когда к Интернету было подключено больше вещей или объектов, чем живых людей на планете. В том же году Gartner впервые добавила новое явление в свой знаменитый список Hype-cycle for Emerging Technologies.

IoT-стартапов начали появляться на свет — например, в 2010 году Nest Labs производила такие продукты, как сенсорные термостаты с поддержкой Wi-Fi, самообучающиеся термостаты и детекторы дыма.В 2014 году Google объявил, что купит Nest Labs за 3,2 миллиарда долларов. И, возможно, это был момент — несомненно, подкрепленный появлением Amazon Alexa, а затем и Google Home, — когда Интернет вещей действительно привлек внимание общественности, и с тех пор рынок продолжает расти как снежный ком.

Заключительные мысли и взгляд в будущее Интернета вещей

Сегодня Интернет вещей коренным образом меняет способы ведения бизнеса, образа жизни и функционирования общества в целом.Организации все больше осознают потенциал технологии для улучшения операций и охвата потребителей через постоянно расширяющуюся сеть постоянно подключенных интеллектуальных устройств.

Действительно, Интернет вещей в настоящее время является быстрорастущей отраслью. Как отмечает Кэрри МакГилливрей, вице-президент IDC по Интернету вещей, 5G и мобильности, «внедрение Интернета вещей происходит во многих отраслях, в правительстве и в повседневной жизни потребителей. Мы все чаще наблюдаем, как данные, генерируемые подключенными устройствами, помогают предприятиям работать более эффективно, получать представление о бизнес-процессах и принимать решения в режиме реального времени.Для потребителей доступ к данным меняет способ информирования о состоянии домашних хозяйств, транспортных средств и членов семьи, а также об их собственном здоровье и физической форме. Следующая глава IoT только начинается, поскольку мы видим переход от цифровой поддержки физического к автоматизации и расширению человеческого опыта с помощью подключенного мира ».

По данным IDC, мировые расходы на Интернет вещей, по прогнозам, достигнут 745 миллиардов долларов в 2019 году, что на 15,4% больше, чем 646 миллиардов долларов, потраченных в 2018 году, и превысят отметку в 1 триллион долларов в 2022 году.Отрасли, которые, как ожидается, будут демонстрировать самые быстрые среднегодовые темпы роста (CAGR) в прогнозируемый период 2017-2022 годов, — это страхование (17,1%), федеральное / центральное правительство (16,1%) и здравоохранение (15,4%). Наибольший объем инвестиций в 2019 году будет приходиться на производственные операции (100 млрд долларов США), управление производственными активами (44,2 млрд долларов США), умный дом (44,1 млрд долларов США) и мониторинг грузовых перевозок (41,7 млрд долларов США). В период с 2017 по 2022 год варианты использования Интернета вещей, которые, как ожидается, обеспечат самый быстрый рост расходов, включают автоматизацию объектов аэропорта (транспорт), зарядка электромобилей (коммунальные услуги), мониторинг сельскохозяйственных полей (ресурсы), прикроватная телеметрия (здравоохранение) и в магазинах. контекстный маркетинг (розничная торговля).

(Источник изображения: idc.com)

Это все восходит к беспокойству Эштона по поводу отсутствия помады. И все же, даже будучи отцом всех инноваций Интернета вещей, которые мы видим вокруг нас сегодня — и всего, что неизбежно произойдет в будущем, — Кевин Эштон не известен нарицательным. Не как, скажем, Тим Бернерс-Ли или Стив Джобс. Но, если не брать в расчет частные проекты по производству коксовых машин, видение Эштона лучшего управления запасами в цепочке поставок — это то место, где IoT в том виде, в каком мы его знаем сегодня, действительно начался — и таков потенциал гиперподключенного мира IoT, поэтому неудивительно, что технология разветвилась так много интересных и новаторских способов.

Что нас ждет в будущем? Последнее размышление над этим вопросом принадлежит самому человеку: «На самом деле Интернет вещей представляет собой информационные технологии, которые могут собирать собственную информацию. Часто то, что он делает с этой информацией, не говорит человеку что-то, он [просто] что-то делает ».

Какое будущее у IoT?

В самом широком смысле IoT охватывает все, что подключается к Интернету, включая ваш смартфон, планшет, настольный компьютер и ноутбук.Тем не менее, этот термин часто используется в несколько более узком смысле в том смысле, что упоминаемые «вещи» — это другие объекты, которые могут разговаривать друг с другом — интеллектуальные колонки, розетки, фонари, системы отопления, холодильники, автомобили и т. Д. пришли к выводу, что смартфоны и компьютеры уже подключены к Интернету. Однако, строго говоря, Интернет вещей состоит из любого устройства с переключателем включения / выключения, которое подключается к Интернету — мобильных телефонов и всего остального. Возможности Интернета вещей во всех отраслях практически безграничны.Однако одним из обязательных условий Интернета вещей является безопасность. С ростом числа устройств с поддержкой Интернета вещей и увеличением числа предприятий, подключающих все больше и больше устройств к внутренним сетям, поверхности для атак становятся все больше. Сегодня Интернет вещей коренным образом меняет способы ведения бизнеса, образа жизни и функционирования общества в целом. Организации все больше осознают потенциал технологии для улучшения операций и охвата потребителей через постоянно расширяющуюся сеть постоянно подключенных интеллектуальных устройств.Как отмечает Кэрри МакГилливрей, вице-президент IDC по Интернету вещей, 5G и мобильности, «внедрение Интернета вещей происходит во многих отраслях, в правительстве и в повседневной жизни потребителей. Мы все чаще наблюдаем, как данные, генерируемые подключенными устройствами, помогают предприятиям работать более эффективно, получать представление о бизнес-процессах и принимать решения в режиме реального времени. Для потребителей доступ к данным меняет способ информирования о состоянии домашних хозяйств, транспортных средств и членов семьи, а также об их собственном здоровье и физической форме.Следующая глава IoT только начинается, поскольку мы видим переход от цифровой поддержки физического к автоматизации и расширению человеческого опыта с помощью подключенного мира ».

История эволюции Интернета вещей

IoT уже не новинка, и с момента своего изобретения он проложил путь, настолько насыщенный и успешный, что сегодня IoT является одним из главных факторов роста бизнеса.

Итак, разве не интересно узнать, как IoT развивался с течением времени, чтобы стать сегодня основным направлением бизнеса?

Этот блог — скромная попытка понять это.

Потребность в M2M-подключении была всегда.

Хотя концепция соединения машин или физических систем была предметом интереса для новаторов в области технологий в течение довольно долгого времени, и в этом отношении были сделаны различные изобретения.

В течение очень долгого времени RFID использовался производителями товаров народного потребления и розничными торговцами на грузовых поддонах для упрощения управления запасами. Хотя в то время термин «Интернет вещей» никогда не рассматривался, основной целью всегда было наличие связи между различными физическими системами на расстоянии с целью повышения операционной эффективности.

Изображение: От RFID к Интернету вещей. Кредит изображения : mojix

Тем не менее, прорыв был сделан профессором Массачусетского технологического института Кевином Эштоном, который ввел термин «Интернет вещей» (IoT), благодаря идее превратить RFID в сетевую технологию.

Как только Интернет вещей начал использоваться для интеграции таких подходов (подключения и удаленного мониторинга различных объектов) в общую структуру, уже не было возможности оглядываться назад.

Аналогия с курицей и яйцом

Таким образом, было бы неправильно сравнивать эволюцию Интернета вещей от RFID с дилеммой причинно-следственной связи курицы или яйца.

Хотя термин IoT был придуман Эштоном для обозначения соединения физических объектов через RFID, но идея соединения физических систем существовала еще раньше.

Изображение: Эволюция Интернета вещей аналогична дилемме курица-яйцо: Изображение предоставлено : Pinterest

Постепенное развитие Интернета вещей (IoT)

Давайте посмотрим, как эволюция Интернета вещей как концепции происходила в течение определенного периода времени вместе с графиками:

Год 1999: Кевин Эштон, соучредитель Центра автоматической идентификации (для автоматической идентификации) в Массачусетском технологическом институте, ввел термин «Интернет вещей».Его определение Интернета вещей было основано на переосмыслении RFID как сетевой технологии путем связывания объектов с Интернетом с помощью тегов RFID.

---

Идея Эштона заключалась в создании системы, «в которой компьютеры могли бы собирать данные без помощи человека и преобразовывать их в полезную информацию, что стало бы возможным с такими технологиями, как датчики и радиочастотная идентификация (RFID), которые позволяют компьютерам наблюдать, идентифицировать и понимать мир ».

---

Год 1999: Связь между устройствами (D2D) как концепция была придумана Биллом Джоем в рамках его концепции «Шесть сетей» на Всемирном экономическом форуме.

2000 год : был изобретен LG Internet Digital DIOS, первый в мире холодильник с подключением к Интернету. Холодильник использовал порт LAN для IP-соединения.

2001 год : Дэвид Брок, содиректор Центра автоматической идентификации, Массачусетский технологический институт, предложил новую схему идентификации объектов, электронный код продукта (EPC), вместо обычного универсального кода продукта (UPC или «штрих-код»). ) для уникальной идентификации и отслеживания объектов на протяжении всего жизненного цикла продукта с использованием инфраструктуры / Интернета.”

Год 2003: «Проект JXTA-C: создание сети вещей» опубликован Бернардом Траверсатом и его командой на 36-й ежегодной Гавайской международной конференции.

По их словам, цель проекта JXTA — определить стандартный набор протоколов для специальных, повсеместных одноранговых вычислений в качестве основы будущей Сети вещей.

Год 2003: В конференц-центре McCormick Place был запущен особый вид сети для соединения многих из миллионов тегов, которые уже есть в мире.

На запуск сети электронных кодов продуктов (EPC) присутствовало множество делегатов из разных уголков мира розничной торговли, технологий и академических кругов.

Их целью было заменить глобальный штрих-код универсальной системой, которая может предоставить уникальный номер для каждого объекта в мире. Некоторые уже начали называть эту сеть «Интернетом вещей».

и еще несколько параллельных изобретений и экспериментов позже …

Год 2005: Преподаватели Института дизайна взаимодействия Ивреа (IDII), Италия, изобретают одноплатный микроконтроллер для использования в интерактивных проектах, разрабатываемых их студентами.

Позже в том же году Международный союз электросвязи опубликовал отчет под названием «Интернет вещей», один из семи отчетов об Интернете.

2008 год: Различные заинтересованные стороны в отрасли объединились, чтобы сформировать альянс IPSO для продвижения подключенных устройств. Это был большой скачок к внедрению Интернета вещей для крупномасштабного бизнеса в реальных производственных условиях.

2016 и далее : Мы подключили дом, подключили автомобили, производственные предприятия с поддержкой Интернета вещей и солнечные трекеры на основе Интернета вещей.

Интернет вещей распространился по отраслям, и был введен новый термин «Enterprise IoT (EIoT)», который включает устройства, используемые в деловых и корпоративных установках. По оценкам экспертов рынка, к 2020 году будет около 50 миллиардов подключенных устройств.

Хотя определение IoT изменилось по сравнению с тем, что представлял Кевин Эштон с многочисленными технологическими изобретениями, основополагающий принцип наличия сети взаимосвязанных устройств, которые взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой для сбора и анализа информации с использованием Интернета, имеет остались прежними.

Со временем модель Интернета вещей на основе RFID не получила должного внимания из-за ограниченных возможностей подключения, высокой стоимости устройств и инфраструктуры. Кроме того, система на основе RFID не считалась подходящей для крупномасштабного производства, такого как промышленная автоматизация. Но Интернет вещей продолжал развиваться благодаря достижениям в области сетевых подключений на основе IP и различным другим техническим инновациям, которые сделали подключение M2M возможным в более широком диапазоне.

Как и почему быстрого внедрения IoT

До сих пор мы обсуждали, как IoT развивался шаг за шагом в течение определенного периода времени.Однако это обсуждение будет неполным без рассмотрения ключевых факторов, которые привели к быстрому внедрению Интернета вещей во всех отраслях сегодня.

Некоторые из ключевых факторов повсеместного внедрения Интернета вещей в различных отраслях можно резюмировать следующим образом:

1. Улучшение связи и сетевых возможностей
2. Улучшение облачных вычислений
3. Изобретение инструментов анализа данных и быстрое улучшение возможностей обработки данных
4. Доступность недорогих устройств, а также снижение затрат на вычисления и память.

Развитие сетевых возможностей — Сегодня на рынке доступно множество беспроводных технологий, обеспечивающих связь между устройствами.

Некоторые из широко используемых сетевых технологий варьируются от Wi-Fi до Bluetooth, от ZigBee до Z-Wave, от DECT до Thread. В дополнение к ним, AllSeen, DLNA и UPnP, технологии одноранговой связи обеспечивают прямое подключение устройств без необходимости в точке доступа

Улучшение облачных вычислений: Быстрое улучшение возможностей облака стало важным фактором, сделавшим Интернет вещей доступным и широко распространенным.

Это потому, что облако обеспечивает недорогое и всегда доступное место для хранения и обработки данных / информации.

Доступность доступной облачной инфраструктуры облегчила беспрепятственную разгрузку задач, связанных с хранением и вычислениями, на облачные серверы с устройств IoT. Это, в свою очередь, упростило для многих отраслей более быстрый переход на Интернет вещей. Сегодня Интернет вещей и облако неразрывно связаны и используются для упрощения сложных бизнес-задач.

Снижение затрат — Доступность недорогих датчиков наряду с постепенным снижением стоимости подключенных устройств помогли предприятиям — как средним, так и малым — рассматривать Интернет вещей как жизнеспособный метод.

Благодаря многочисленным техническим усовершенствованиям, сделанным за год, сегодня затраты на вычисления, затраты на память и затраты на беспроводную связь стали доступными для большего числа пользователей.

Достижения в обработке и анализе данных — За последнее десятилетие обработка данных, а также аналитические возможности данных улучшились за счет использования коллекторов. Сбор и анализ данных являются УТП системы на основе Интернета вещей, и достижения в области анализа данных определенно открыли новые варианты использования Интернета вещей.

Сегодня существует множество подключенных устройств, которые взаимодействуют и обмениваются огромными объемами данных, причем в разных форматах.

Магия преобразования данных в действенные решения и извлечения из них дохода стала возможной с появлением аналитических инструментов, основанных на больших данных.

Изображение: Внедрение Интернета вещей и подключение к большим данным; Изображение предоставлено: IEEE .

Многочисленные методы анализа данных, такие как пространственная аналитика, аналитика временных рядов, потоковая аналитика, используются для анализа данных, которые различаются как по форматам, так и по структуре (структуры и неструктурированные данные, данные на основе местоположения и данные на основе времени..).

Таким образом, достижения в области анализа данных не только помогли бизнесу широко внедрить IoT, но и открыли новые возможности для создания и масштабирования бизнеса.