आपको चीजों के इंटरनेट के बारे में जानने की आवश्यकता है: मौलिक शैक्षिक कार्यक्रम

IoT के बारे में आज लगभग हर ("स्मार्ट") लोहे से कहते हैं। इसके अलावा, इस तरह की बातचीत में, बुनियादी चीजें आमतौर पर याद आती हैं: चीजों की इंटरनेट क्या है, इसमें क्या शामिल है, और कौन इन सवालों का जवाब "अधिकृत निकायों" के रूप में दे सकता है। इस बीच, ये मुद्दे बहुत प्रासंगिक हैं। तो, चलिए बताते हैं, आपकी (IoT के बारे में बात) "स्मार्ट" लोहा - क्या यह चीजों के इंटरनेट से संबंधित है? इस पोस्ट में, हम चीजों की इंटरनेट की वास्तुकला के बारे में बात करेंगे: इसमें कौन से घटक शामिल हैं, कौन सी प्रौद्योगिकियां विशेष महत्व की हैं, कौन से समाधान बड़े पैमाने पर तैनाती को सरल कर सकते हैं, और दुनिया में मुख्य आईओटी कौन है।

इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स क्या है?

अनुसंधान कंपनी गार्टनर भौतिक वस्तुओं के एक नेटवर्क के रूप में IoT को परिभाषित करती है जिसमें बाहरी वातावरण और खुद के बीच बातचीत के लिए उपकरण होते हैं, साथ ही साथ उनकी स्थिति के बारे में जानकारी प्रसारित करने और कमांड प्राप्त करने के लिए उपकरण होते हैं।

मैकिन्से एक कम सार परिभाषा प्रदान करता है : IoT सेंसर और ड्राइव हैं जो भौतिक उपकरणों में एम्बेडेड होते हैं और वायर्ड या वायरलेस नेटवर्क के माध्यम से इंटरनेट से जुड़े होते हैं।

न केवल डिवाइस निर्माता, बल्कि विशेष संगठन भी आईओटी के विकास में शामिल हैं, जिसमें अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (आईटीयू), औद्योगिक इंटरनेट कंसोर्टियम और आईईटीएफ शामिल हैं।

इंटरनेशनल टेलीकम्यूनिकेशन यूनियन की Y.2060 सिफारिशों में, इंटरनेट ऑफ थिंग्स का अवलोकन कहा जाता है, इंटरनेट ऑफ थिंग्स "एक वैश्विक बुनियादी ढाँचा है जो मौजूदा और विकासशील सूचना और संचार तकनीकों के आधार पर भौतिक और आभासी चीज़ों को जोड़कर परिष्कृत सेवाएं प्रदान करता है।" इस परिभाषा में एक चीज का मतलब भौतिक या आभासी दुनिया की एक वस्तु है जिसे पहचाना और संचार नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है। IoT के संदर्भ में एक उपकरण उन उपकरणों का एक टुकड़ा है जिसमें आवश्यक संचार क्षमताएं हैं और डेटा को दर्ज कर सकते हैं, संचालित कर सकते हैं, दर्ज कर सकते हैं, स्टोर कर सकते हैं और प्रक्रिया कर सकते हैं।

IoT उपकरणों और उनके इंटरैक्शन के प्रकार। स्रोत: ITU-T Y.4000 / Y2060

जैसा कि अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (ITU-T) के दूरसंचार मानकीकरण क्षेत्र द्वारा अनुशंसित है, IoT चीजों से निकटता से संबंधित उपकरणों का एक नेटवर्क है। टच और एक्ट्यूएटर वातावरण में भौतिक चीजों के साथ बातचीत करते हैं। डेटा संग्रह उपकरण भौतिक चीज़ों से जानकारी पढ़ते हैं या इसे भौतिक चीज़ों में लिखते हैं, डेटा ट्रांसफर उपकरणों या डेटा वाहक से जुड़े या भौतिक वस्तु से जुड़े होते हैं।

दूसरे शब्दों में, IoT है:

भौतिक / आभासी वस्तुएं
+
नियंत्रक / सेंसर / एक्चुएटर
+
इंटरनेट

इस प्रकार, एक IoT तत्व का एक भौतिक उदाहरण एक वस्तु है जो

• बुद्धिमान: नियंत्रण के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर और सॉफ्टवेयर है;
• सूचित कर सकते हैं या कार्य कर सकते हैं: किसी भी भौतिक मापदंडों या एक एक्चुएटर को मापने के लिए एक सेंसर होता है जिसका संचालन नियंत्रित किया जा सकता है;
• नेटवर्क पर उपलब्ध है।

Y.2060 सिफारिशों में IoT संदर्भ मॉडल भी है, जो मानकीकरण के आधार के रूप में कार्य करता है। संदर्भ आर्किटेक्चर डेवलपर्स को यह समझने की सुविधा देता है कि IoT में किन विशेषताओं की आवश्यकता है और वे कैसे इंटरैक्ट करते हैं।


IoT संदर्भ मॉडल। स्रोत: ITU-T Y.4000 / Y2060

IoT आर्किटेक्चर भी IoT वर्ल्ड फोरम (IWF) द्वारा विकसित किया जा रहा है। यह एक वार्षिक कार्यक्रम है जिसमें व्यापार, राज्यों और शिक्षाविदों के प्रतिनिधि भाग लेते हैं। IWF वास्तुकला समिति ने 2014 में IoT संदर्भ मॉडल के अपने संस्करण को प्रकाशित किया। यह आईटीयू-टी द्वारा प्रस्तावित विकल्प को अच्छी तरह से पूरक करता है, क्योंकि आईडब्ल्यूएफ न केवल उपकरणों और गेटवे के स्तरों पर ध्यान देता है, बल्कि ऊपरी स्तरों पर भी ध्यान देता है, जो अनुप्रयोग विकास, मिडलवेयर और चीजों के औद्योगिक इंटरनेट के लिए अधिक महत्वपूर्ण हैं।


IWF के अनुसार IoT संदर्भ मॉडल। स्रोत: सिस्को

IoT के प्रमुख तत्व क्या हैं?

पहला प्रोटोकॉल है। इंटरनेट-मानक प्रोटोकॉल या तो IoT के लिए बेमानी हो जाते हैं, या उन मामलों के लिए आवश्यक विशेषताओं को प्रदान नहीं करते हैं जहां एक छोटी प्रतिक्रिया समय और उच्च नेटवर्क विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, IoT डिवाइस प्रोसेसर में आमतौर पर बिजली की खपत कम रखने के लिए कम प्रदर्शन होता है। इसके लिए विशेष रूप से चीजों के इंटरनेट पर उपयोग के लिए अनुकूलित नेटवर्क प्रोटोकॉल के विकास की आवश्यकता होती है।

IETF और W3C के भीतर कई कार्य समूह इसमें शामिल हैं। उदाहरण के लिए, सीमित संसाधनों के साथ मेजबान नेटवर्क के लिए आईपीवी 6 का अनुकूलन 6 एलओ काम करने वाले समूह द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इस समूह को 6LoWPAN समूह का विकास विरासत में मिला, जिसने पैकेट हेडर को संपीड़ित करने और पड़ोसी खोज को अनुकूलित करने के तरीके विकसित किए। 6lo समूह प्रोटोकॉल की एक विस्तृत श्रृंखला पर केंद्रित है: ब्लूटूथ लो एनर्जी, ITU-T G.9959, DECT अल्ट्रा लो एनर्जी, साथ ही RS-485 नेटवर्क के लिए MS / TP प्रोटोकॉल।

अन्य IETF IoT काम करने वाले समूहों की सूची और वे इस तरह से क्या करते हैं:

• DICE - संकुचित वातावरण में DTLS - सीमित संसाधनों वाले उपकरणों के लिए उपयुक्त TLS / DTLS प्रोफ़ाइल;
• ACE - विवश वातावरण के लिए प्रमाणीकरण और प्राधिकरण - (RFC)
• 7744) - प्रतिबंधित वातावरण में संसाधनों तक पहुंचने के लिए प्रमाणीकरण तंत्र;
• COSE - CBOR ऑब्जेक्ट साइनिंग और एन्क्रिप्शन - सरलीकृत CBOR एनालॉग्स
• हस्ताक्षर और एन्क्रिप्शन विधियों के लिए;
• 6 टीआईएससीएच - आईईईई के टीएससीएच मोड पर आईपीवी 6 802.15.4e - टाइम-स्लेटेड चैनल होपिंग के लिए आईपीवी 6 कार्यान्वयन;
• LWIG - लाइटवेट इम्प्लीमेंटेशन गाइडेंस (RFC 7228) - सीमित नोड्स (CoAP और IKEv2) के साथ नेटवर्क के लिए सामान्य शब्दावली;
• ICNRG - सूचना-सेंट्रिक नेटवर्किंग - IoT परिदृश्यों के लिए प्रौद्योगिकियों की प्रयोज्यता;
• सीएफआरजी - क्रिप्टो फोरम - आईओटी के लिए उपयुक्त मौलिक एन्क्रिप्शन विधियां।

IoT के लिए कोई कम महत्वपूर्ण तकनीक पांचवीं पीढ़ी का कनेक्शन नहीं है। कई IoT उपयोग परिदृश्यों को लागू करने के लिए डेटा नेटवर्क को 5G में अपग्रेड करने की आवश्यकता होती है। पांचवीं पीढ़ी के नेटवर्क विलंबता को कम कर सकते हैं और कई कनेक्शनों वाले अनुप्रयोगों को अनुकूलित कर सकते हैं, बिजली की खपत को कम करने और एक विशाल मोबाइल डेटा अंतरण दर प्राप्त करने में मदद कर सकते हैं: 10 जीबी / एस से अधिक। इस स्थिति में, 5G में सिग्नल की देरी 1 ms तक कम हो जाती है। तुलना के लिए, 4 जी में देरी 10 एमएस है, और 3 जी में - 100 एमएस।

सेंसर प्रौद्योगिकी स्टैक के निचले भाग में हैं जो IoT संदर्भ मॉडल बनाते हैं। वे भौतिक और आभासी दुनिया की बातचीत प्रदान करते हैं, एनालॉग डेटा एकत्र करते हैं और उन्हें डिजिटल रूप में परिवर्तित करते हैं। एकत्रित जानकारी को प्रसारित करने के लिए, सेंसर नेटवर्क से कनेक्ट होते हैं और ब्लूटूथ, एनएफसी, आरएफ, वाई-फाई, लोरावन और एनबी-आईओटी प्रोटोकॉल का उपयोग करके सर्वर और गेटवे के साथ बातचीत करते हैं।


विभिन्न प्रकार के सेंसर। स्रोत: सर्किटडिग्स्ट

सेंसर स्वयं केवल भौतिक मात्रा को रिकॉर्ड करते हैं और मापा मूल्य को माइक्रोकंट्रोलर को भेजने के लिए एक डिजिटल प्रारूप में परिवर्तित करते हैं, जो सेंसर का "स्मार्ट" हिस्सा है।


तोशिबा 32C100U2 IR सेंसर बोर्ड इन्फ्रारेड सेंसर

प्रौद्योगिकी का विकास सेंसर को बहुत कॉम्पैक्ट बनाता है। उदाहरण के लिए, बॉश सेंसरटेक द्वारा निर्मित 14-बिट BHA250 त्वरण सेंसर में आयाम 2.2 × 2.1 × 0.95 मिमी हैं, लेकिन इसमें 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर भी शामिल है।

अंत में, IoT प्लेटफॉर्म एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मैकिन्से की एक रिपोर्ट के अनुसार , IoT के आर्थिक मूल्य का लगभग 40% इंटरऑपरेबिलिटी से संबंधित है, अर्थात, डिवाइस एक दूसरे के साथ कैसे संपर्क कर सकते हैं। चीजों के इंटरनेट के सभी लाभों को प्रकट करने के लिए, न केवल तेजी से संचार चैनलों और लागत प्रभावी प्रोटोकॉल की आवश्यकता है, बल्कि संदर्भ मॉडल के अनुसार IoT के सभी स्तरों के मानकीकरण की भी आवश्यकता है।

IoT प्लेटफॉर्म आंशिक रूप से इस समस्या की गंभीरता को दूर करते हैं, हालांकि, उनमें कोई एकता नहीं है। 2017 के मध्य तक, IoT Analytics ने अपने IoT प्लेटफ़ॉर्म की पेशकश करने वाली 450 कंपनियों को गिना है। यह संख्या दुनिया में निर्मित IoT उपकरणों की सूची से कम है, लेकिन संगतता मुद्दों को बनाने के लिए पर्याप्त से अधिक है।

IoT प्लेटफ़ॉर्म क्या हैं और उनकी आवश्यकता क्यों है?

संक्षेप में, ये ऐसे समाधान हैं जो IoT अंत उपकरणों और डेटा-प्रोसेसिंग सेवाओं के बीच एकीकृत कनेक्टिविटी प्रदान करते हैं। और यह समझाने के लिए कि वे महत्वपूर्ण क्यों हैं, हम दूर से शुरू करेंगे।

सिस्को के एक अध्ययन में पाया गया कि IoT से संबंधित 75% परियोजनाएं विफल हैं। सर्वेक्षण में 1800 से अधिक कंपनी के अधिकारियों और आईटी नेताओं ने भाग लिया था, सर्वेक्षण का उद्देश्य उद्यमों में चीजों की इंटरनेट की शुरूआत के लिए मुख्य बाधाओं की पहचान करना था। अध्ययन के निष्कर्षों के अनुसार, आईओटी को लागू करने के इच्छुक संगठनों के लिए मुख्य बाधाएं परियोजनाओं की लागत और समय हैं। एक अन्य स्टॉप फैक्टर स्टाफ के सदस्यों का सीमित विशेषज्ञ ज्ञान था।

इन समस्याओं को IoT अंतिम उपकरणों और डेटा प्रोसेसिंग सेवाओं के बीच एकीकृत सहभागिता प्रदान करने वाले समाधानों के उपयोग द्वारा समाप्त किया जा सकता है, बहुत ही IoT प्लेटफ़ॉर्म।

आइए हम समझाते हैं: यदि कंपनी के पास पहले से ही उपकरण का एक बेड़ा है, तो IoT को लागू करते समय, इसे नए बुनियादी ढांचे से जोड़ना आवश्यक होगा। इसी समय, कुछ "पुराने" उपकरण अपने उत्पादन कार्यों को सफलतापूर्वक पूरा कर सकते हैं, लेकिन इंटरनेट से कनेक्ट करने में सक्षम नहीं हैं। IoT- संगत के साथ ऐसे उपकरण को प्रतिस्थापित करने से बड़ी लागत आएगी। इससे पेबैक की अवधि बढ़ जाएगी, क्योंकि आपको पूरी तरह से कार्यात्मक मशीनों और विधानसभाओं को लिखना होगा।

लेकिन यहां तक ​​कि अगर उपकरण IoT के साथ संगत है, तो यह सवाल बना हुआ है कि डेटा को एकत्र करने और उपयोग करने की आवश्यकता है, एकत्रित जानकारी का गहन विश्लेषण कैसे करें और शीघ्र प्रतिक्रिया प्रदान करें। IoT प्लेटफॉर्म विभिन्न प्रकार के कनेक्शनों, कनेक्टेड डिवाइसों या उनके बीच डेटा ट्रांसफर का उपयोग करके हार्डवेयर का सहज एकीकरण प्रदान करता है।

IoT प्लेटफॉर्म कई उच्च तकनीक और आईटी कंपनियों द्वारा पेश किए जाते हैं। IoT उपकरणों और सेवाओं को एकीकृत करने के लिए तोशिबा के विकास को SPINEX कहा जाता है। SPINEX IoT प्लेटफॉर्म को विकसित करने में, तोशिबा के व्यापक अनुभव का उपयोग ऊर्जा, अर्धचालक घटकों के उत्पादन के साथ-साथ चीजों के इंटरनेट, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, आवाज और वीडियो मान्यता के क्षेत्र में किया गया था (जो कि हम नियमित रूप से हबर के बारे में बात करते हैं)।


SPINEX मंच। स्रोत: तोशिबा

SPINEX कनेक्टेड उपकरणों, उपकरणों और उत्पादों, संग्रहण, विज़ुअलाइज़ेशन और एकत्रित डेटा के विश्लेषण से डेटा एकत्र करने के लिए एक एकल स्थान प्रदान करता है। एक खुली वास्तुकला के उपयोग के माध्यम से, SPINEX विभिन्न क्लाउड प्रदाताओं और उपकरणों के साथ हस्तक्षेप कर सकता है। मंच उपयोगकर्ताओं को तीन प्रमुख प्रौद्योगिकियाँ देता है :

• परिधीय कंप्यूटिंग: नेटवर्क विलंबता को कम करने और जटिल डेटा प्रोसेसिंग करने के लिए, स्पिनेक्स ने प्रक्रिया को दो भागों में विभाजित किया है: बुनियादी उपकरणों को वास्तविक समय में किनारे उपकरणों पर किया जाता है, और उन्नत विश्लेषण क्लाउड इन्फ्रास्ट्रक्चर में शक्तिशाली सर्वर द्वारा किया जाता है;
• डिजिटल डबल्स: SPINEX वास्तविक वस्तुओं के डिजिटल मॉडल के निर्माण के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग करता है, जो आपको पर्यावरण में परिवर्तनों को अधिक प्रभावी ढंग से मॉनिटर करने और आवश्यक कमांड को उपकरणों तक प्रसारित करने की अनुमति देता है;
• मीडिया एनालिटिक्स: तोशिबा की मीडिया विश्लेषण तकनीक का उपयोग आवाज और छवियों की सही पहचान करने के लिए किया जाता है।

2016 में, Toshiba ने SPINEX- आधारित क्लाउड सेवा IoT Standard पैक लॉन्च किया। सेवा चीजों के इंटरनेट से संबंधित कई कार्यों के लिए एक एकीकृत समाधान है। यह आपको डेटा एकत्र करने के लिए टेम्प्लेट का उपयोग करके और जल्दी से प्लग-एन-प्ले टेक्नोलॉजी का उपयोग करके आईओटी इंफ्रास्ट्रक्चर से कनेक्ट करने के लिए एंटरप्राइज़ में एक IoT नेटवर्क तैनात करने की अनुमति देता है।

यह सब कितना प्रासंगिक है और आईओटी बाजार में कहाँ बढ़ रहा है?

कभी-कभी ऐसा लगता है कि चीजों की इंटरनेट की बहादुर दुनिया एक शानदार तस्वीर से ज्यादा कुछ नहीं है। ऐसा नहीं है। फॉर्च्यून बिजनेस इनसाइट्स की रिपोर्ट बताती है कि 2018 में 190 बिलियन डॉलर का वैश्विक इंटरनेट ऑफ थिंग्स मार्केट, 2026 तक $ 1.11 ट्रिलियन तक पहुंच जाएगा, जो प्रति वर्ष 24.7% की संयुक्त विकास दर दिखाएगा।


2018-2026 के लिए IoT मार्केट वॉल्यूम पूर्वानुमान। स्रोत: फॉर्च्यून बिजनेस इनसाइट्स

सबसे बड़ा बाजार खंड बैंकिंग क्षेत्र और वित्तीय सेवा क्षेत्र होने की उम्मीद है।

गार्टनर विश्लेषकों की रिपोर्ट है कि 2019 में IoT उपकरणों की संख्या 14.2 बिलियन तक पहुंच गई। कंपनी यह भी भविष्यवाणी करती है कि 2025 तक जुड़े उपकरणों की संख्या 25 बिलियन तक पहुंच जाएगी।


आईओटी कनेक्टिविटी ग्रोथ के लिए आईडीसी पूर्वानुमान

आईडीसी एक और अधिक आशावादी पूर्वानुमान देते हैं : 2025 तक 152,200 डिवाइस हर मिनट इंटरनेट ऑफ थिंग्स इंटरनेट से जुड़े रहेंगे। 152,200 को 525,600 (प्रति वर्ष मिनट की संख्या) से गुणा करते हुए, हम यह पाते हैं कि 2025 में इंटरनेट ऑफ थिंग्स में लगभग 80 बिलियन डिवाइस होंगे।

IoT अध्ययन के अनुसार, द इंटरनेट ऑफ ट्रांसफॉर्मेशन 2018, जुनिपर रिसर्च, उत्तरी अमेरिका, पश्चिमी यूरोप, सुदूर पूर्व और चीन द्वारा प्रकाशित प्रमुख IoT बाजार हैं। ये क्षेत्र चीजों की इंटरनेट से संबंधित सभी आय का 60% से अधिक प्रदान करेंगे।