Интернет вещей (iot): обзор и архитектура

Аннотация

В статье рассмотрены основные элементы сетей М2М и проблемы, замедляющие развитие интернета вещей.

Интернет вещей- концепция вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой[1], рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека. [2]

Идеология интернета вещей направлена на повышение эффективности экономики за счет автоматизации процессов в различных сферах деятельности и исключения из них человека.

На начало 2016 года в использовании технологий интернета вещей компании ориентируются в первую очередь на массовые сегменты IoT, где побуждением конечных пользователей к использованию решений и сервисов IoT являются рыночные стимулы, такие как:

  1. «Умный дом»
  2. «Умный транспорт»
  3. Торговля и финансовые услуги:
  4. Промышленный сегмент - перевод АСУТП на принципы IoT.

Интернет вещей зародился в Массачусетском технологическом институте. В 1999 году там был создан Центр автоматической идентификации (Auto-Ш Center), занимавшийся радиочастотной идентификацией (RFID) и новыми сенсорными технологиями. Центр координировал работу семи университетов, расположенных на четырех континентах. Именно здесь была разработана архитектура Интернета вещей.

Интернет вещей (Internet of Things, IoT) - концепция, которая предполагает более широкое применение технологии М2М (machine-to-machine).

Существуют несколько эталонных архитектур и моделей и для М2М и IoT систем. Рассмотрим архитектуру ETSIМ2М высокого уровня.

Архитектура высокого уровня (рисунок 1) является комбинацией функционального и топологического обзора, который показывает некоторые функциональные группы, связанные с частями физической инфраструктуры (например, устройств М2М, шлюзы) в то время как другие функциональные группы не имеют конкретного топологического размещения. Основными элементами архитектуры М2М систем являются сетевой домен и домен устройств и шлюзов.

Кроме указанных доменов в состав сети М2М входят соответствующая сеть доступа и транспортная сеть, которые строятся на основе сетей 3GPP и NGN сетей.

Сети доступа (Access Network) позволяют домену устройств М2М обеспечивать соединение с ядром сети М2М (базовой сетью). Функциональные возможности сетей доступа М2М базируются на возможностях существующих сетей доступа (xDSL, HFC, PLC, VSAT, GERAN, UTRAN, LTE, W-LAN и WiMAX) и позволяют расширить как перечень ус- луг, так и их возможности.

Транспортная сеть (Core Network) обеспечивает транспортировку данных между сетевым доменом и доменом приложений. Функциональные возможности транс- портных сетей в сетях М2М базируются на возможностях существующих транс- портных сетей и так же, как сети до- ступа, позволяют расширить перечень услуг М2М и их возможности.

Базовая сеть М2М (М2М Service Capabilities) предоставляет функциональные возможности ІР-соединения элементов сети М2М, сервисные и сетевые функции управления, межсетевое взаимодействие, роуминг и обеспечивает безопасность сети. Функциональные возможности базовой сети М2М основываются на соответствующих функциональных возможностях существующих базовых сетей 3GPP CN (например, GPRS, EPC), ETSI TISPAN CN.

Устройства М2М (М2М Device) позволяют быстро воспользоваться услугами М2М и функциями доменной сети. Устройство М2М может быть соединено с сетью доступа либо напрямую, либо через локальную сеть М2М и шлюз М2М.

Локальные сети М2М (М2М Area Network) предоставляют соединение между устройствами М2М и шлюзами М2М с использованием PAN-технологий (IEEE 802.15, SRD, UWB, Zigbee, Bluetooth) или локальных сетей (PLC, M-BUS, Wireless M-BUS).

Шлюзы М2М (М2М Gateway) обеспечивают устройствам М2М гарантированное межсетевое взаимодействие и подключение к сети и прикладным доменам. Шлюз М2М может использоваться для различных приложений устройств М2М. Функционально шлюз М2М может быть объединен в одном модуле с устройством или группой устройств М2М.

Функциональные возможности сети М2М могут быть как специальными, поддерживающими приложения М2М, так и общими, поддерживающими общесетевые возможности: сбор и агрегацию данных, доставку многоадресных сообщений и др.

Однако есть факторы, способные замедлить развитие Интернета вещей. Одним из самых важных считается отсутствие принятие общих стандартов.

В структуре главного европейского органа по стандартизации в области телекоммуникаций- Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в 2009 г. был создан технический комитет TK М2М. За время работы TK M2MZETSI была разработана нормативно-технологическая база, включающая несколько технических отчетов и стандартов ETSI, определивших требования к функциональной архитектуре сетей М2М, устройствам, интерфейсам и основным бизнес- моделям услуг М2М.

В рамках деятельности Комитета по электронным коммуникациям ECC/ CEPT администраций связи европейских государств принят ряд решений и рекомендаций по использованию радиочастотного спектра для устройств М2М. [3,4]

В заключении можно сказать, что наличие стандартов позволит достаточно быстро и эффективно разворачивать сети М2М, управлять трафиком и обеспечивать нумерацию и адресацию устройств М2М на основе функциональных возможностей различных платформ. Устройства М2М собирают, передают и хранят данные, которые можно считать личными данными владельца, и в Еврокомиссии пытаются найти оптимальное решение, учитывающее как необходимость защиты личных данных, так и необходимость обеспечения совместимости и удобства работы.

 

Литература:

  1. Internet Of Things. Gartner IT glossary.
  2. Kevin Ashton. «That «Interener of things» Thing». Журнал: RFID, 2009г.
  3. ERCZRecommendation 70-03 Rerelating to the use of short range devices (SRD).
  4. ECCZRecommendation (08)01 Use of the band 5855-5875 MHz for intelligent transport systems (ITS).
Год: 2016