Интернет Вещей – одна из основ Цифровой Экономики (конспект 1)

Интернет Вещей IoT

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

Различия между межмашинными коммуникациями М2М и Интернетом Вещей IoT

М2М (Machine-to-Machine)

  • Ограниченная производительность
  • Отсутствие единых стандартов
  • Специализированные разработчики
  • Дорогие и ограниченные коммуникации
  • Закрытые специализированные решения
  • Устройства для единичных применений
  • Аппаратные устройства
  • Операционный подход (устройство-операция)

IoT (Internet of Things)

  • Высокопроизводительные встроенные системы
  • Открытые промышленные стандарты
  • Разработчики широкого профиля
  • Недорогие коммуникации общего применения
  • Открытые и стандартные решения
  • Системы для множества применений
  • Программные решения
  • Передача данных в режиме «реального времени»
  • ИТ-подход (устройство может быть перепрограммировано под разные задачи)

ПреимуществоIoT– открытый стандартный подход, при котором приложения одного применения могут быть использованы в других применениях. В IoT используются различные технологии:

  • «традиционные»: Wi-Fi, Bluetooth, 3.4G …
  • «инновационные»: BLE, Thread, LPWAN…

Протоколы IoT

Основные протоколы IoT

LPWA — сети с низким энергопотреблением и широкой зоной покрытия

К LPWA (Low Power Wide Area) относятся сети на основе следующих протоколов IoT и M2M:

  • Sigfox
  • Weightless / Neul
  • NB-IOT/LTE Cat NB1
  • LTE Cat 0, 1, 3
  • LTE-M1/ LTE-MTC (LTE-Machine Type Communication)
  • LoRaWAN
  • EC-GSM-IOT (Extended Coverage GSM-IOT)
  • RPMA

Чипы LPWA – недорогие, а срок службы устройства IoT с чипом LPWA составляет до 10 лет от одной батареи.

Дальность действия: 2-5 км в городе и до 20 км в сельской местности.

Скорость передачи данных: 0,3 — 50 кбит/с .

Сравнительные характеристики LPWA

LoRaWAN

  • Стандарты и решения на базе LoRaWAN разрабатывает и продвигает некоммерческая организация LoRa Alliance, в которую входят более 500 компаний. Первая версия стандарта LoRaWAN была продолжена в июне 2015 года, а в 2017 году вышла версия 1.1.
  • Конечные узлы (End Nodes) передают данные одновременно на все шлюзы, находящиеся в зоне покрытия, по каналу LoRa. Шлюзы LoRa коммутируют сообщения от конечных устройств на IoT-сервер по протоколу IP.
  • Конечные узлы обычно содержат:
    • Сенсоры, которые измеряют переменные параметры, например, температуру, влажность, скорость и ускорения, сигнал GPS и пр.
    • Транспондер LoRa, который передаёт сигналы по протоколу LoRaWAN.
  • Шлюзы подключаются к серверу сети IoT по стандартному протоколу IP и преобразуют радиочастотные пакеты от конечных узлов в стандартные IP-пакеты.
  • IoT-сервер – это облачная платформа IoT. Существует большое разнообразие (несколько сот) различных IoT-платформ.

Наиболее перспективные применения LoRaWAN

  • Умные счётчики для ЖКХ (вода, газ, электричество и т.д.)
  • Мониторинг потребления для «Умных электросетей» (Smart Grid)
  • Мониторинг транспорта и логистика
  • Мониторинг промышленного оборудования (Smart Manufacturing)
  • «Умный город» (Smart City) в т.ч:
    • мониторинг парковочного пространства
    • мониторинг муниципального транспорта
    • системы умного уличного освещения
    • мониторинг погодных условий
    • пожарные и охранные сигнализации
    • автоматизация зданий и пр.
  • «Умное сельское хозяйство» (Smart Agriculture)
    • Сбор данных с полей (температура, влажность, кислотность почвы и пр.)
    • Мониторинг скота (фертильность) и пр.

Архитектура IoT

  • Вещи. «Вещь» — объект, оснащённый сенсором для сбора данных, а также активатором, который исполняет команды, полученные от сети.
  • Шлюзы. Обмен данными между вещами и облаком происходит через шлюзы, в которых данные предварительно обрабатываются чтобы снизить трафик между шлюзами и облаком. 
  • Облачные шлюзы. Производят сжатие данных и обеспечивают безопасность при передаче данных от полевых шлюзов и облачными серверами, совместимость протоколов.
  • Процессор стриминга данных. Обеспечивает эффективную передачу и целостную данных входных данных в Data Lake и управляющие приложения.
  • «Озеро данных» (Data lake). Data lake используется для хранения данных, генерируемых подключёнными устройствами в тих исходном формате. Когда данные используются при аналитических выводах (insights), они извлекаются из Data lake и загружаются в «Склад Больших Данных» (Big Data Warehouse).
  • «Склад Больших Данных» (Big Data Warehouse). Отфильтрованные и обработанные данные для предметного анализа извлекается из Big Data Warehouse. Кроме того, в нём хранится контекстная информация о вещах и датчиках (например, о месте установки сенсора), и команды, которые были посланы на актуаторы.
  • Аналитика данных (Data analytics). Использует данные из Big Data Warehouse, определяет тенденции и делает предметный анализ. Осуществляет визуализацию результатов предметного анализа, и вырабатывает способы повышения эффективности работы системы с вещами. Кроме того, найденные корреляции помогают в процессе принятия управленческих решений людьми.
  • Машинное обучение (Machine learning ML) и модели, которые генерирует ML. Даёт возможность создавать более точные и более эффективные модели для управляющих приложений. Модели регулярно обновляются на основе исторических данных, накопленных в Big Data Warehouse. Когда применимость и эффективность моделей подтверждается аналитиками данных, новые модели используются управляющими приложениями.
Типовая архитектура IoT

***

Далее см. конспект 2.

Об авторе Алексей Шалагинов

Независимый эксперт
Запись опубликована в рубрике Uncategorized с метками , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

1 отзыв на “Интернет Вещей – одна из основ Цифровой Экономики (конспект 1)

  1. Уведомление: Интернет Вещей – одна из основ Цифровой Экономики (конспект 2) | Telecom & IT

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.