Интернет вещей (в примерах) — что это такое и как он работает

Вместо введения

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

Как появился IoT?

Интернет — вещей (IoT), как технология, своему появлению обязана имплементации технологии радиочастотного обмена между устройствами, способными коммуницировать в общей сети.

Впервые презентация этой инновационной технологии была произведена в 1999 году в Массачусетском университете для фармацевтической компании «Проктер энд Гэмбл». Основная цель такой презентации была доказать эффективность использования радиочастотных меток в системах складской и торговой логистики.

Для такого крупнейшего производителя потребительской косметики подобная схема управления логистикой была одним из способов получения конкурентного преимущества на рынке. В качестве радиочастотного спектра предусматривалось использование не только диапазона частот ВЧ и СВЧ, но и излучений инфракрасно спектра.

Позднее для IoT была разработана унифицированная технология RFID.Базовой платформой коммуникации стал высокоскоростной интернет (3G и 4G), с помощью которого можно комбинировать сети любой сложности, где участвуют устройства различной конфигурации и назначения.

Немного интересных фактов из истории

Посмотрим, что у нас интересного в истории было связано с интернетом вещей. Фактов конечно много: и само создание сети интернет, и создание первой страницы в сети и пр., все наверно и не перечислить, поэтому напишу наиболее интересные, как мне кажется, и наиболее приближенные непосредственно к Интернету вещей.

• В 1926 Никола Тесла в интервью для журнала «Collier’s» сказал, что в будущем радио будет преобразовано в «большой мозг», все вещи станут частью единого целого, а инструменты, благодаря которым это станет возможным, будут легко помещаться в кармане.
• В 1990 выпускник MIT, один из отцов протокола TCP/IP, Джон Ромки создал первую в Мире интернет-вещь. Он подключил к сети свой тостер.
• Сам термин «Интернет вещей» (Internet of Things) был предложен Кевином Эштоном в 1999 году. В этом же году был создан Центр автоматической идентификации (Auto-ID Center), занимающийся радиочастотной идентификацией (RFID) и сенсорными технологиями, благодаря которому эта концепция и получила широкое распространение.
• В 2008-2009 произошел переход от «Интернета людей» к «Интернету вещей», т.е. количество подключенных к сети предметов превысило количество людей.

Прошлое IoNT

Как нетрудно догадаться, прошлого у Интернета нановещей в современном понимании никогда и не было. Как говорится, не было Интернета, не было нановещей – не было и проблемы. Впрочем, давайте вернемся к этому попозже, а пока займемся текущими вызовами прогрессивному человечеству.

Настоящее IoNT

Современному человеку худо-бедно понятно, для чего можно использовать IoNT и какие выгоды это могло бы принести. Но пока все находится в стадии зарождения, выработки концепции и выбора технологий. Благо, у некоторых продвинутых компаний на то есть футурологи и прочие маркетинговые мечтатели. Однако специалистам более интересно, как все это будет устроено и как оно будет работать. И пока человечество не изобрело ничего другого, там наверняка должно быть все, «как у взрослых», то есть привычные компоненты в исполнении «нано»: камеры, телефоны, скалярные датчики, процессоры, карты памяти, источники питания, антенны и приемопередатчики. Сегодня многие разработчики напряженно трудятся над этой нано-мозаикой, чтобы она заработала по образу и подобию макромира, а уж потом она будет как-то меняться с течением времени. Все зависит от развития новых технологий и их проникновения в нашу жизнь, а также от заинтересованности в них конечных пользователей. В зависимости от количества вещей и их вида могут применяться различные технологии для сбора, обработки и обмена информацией в рамках бесшовной передачи данных между устройствами.

Нанообъекты должны взаимодействовать в любом месте, в любое время, да и сами они вполне могут быть гетерогенными, работая как с IoT, так и с IoNT. Как и в истории с Интернетом вещей, каждый элемент IoNT в цепочке создания стоимости должен пройти через, быть может, революционные изменения и оптимизацию своего функционала. Факторы, стимулирующие рынок IoNT, учитывая сопутствующие трудности, зачастую сходятся к государственной поддержке, однако намечающееся увеличение связности оказывается полезным и для лидеров рынка и отрасли.

Развитие нанотехнологий идет параллельно с появлением новых разработок в Интернете и сенсорных сетях. В последние годы появилось направление нанокоммуникаций, целью которого является создание новых парадигм взаимодействия наноустройств для совершенствования их возможностей и способов применения. Однако наноустройства могут общаться не только в одноранговом режиме. Встраивание наносенсоров в различные объекты и устройства, окружающие пользователей, может привести к добавлению нового измерения в концепцию IoT с помощью добавления IoNT. Такие миниатюрные сенсоры, связываемые наносетью, могут поставлять мелкоструктурные данные изнутри объектов или труднодоступных областей. Например, нательные наносенсоры могут обеспечить сбор и передачу электрокардиографических и других жизненно важных сигналов. Микросенсоры, установленные в окружающей среде, могут собирать информацию о патогенах и аллергенах, присутствующих в конкретном физическом месте. Если объединить эти два источника данных на основе IoNT, то можно будет получить точный диагноз и отслеживать состояние пациента.

Тем не менее, в лице нанотехнологий инженерное сообщество получило новый набор инструментов для разработки наноразмерных компонентов с беспрецедентными функциональными возможностями. Ну а интеграция нескольких нанокомпонентов в единый организм с помощью наносетей будет способствовать развитию все новых и новых наномашин, что позволит создать множество приложений в биомедицинских, экологических, промышленных и военной сферах. Однако на сегодняшний день пока не до конца ясно, не только как наномашины будут общаться друг с другом, но и как они будут обмениваться информацией с более крупными «вещами». В ответ на данный вызов в последние годы в области нанотехнологий появилось новое направление – наносвязь или коммуникации между наноустройствами: наносхемами, нанороботами, нанодронами, наномашинами и др. Размер нанороботов, кстати, составляет от 0,1 до 10 мкм.

Собственно, многие устройства становятся всё более миниатюрными и скоро физические объекты, подключенные к Интернету, будет непросто заметить невооруженным глазом; компьютеры размером с крупинку соли будут включать в себя солнечную батарею, тонкопленочный элемент питания, оперативную память, датчик давления, беспроводное радиоустройство и антенну; видеокамеры размером с зерно уже сегодня работают с высочайшим разрешением; датчики размером с пылинку (0,05×0,005 мм) могут измерять температуру и давление, распознавать движение и передавать полученные данные.

Что такое интернет вещей?

Интернет вещей IoT (с англ. Internet of Things) является концепцией пространства, которая объединяет объекты реального и виртуального мира. Простыми словами, IoT — это не совокупность разных устройств, подключенных к сети. Это тесная интеграция между девайсом и человеком.

«По мере развития Интернета вещей само понятие четкой границы между реальностью и виртуальным миром становится размытым, иногда творческим путем» (Джефф Малган, исполнительный директор Nesta).

История IoT началась в 1990 году, когда Джон Ромки подключил свой тостер к сети. Это была первая в мире Интернет-вещь. Через 9 лет Кевин Эштон дал этой концепции термин «Internet of Things».

За период 2008-2009 «Интернет людей» плавно перешел в «Интернет вещей». Что под этим подразумевается? Дело в том, что число подключенных устройств к сети превысило численность людей.

В целом IoT можно представить как совокупность малосвязанных сетей, образующих более крупные. По такому принципу созданы перспективные проекты smart home, smart city и многие другие.

За чем дело стало?

Сегодня микроэлектронные технологии переживают бурный рост, датчики и сенсоры постепенно дешевеют, а новинки на рынке умных устройств появляются едва ли не еженедельно. Так почему же мы все еще не живем в домах будущего, оборудованных по последнему слову техники?

Причина 1. Мы не можем договориться

Чтобы связать тысячи и миллионы устройств, окружающие нас, требуется выработать единые стандарты и протоколы связи, по которым они будут обмениваться данными. На сегодняшний день таких стандартов нет, хотя работа над ними ведется. Крупнейшие компании рынка — General Electric, Intel, IBM, AT&T и Cisco — объединили усилия и создали Консорциум индустриального интернета (IIC). С 2014 года в консорциум вошли сотни компаний по всему миру: Boeing, Hitachi, Microsoft, Huawei, Bosch, Mitsubishi, Nokia, Siemens и многие другие. В задачи этой организации входит в том числе выработка единых протоколов интернета вещей, но эта работа все еще очень далека от завершения. Производители устройств, создавая новые гаджеты для наших домов и офисов, вынуждены изобретать собственные протоколы и интерфейсы, что затрудняет взаимодействие между электроникой разных компаний.

Причина 2. Безопасно ли это?

Интернет вещей будет ежеминутно пересылать и обрабатывать колоссальное количество информации с бесчисленного количества источников. И увы, на данный момент не так просто обеспечить безопасность этих данных. Любой из домашних девайсов, к которому получит доступ злоумышленник, может стать источником угрозы — и не только нашему комфорту, но и здоровью, и даже жизни.

Однако самой большой проблемой безопасности становится не хакер, успешно «взломавший» электронные замки вашей двери и отключивший сигнализацию, чтобы украсть ваш телевизор, и даже не промышленный шпион, внедрившийся в систему видеонаблюдения завода. Чтобы обеспечить взаимодействие, устройства интернет вещей разных производителей будут обмениваться данными и обрабатывать информацию, полученную друг от друга. И фактически это означает, что множество компаний и корпораций (производителей техники) будут получать доступ к безбрежному морю сведений о вас, вашей семье, работе и личной жизни. Эту информацию можно монетизировать — к примеру, персонализируя рекламу. И это станет непреодолимым искушением для многих корпораций. Кроме того, интернет вещей предоставляет практически неограниченные возможности для тотальной слежки и контроля за людьми.

Интернет вещей позволяет цифровому миру еще глубже проникнуть и укорениться в мире физическом. Это означает, что любая угроза, возникающая в интернете, будь то вирус, хакерская атака, утечка данных или любая брешь в безопасности, ставит под удар реальных людей и их жизни. Чтобы предотвратить возможные кибератаки, потребуются беспрецедентные превентивные меры.

Мы стоим на пороге новой эпохи: интернет вещей открывает невероятные возможности, для которых сегодняшняя умная электроника — лишь первая ласточка.

Но эти нововведения несут и угрозы. Производителям предстоит договориться, как соединить миллиарды девайсов с помощью интернета вещей и обеспечить безопасность информации.

IoT в организации дорожного движения

Одним из главных направлений развития и внедрения технологий интернета вещей является транспорт. За предыдущие десять лет автомобили превратились в интеллектуальную систему, способную сохранять жизни пешеходов и пассажиров. В настоящее время уже внедрены различные ассистенты, помощники и системы автоматического реагирования на возникшую угрозу на дороге. Среди них: активная система контроля и удержания полосы, система автоматического торможения при возникновении препятствия или обнаружения опасности, контроль мертвых зон и открывания дверей, ассистенты парковки, системы автоматического поиска места для парковки и многое другое.

Если те же десять лет назад автомобиль мог максимум предупредить о выходе из полосы, то сейчас системы безопасности не позволят сделать это непреднамеренно и даже смогут полностью остановить автомобиль.

С автомобилями всё в принципе ясно, новые «фишки» и ассистенты помогают продавать автомобили, поэтому инженеры совместно с маркетологами активно их развивают и внедряют. С дорогами все немного сложнее. За тот же временной период в 10 лет модернизацию можно описать несколькими пунктами:

• светодиодное освещение дорог;
• камеры контроля движения;
• программирование циклов работы светофоров с учетом суточных циклов движения.

Применение концепции интернета вещей к дорожному движению позволит умным автомобилям обмениваться информацией между транспортными средствами, центрами управления дорожным движением и сервисами, предоставляемыми частными компаниями для информирования о дорожных заторах, авариях и погодных условиях.

Ключом к тому, чтобы это произошло, как раз является IoT, объединяя датчики, встроенные в проезжую часть, ограждения, столбы и светофоры. Существующие на данный момент интеллектуальные транспортные системы, обеспечивают некоторые из перечисленных функций. Например, информация, собранная камерами наблюдения за дорожным движением, используется для корректировки интервалов работы сигналов светофоров в режиме реального времени для того, чтобы устранить или минимизировать заторы. Парковки, оборудованные датчиками, могут уведомлять водителей о наличии свободных мест прямо через смартфон.

Дороги с поддержкой IoT обладают рядом преимуществ, по сравнению с обыкновенными дорогами, но к сожалению, без недостатков тоже не обходятся. Зачастую, при развертывании системы IoT на дорогах, разработчики сталкиваются с проблемами безопасности и конфиденциальности, а также вопросами совместимости различных стандартов.

Существуют некоторые пилотные проекты IoT, такие как австрийский автобан, который использует систему «Cisco Connected Roadways», объединяющую 70 000 датчиков и 6 500 дорожных камер для мониторинга трафика и дорожных условий.

Интеллектуальные магистрали и шоссе поддерживают несколько стандартов IEEE. Стандарт IEEE 802.11p, регламентирует связь между транспортными средствами (V2V, Vehicle to Vehicle) и инфраструктурой (V2I, Vehicle to Infrastructure). Семейство стандартов IEEE 1609 для беспроводного доступа в транспортных средах определяет архитектуру и стандартизованный набор услуг и интерфейсов для безопасной беспроводной связи V2V и V2I.

К сожалению, ни одна комплексная транспортная система на основе IoT до сих пор не была полностью развернута. Система мониторинга трафика с поддержкой IoT использует комбинацию систем связи V2V — V2I — I2I и аналитику для управления дорожными ситуациями. Города могут начать делать свои дороги умнее прямо сейчас, установив готовые датчики. Как беспроводные, так и проводные датчики IoT всех типов, могут собирать данные о состоянии дороги, загруженности и даже о погодной ситуации.

Существует возможность установки на существующие светофоры и опоры, что поможет оптимизировать затраты на установку и оптимизировать движение в кратчайшие сроки. Некоторые светофоры могут взаимодействовать друг с другом, чтобы организовывать «зеленый коридор» для трафика автомобилей.

Безопасность и конфиденциальность информации являются проблемами для всех приложений IoT, а к системам на автомобильных дорогах предъявляются еще более высокие требования. Умные дороги должны быть защищены на 100% от повреждений, вандализма и кражи, в беспроводной передаче информации необходимо пресекать возможности прослушивания и взлома. Кроме того, правоохранительные органы и страховые компании могут использовать собранную информацию для целей, отличных от первоначальной цели умных дорог, таких как мониторинг чьих-либо привычек вождения или отслеживание местоположения автомобиля.

Несмотря на проблемы, связанные с внедрением и постройкой IoT дорог, нужно продолжать работать над развитием этого направления, поскольку преимущества данной технологии очевидны.

Интернет вещей в промышленности

В этой области даже используется специальный термин — промышленный интернет вещей или IIoT. Среди лучших примеров применения IoT в промышленности — всевозможные сенсоры, программные системы и анализ больших данных для разработки футуристических дизайнов и точных вычислений. Умные машины улучшают продуктивность и исправляют частые ошибки людей, особенно связанные с контролем качества и экологичностью.

IoT-устройства в агрокультуре

Умные устройства активно используются в сельском хозяйстве: как в фермерстве, так и в животноводстве. Среди лучших IoT-устройств в этой сфере — дроны и различные инструменты для проверки состава почвы, прогноза климатических изменений, состояния здоровья скота и отслеживания местоположения больных животных.

IoT в ритейле

Умные устройства значительно улучшают опыт покупателя, зашедшего в магазин. Самые желанные товары и услуги появляются прямо перед глазами клиента в нужное время и в нужном месте. Интернет вещей позволяет точно настроить рекламу, улучшить цикл поставок и процесс анализа востребованных моделей. К примерам использования IoT в ритейле также относится бесконтактная оплата и умные приложения для покупок.

Интернет вещей в здравоохранении

В списке лучших сфер применения IoT здравоохранение заслуживает особого места. В нем интернет вещей непосредственно влияет на жизни людей и иллюстрирует важность подключенного здравоохранения как сферы.

Благодаря IoT врачи могут оказывать помощь через интернет, в медицине используются дроны, а в генетике совершаются прорывы. Интернет вещей позволяет использовать более персонализированный подход к анализу здоровья пациента и разработке методов лечения болезней. В то же время разработка IoT-приложений все еще сталкивается со множеством трудностей, особенно если возникают конфликты между применением интернета вещей и традиционной медициной. Тем не менее, развитие IoT в этой сфере не прекращается.

Архитектура IoT-систем

IoT состоит из набора различных инфокоммуникационных технологий, которые обеспечивают его работу. Архитектура Интернета вещей показывает, как разные технологии связаны между собой, и включает в себя следующие основные уровни:

Things (дос. вещи) Уровень сенсоров и сенсорных сетей

Здесь непосредственно речь идет об устройствах. Это самый нижний уровень архитектуры IoT. Он состоит из «умных» объектов, соединенных с сенсорами. Они обеспечивают сбор и обработку информации в реальном времени для соответствующих целей. Например, для измерения температуры, давления, скорости движения, местоположения и многого другого. Развитие микропроцессоров привело к сокращению физических размеров аппаратных сенсоров и позволило внедрять их повсеместно.

Обычно, вещи имеют соединение со шлюзами, подключаемыми к локальной или глобальной вычислительной сети. Но есть и самодостаточные устройства, которые могут работать на базе сетей сотовых операторов (подключение с помощью Wi-Fi или Ethernet). Сами шлюзы являются концентраторами, поддерживающими определенный стандарт или протокол, обеспечивающий связь с «Вещами».

В качестве конкретного примера IoT-системы без шлюза, ниже приведено изображение, описывающее схему работы GPS-трекера с NB-IoT модулем:

Таким образом, есть устройства которым не нужен шлюз, и они обладают стандартным интерфейсом связи. Они самодостаточны и для координации с облаком им хватает доступа в интернет через провод, GSM/3G/LTE, NB-IoT, Wi-Fi и т.д.

В примере с трекером на рисунке выше, оператор присваивает устройству IP-адрес (либо может использоваться технология non-IP) через NB-IoT(L1, L2) и выпускает девайс в интернет. Сам трекер может поддерживать MQTT, CoAP или просто отправлять свой payload в UDP-пакетах на указанный в настройках адрес платформы через публичную сеть.

Сенсоры, которые характеризуются низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных, образуют беспроводные сенсорные сети (WSN — Wireless Sensor Network). Они набирают все большую популярность, потому что могут содержать гораздо больше датчиков с поддержкой работы от батарей и охватывают большие площади. Достигается это путем применения топологии mesh-сети. В качестве примера, можно привести стандарт ZigBee (IEEE 802.15.4), всё чаще применяемый в системах домашней автоматизации по методу «Умного Дома».

Gateway (шлюзы). Уровень шлюзов и сетей

Для реализации широкого спектра задач в IoT необходимо обеспечить совместную работу множества различных технологий и протоколов. Сети доступа должны обеспечивать требуемые значения передачи информации по задержке, пропускной способности и безопасности. Уровень шлюзов предназначен для соединения разнородных сетей в единую сетевую платформу.

Сетевые шлюзы позволяют пользователям или автоматизированным системам, обеспечить сетевое взаимодействие с конечными устройствами IoT-инфраструктуры, посредством поддерживаемого стандарта связи.

Cloud (облачная система). Сервисный уровень и уровень приложений

Сервисный уровень содержит набор информационных услуг, обеспечивающих автоматизацию технологических и бизнес-операций в IoT:

• поддержка операционной и бизнес-деятельностей;
• различная аналитическая обработка информации;
• интерфейс хранения, ввода/вывода данных из внешней системы;
• приложение (API);
• обеспечение информационной безопасности;
• управление различными бизнес-процессами;
• централизованная панель управления «Вещами».

На этом уровне архитектуры IoT существуют различные типы приложений для соответствующих промышленных секторов и сфер. Приложения могут быть «вертикальными», когда они являются специфическими для конкретной отрасли промышленности, а также «горизонтальными», которые используются в различных секторах экономики.

Умный дом

Системы Интернета вещей способны автоматизировать процессы и исключить непосредственное участие человека. Представьте, что вы приезжаете с работы, а в вашей квартире работает система «Умный дом». Еще до прибытия домой, в систему можно отправить команду через мобильное приложение и подготовить апартаменты к своему приходу. Реакция такого дома молниеносна. Вы открываете дверь, а свет в прихожей уже горит. Внутри комфортная температура, система проветрила и подогрела воздух, проверила остатки продуктов и бытовой химии, а затем, оповестила хозяина о необходимости пополнения запасов.

Можно внедрить машинное обучение, тогда система умного дома соберет необходимую информацию, например, за предшествующий месяц, и будет адаптировать свою работу.

Принципы функционирования IoT, описанные на примере бытовых процессов, можно перенести на бесконечное множество любых других, начиная от уличного освещения и управления светофорами, и до управления огромными предприятиями и городами.

Как работает интернет вещей?

О том, что IoT прочно входит в нашу повседневную жизнь можно признать состоявшимся фактом. Как показывает статистика, на текущий момент объем рынка услуг IoT составляет 600 млрд. долларовКоличество подключенных к сети Интернета различных устройств, сопряженных с ИВ составляет 8.4 млрд. единиц, превысив население Земли.

Но эти цифры хоть и дают представление о рынке IoT, все же не объясняют как работает IoT.В качестве наглядного примера того, как в действительности работает ИВ, в чем смысл его существования, можно привести несложную сеть. Например, в рамках концепции проекта «Умный дом». В эту небольшую сеть объединены три устройства – холодильник, микроволновая печь и кофеварка. Теперь посмотрим, как все это работает в действительности.

Холодильник собирает, агрегирует и обрабатывает всю информацию, относящуюся к продуктам питания обитателей дома. Сюда относится отслеживание времени пополнения запасов, вплоть до производства соответствующих заказов в интернет магазинах или супермаркетах. Смарт –холодильник выполняет последовательно функции:

• сканирование информации по поступающим продуктам – вес, качество, сроки годности, цены, которые есть на маркированных упаковках.
• следит за расходованием продуктов, исходя из количества членов семьи, объема, периодичности потребления тех ли иных продуктов. Он может принимать в расчет физиологические нормы – жирность, калорийность, наличие белков, сахара и т.п.
• по мере снижения уровня запасов продуктов, сигнализирует через приложение на смартфон владельцу о том, что необходимо закупить продукты, в каком количестве и где это лучше всего сделать.
• вполне возможна опция, что холодильник сам через интернет осуществляет заказы в супермаркете по выгодным ценам, Например, он отслеживает конъектуру цен по специальным приложениям или сайтам — агрегаторам типа «Агро 24», где происходит мониторинг цен по всем торговым сетям страны.
• получая от кофеварки и микроволновой печи данные о том, как часто варится кофе, какого сорта, что разогревается в микроволновке на завтраки, холодильник производит обработку этой информации. Затем он включает в свой пакет заказов и продукты, которые готовятся на этих двух домашних приборах.

Это самый простой алгоритм работы IoT в домашних условиях. Если его расширить дальше, то сформированная смарт — холодильником информация в виде заказа продуктов, может быть передана в службу курьерской доставки. Продукты будут доставлены по адресу, либо дроном, либо беспилотным автомобилем.

И еще один немаловажный момент. Для того чтобы вся эта система полноценно работала, кроме датчиков, сенсоров, соответствующих приложений и ПО, необходима система оплаты услуг, которые предоставляются через IoT. Это может быть обычный формат электронных денег, списываемых с банковских карточек. Но все большее распространение в IoT приобретают расчеты, основанные на использовании криптовалют. С их помощью платежи делаются быстро, надежно, в любое время суток, в любой точке мира.

Технологии

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

Беспроводные сенсорные сети

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

RFID

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

Умный город

К IoT-технологиям города относятся умные парковки, карты шума, умное освещение и дороги. Хотя сейчас эта группа устройств в основном находится на стадии разработки, она обладает огромными перспективами. С ее помощью можно увеличить безопасность в городе, лучше контролировать дорожное движение и загрязнения.

Преимущества IoT-устройств

Технология IoT выгодна частным предпринимателям, компаниям и обществу в целом. Для этого объекты помечают идентификационными метками. Датчики используются для сбора дополнительной информации о предмете. 

К основным преимуществам Интернет-вещей относятся:

• Свободный доступ к информации. Вы можете получить доступ к данным из любой точки земного шара в режиме реального времени. Это удобно для тех, кто работает удаленно.
• Коммуникация. Связь между машинами более эффективна и дает лучшие результаты. Прекрасный пример — оборудование на производстве.
• Экономия денежных средств. Связь между электронными устройствами упрощается благодаря IoT. Они помогают в повседневных задачах, сокращая наше драгоценное время и деньги.
• Автоматизация. Теперь управление производственными процессами и прочими работами возможно без участия человека. Автоматизация задач в бизнесе помогает повысить качество обслуживания и снизить уровень вмешательства человека.

Использование Интернет-вещей: статистика

Суммарный объем Интернет-вещей за 2018 год составил 10 миллиардов. Причем это больше, чем количество мобильных устройств, используемых в мире. Внедрение 5G и рост численности Интернет-вещей привлекает многих инвесторов вкладывать в IoT-решения. По прогнозам Business Insider, к 2025 году на нашей планете будет более 64 миллиардов IoT-устройств. 

Но это не вся статистика. Здесь мы собрали наиболее интересные факты об Интернет-вещах:

• 127 новых IoT-устройств подключается к сети каждую секунду.
• 63% всех Интернет-вещей будет приходиться на бытовую технику в 2020 году.
• 50% мировых инвестиций будет направлено в IoT-решения в 2020 году.
• $124 млрд будет потрачено к 2021 году на промышленные Интернет-решения.
• 23% китайских компаний используют IoT-устройства.

Рынок Интернет-вещей

На рынке IoT-решений доминируют технологические гиганты такие, как Amazon, Microsoft и Google. Корпорации захватили большую часть рынка, продолжая расширять ассортимент умных устройств.

Сейчас популярность набирают девайсы, используемые в автомобильной, промышленной, производственной и медицинской отрасли. Особая роль отводится автомобилям, которые в будущем будут собирать и анализировать данные, взаимодействовать с сервисами smart city и другими машинами.

Мировой рынок Интернет-вещей возрастет до $1,7 трлн к концу 2019 года. Причем больше всего подключений М2М (машина к машине) находится в Китае (27%), в Европе (29%) и США (19%).

Реальные примеры использования IoT

Если вы думаете, что концепция Интернет вещей — дело далекого будущего, то глубоко ошибаетесь. Уже сейчас мы можем представить несколько примеров, которые изменят ваше мнение. В отличие интернета для людей, IoT используется для получения практической выгоды.

Интернет вещей выполняет ряд полезных задач — максимально автоматизирует процессы, снижает временные и уменьшает материальные затраты, оптимизирует производство.

Первым реальным шагом к достижению цели стало подключение тостера к компьютеру, произошедшее в 1990 году посредством доработки его конструкции специальным чипом.

Джон Ромки, осуществивший эту процедуру, смог добиться работы тостера посредством управления им с помощью компьютера. Возможно, это имя более известно благодаря созданному позже протоколу сетевого соединения компьютер-компьютер TCP/IP, но и в истории развития технологий IoT этот человек оставил свой немаловажный вклад.

Отдельными примерами приближения очередного технологического прорыва на бытовом уровне является появление большого количества «умных» приборов, выполняющих свою функцию без участия человека. К ним можно отнести:

• Высокотехнологичные мусорные баки, оборудованные солнечными батареями, функцией мусорного пресса и системой подачи сигнала работникам коммунальных служб при необходимости освобождения пространства;
• Геолокационные и биометрические чипы, используемые для контроля популяций животных, а также – для контроля преступников, заключенных под домашний арест;
• Сенсоры и водные счетчики, используемые для снижения расходов воды и нагрузок на водоканалы крупных городов (используется, в частности, в Сан-Паулу и Пекине);
• Интерактивные миски для собак, открывающие доступ к корму только при выполнении определенных условий или заданий.

Перечень «умных» приборов растет день ото дня, их разработкой занимаются десятки компаний по всему миру. Преимущественно рассматриваемые приборы предназначаются для обустройства бытовых нужд, но у Интернета вещей все еще впереди.

Использование Internet of Things позволило:

• Снизить аварийность и сырьевые потери на транспорте и в производстве.
• Эффективно распределять электричество в сфере энергетики.
• Заменить человека при управлении оборудованием в промышленности.
• Контролировать безопасность на улице.

Перспективы IoT в ближайшем будущем

По сферам применения и перспективам использования рынок IoT можно структурировать следующим образом:

1. На первом месте IoT востребовано в сфере робототехники и автоматизации производства. Уже существуют сборочные предприятия полного цикла, где нет ни одного человека.
2. На втором месте по востребованности — сфера логистики . Сюда входят транспортная логистика, складская и внутризаводская.
3. На третьем месте — системы В2С (бизнес – клиент). Для них важен аспект оптимизации издержек продаж товаров. Это интернет — магазины и супермаркеты, службы доставки, маркетинга и рекламы, сервисные бизнесы, в том числе и финансовые услуги.

Остальные места по приоритету использования IoT в ближайшей перспективе занимают такие области человеческой деятельности, как здравоохранение, образование, энергетика, безопасность.

Как прогнозируют эксперты через несколько лет (к 2025 году ), общий оборот индустрии IoT в суммарном годовом выражении будет составлять не менее 1 трлн. долларов.

Проблемы и уязвимости интернета вещей

Интернет вещей — это общая концепция бесконтактной связи и взаимодействия различных технических систем. Эти инновационные схемы, начиная от форматов «Умный дом» и заканчивая беспилотными автомобилями, позволяют сформировать уникальное жизненное пространство, где человек освобождается от выполнения множества рутинных задач. Многие жизненно важные функции передаются фактически под контроль машин.

Однако есть ряд проблем информационной безопасности IoT. Эти проблемы были освещены в специальном докладе, сделанном Национальном разведывательным Советом США. В этом документе были обозначены критические точки уязвимости IoT и подобных ему интеллектуальных систем (Доклад по теме «Disruptive Civil Technologies» 2008 г.). В частности это такие риски как:

• компрометация конфиденциальности систем коммуникаций используемых в IoT. Например, сенсорные датчики, используемые в схеме «Умный дом». Это приложения геолокации, вмонтированные в мобильные гаджеты. Устройства видеофиксации в автомобиле. Все они могут быть использованы третьей стороной. Это может быть несанкционированное считывание информации, получение данных о местонахождении пользователя или объекта.
• системы защиты информационных каналов IoT предусматривают протокол авторизации. Это протокол сложен, из — за конфигурации используемых криптографических ключей. Кроме того, иногда авторизация может быть невозможна в принципе, так как сенсорные датчики ИВ имеют только одностороннюю связь.
• уязвимость, связанная с использованием программного обеспечения (ПО), начиная с этапа его разработки и заканчивая дальнейшим распространением среди клиентов.
• IoT предусматривает создание сетей, работающих по принципу М2М т.е. «машина –машина». Увеличение сложности таких сетей неизбежно увеличивает риски (в геометрической прогрессии) некорректного функционирования. Они напрямую не могут быть предотвращены человеком или оператором.

Насколько важна проблема информационной безопасности IoT, как системы, доказывает относительно недавний факт. IT — компания «Proofpoint» выявила факт несанкционированного доступа к своим информационным базам данных. Фишинговая атака была осуществлена не хакерами, а ботнетом. Эта вредоносная программа на 13 была скомпилирована не человеком, и она пользовалась для своей атаки «взломанными» роутерами, мультимедийными комплексами, смарт – телевизорами, и такими же «умными» холодильниками.

Заключение

Концепция интернета вещей придумана давно. Список задач, решаемых электронными устройствами, велик и постоянно растёт. На передовой внедрения IoT-технологий – корпоративный сектор. Более 60% всех внедренных проектов работают на производственных площадках. Градостроители пока отстают, и, в основном, обкатывают пилотные проекты. Отчасти, внедрять IoT для города сложнее из-за необходимости соблюдения большего числа требований. Рынок услуг по внедрению предлагает следующие сценарии внедрения технологий IoT:

• Разработка собственного ПО с нуля.
• Покупка готового решения.
• Разработка собственного решения на базе готового фреймворка.

Для предприятий третий вариант выглядит самым логичным и применяется чаще всего, ведь делать всё с нуля дорого и сложно, а готовые проекты не всегда соответствуют задачам. На рынке урбанистического и бытового IoT главенствуют готовые предложения от сотовых операторов и провайдеров.

Пока что большинство предлагаемых технологий для реализации умного пространства заключаются в установке видеонаблюдения и оповещении служб реагирования, а также в отслеживании местоположения и некоторых параметров объекта. Но очень скоро все должно измениться в лучшую сторону.