Apa yang perlu Anda ketahui tentang Internet: program pendidikan dasar

Tentang IOT hari ini mengatakan hampir dari setiap ("pintar") besi. Selain itu, dalam percakapan seperti itu, hal-hal dasar biasanya terlewatkan: apa itu Internet hal-hal, apa yang terkandung di dalamnya, dan siapa yang dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan ini sebagai "badan resmi". Sementara itu, masalah ini sangat relevan. Jadi, katakanlah, setrika "pintar" Anda (berbicara tentang IOT) - apakah itu milik Internet? Dalam posting ini, kita akan berbicara tentang arsitektur Internet dari hal-hal: komponen apa itu terdiri, teknologi mana yang sangat penting, solusi mana yang dapat menyederhanakan penyebaran massa, dan siapa yang bertanggung jawab atas IoT di dunia.

Apa itu internet?

Perusahaan riset Gartner mendefinisikan IoT sebagai jaringan objek fisik yang berisi alat untuk berinteraksi dengan lingkungan eksternal dan di antara mereka sendiri, serta untuk mentransmisikan informasi tentang kondisi mereka dan menerima perintah.

McKinsey menawarkan definisi yang kurang abstrak: IoT adalah sensor dan drive yang tertanam dalam perangkat fisik dan terhubung ke Internet melalui jaringan kabel atau nirkabel.

Tidak hanya produsen perangkat, tetapi juga organisasi khusus yang terlibat dalam pengembangan IoT, termasuk International Telecommunication Union (ITU), Konsorsium Internet Industri dan IETF.

Dalam rekomendasi Y.2060 dari International Telecommunication Union , yang disebut Tinjauan Internet of Things , Internet of Things muncul sebagai "infrastruktur global yang menyediakan layanan canggih dengan menghubungkan hal-hal fisik dan virtual berdasarkan pada teknologi informasi dan komunikasi yang ada dan berkembang yang dapat dioperasikan." Suatu hal dalam definisi ini berarti objek dari dunia fisik atau virtual yang dapat diidentifikasi dan dihubungkan ke jaringan komunikasi. Perangkat dalam konteks IoT adalah peralatan yang memiliki kemampuan komunikasi yang diperlukan dan dapat mengukur, beroperasi dalam kondisi tertentu, memasukkan, menyimpan, dan memproses data.

Jenis perangkat IoT dan interaksinya. Sumber: ITU-T Y.4000 / Y2060

Seperti yang direkomendasikan oleh Sektor Standardisasi Telekomunikasi dari International Telecommunication Union (ITU-T), IoT adalah jaringan perangkat yang terkait erat dengan berbagai hal. Sentuhan dan aktuator berinteraksi dengan benda-benda fisik di lingkungan. Perangkat pengumpulan data membaca informasi dari hal-hal fisik atau menuliskannya ke benda-benda fisik, berinteraksi dengan perangkat transfer data atau pembawa data yang terhubung atau terhubung ke objek fisik.

Dengan kata lain, IoT adalah:

Objek Fisik / Virtual
+
pengontrol / sensor / aktuator
+
internet

Dengan demikian, instance fisik dari elemen IOT adalah objek yang

• cerdas: memiliki mikrokontroler dan perangkat lunak untuk kontrol;
• dapat menginformasikan atau bertindak: berisi sensor untuk mengukur parameter fisik atau aktuator yang operasinya dapat dikendalikan;
• tersedia melalui jaringan.

Rekomendasi Y.2060 juga berisi model referensi IoT, yang berfungsi sebagai dasar untuk standardisasi. Arsitektur referensi memberi pengembang pemahaman tentang fitur apa yang diperlukan dalam IoT dan bagaimana mereka berinteraksi.


Model Referensi IOT. Sumber: ITU-T Y.4000 / Y2060

Arsitektur IoT juga sedang dikembangkan oleh IoT World Forum (IWF). Ini adalah acara tahunan di mana perwakilan bisnis, negara bagian dan akademisi berpartisipasi. Komite Arsitektur IWF menerbitkan versi Model Referensi IoT pada tahun 2014. Ini juga melengkapi opsi yang diusulkan oleh ITU-T, karena IWF memperhatikan tidak hanya pada tingkat perangkat dan gateway, tetapi juga ke tingkat atas, yang lebih penting untuk pengembangan aplikasi, middleware dan dukungan untuk industri Internet.


Model referensi IOT menurut IWF. Sumber: Cisco

Apa elemen kunci IOT?

Yang pertama adalah protokol. Protokol standar internet ternyata menjadi berlebihan untuk IoT, atau tidak memberikan karakteristik yang diperlukan untuk kasus-kasus di mana waktu respon yang singkat dan keandalan jaringan yang tinggi diperlukan. Selain itu, prosesor perangkat IoT biasanya memiliki kinerja rendah untuk menjaga konsumsi daya tetap rendah. Ini membutuhkan pengembangan protokol jaringan yang khusus dirancang untuk digunakan di Internet.

Beberapa kelompok kerja dalam IETF dan W3C terlibat dalam hal ini. Sebagai contoh, adaptasi IPv6 untuk jaringan host dengan sumber daya terbatas ditangani oleh kelompok kerja 6lo. Grup ini mewarisi pengembangan grup 6LoWPAN, yang mengembangkan metode untuk mengompresi header paket dan mengoptimalkan penemuan tetangga. Grup 6lo berfokus pada rangkaian protokol yang lebih luas: Bluetooth Low Energy, ITU-T G.9959, DECT Ultra Low Energy, serta protokol MS / TP untuk jaringan RS-485.

Daftar kelompok kerja IETF IoT lainnya dan apa yang mereka lakukan terlihat seperti ini:

• DICE - DTLS Dalam Lingkungan Terbatas - profil TLS / DTLS cocok untuk perangkat dengan sumber daya terbatas;
• ACE - Otentikasi dan Otorisasi untuk Lingkungan Terbatas - (RFC
• 7744) - mekanisme otentikasi untuk mengakses sumber daya di lingkungan terbatas;
• COSE - Penandatanganan dan Enkripsi Objek CBOR - Analog CBOR yang Disederhanakan
• untuk metode penandatanganan dan enkripsi;
• 6TiSCH - IPv6 Selama Mode TSCH dari IEEE 802.15.4e - Implementasi IPv6 untuk Time-Slotted Channel Hopping;
• LWIG - Panduan Implementasi Ringan (RFC 7228) - terminologi umum untuk jaringan dengan node terbatas (CoAP dan IKEv2);
• ICNRG - Jaringan Informasi-Sentris - Penerapan teknologi untuk skenario IoT;
• CFRG - Crypto Forum - Metode enkripsi mendasar yang cocok untuk IoT.

Teknologi yang tidak kalah penting untuk IoT adalah koneksi generasi kelima. Mengimplementasikan banyak skenario penggunaan IoT memerlukan peningkatan jaringan data ke 5G. Jaringan generasi kelima dapat mengurangi latensi dan dapat beradaptasi dengan aplikasi yang melibatkan banyak koneksi, membantu mengurangi konsumsi daya, dan mendapatkan tingkat transfer data seluler yang sangat besar: lebih dari 10 Gb / dtk. Dalam hal ini, penundaan sinyal dalam 5G dikurangi menjadi 1 ms. Sebagai perbandingan, dalam 4G penundaannya adalah 10 ms, dan dalam 3G - 100 ms.

Sensor berada di bagian bawah tumpukan teknologi yang membentuk model referensi IoT. Mereka menyediakan interaksi dunia fisik dan virtual, mengumpulkan data analog dan mengubahnya menjadi bentuk digital. Untuk mengirimkan informasi yang dikumpulkan, sensor terhubung ke jaringan dan berinteraksi dengan server dan gateway menggunakan protokol Bluetooth, NFC, RF, Wi-Fi, LoRaWAN dan NB-IoT.


Berbagai jenis sensor. Sumber: CircuitDigest

Sensor itu sendiri hanya merekam kuantitas fisik dan mengubah nilai yang diukur ke dalam format digital untuk dikirim ke mikrokontroler, yang merupakan bagian "pintar" dari sensor.


Toshiba 32C100U2 IR Sensor Board Sensor Infra Merah

Perkembangan teknologi membuat sensor sangat kompak. Sebagai contoh, sensor akselerasi BHA250 14-bit yang diproduksi oleh Bosch Sensortec memiliki dimensi 2,2 × 2,1 × 0,95 mm, tetapi juga mengandung mikrokontroler 32-bit.

Akhirnya, platform IoT memainkan peran penting. Menurut laporan McKinsey , sekitar 40% dari nilai ekonomi IoT terkait dengan interoperabilitas, yaitu, bagaimana perangkat dapat berinteraksi satu sama lain. Untuk mengungkapkan semua keuntungan Internet, tidak hanya saluran komunikasi cepat dan protokol hemat biaya yang diperlukan, tetapi juga standarisasi semua tingkat fungsi IoT sesuai dengan model referensi.

Platform IoT menghapus sebagian dari masalah ini, namun, tidak ada satu kesatuan di antara mereka. Pada pertengahan 2017, IoT Analytics telah menghitung 450 perusahaan yang menawarkan platform IoT mereka. Jumlah ini kurang dari daftar perangkat IoT yang diproduksi di dunia, tetapi lebih dari cukup untuk membuat masalah kompatibilitas.

Apa itu platform IoT dan mengapa itu dibutuhkan?

Singkatnya, ini adalah solusi yang menyediakan konektivitas terpadu antara perangkat akhir IoT dan layanan pemrosesan data. Dan untuk menjelaskan mengapa itu penting, kita akan mulai dari jauh.

Sebuah studi Cisco menemukan bahwa 75% dari proyek yang berhubungan dengan IoT gagal. Survei ini dihadiri oleh lebih dari 1800 eksekutif perusahaan dan pemimpin TI, tujuan survei adalah untuk mengidentifikasi hambatan utama untuk pengenalan Internet hal-hal di perusahaan. Menurut temuan penelitian, hambatan utama bagi organisasi yang ingin menerapkan IOT adalah biaya dan waktu proyek. Faktor berhenti lainnya adalah pengetahuan ahli yang terbatas dari anggota staf.

Masalah-masalah ini dapat dihilangkan dengan menggunakan solusi yang menyediakan interaksi terpadu antara perangkat akhir IoT dan layanan pemrosesan data, platform IoT yang sama.

Mari kita jelaskan: jika perusahaan sudah memiliki armada peralatan, ketika menerapkan IOT akan perlu untuk menghubungkannya ke infrastruktur baru. Pada saat yang sama, beberapa perangkat "lama" cukup berhasil memenuhi fungsi produksinya, tetapi tidak dapat terhubung ke Internet. Mengganti peralatan seperti itu dengan kompatibel dengan IoT akan menimbulkan biaya besar. Ini akan menambah periode pengembalian, karena Anda harus menghapus mesin dan rakitan yang berfungsi penuh.

Tetapi bahkan jika peralatan tersebut kompatibel dengan IoT, pertanyaannya tetap tentang data apa yang perlu dikumpulkan dan digunakan, bagaimana melakukan analisis mendalam tentang informasi yang dikumpulkan dan memberikan umpan balik yang cepat. Platform IoT hanya menyediakan integrasi perangkat keras tanpa batas menggunakan berbagai jenis koneksi, transfer data ke perangkat yang terhubung atau di antara mereka.

Platform IoT ditawarkan oleh banyak perusahaan teknologi tinggi dan TI. Pengembangan Toshiba untuk mengintegrasikan perangkat dan layanan IoT disebut SPINEX. Dalam mengembangkan platform SPINEX IoT, pengalaman luas Toshiba digunakan dalam energi, produksi komponen semikonduktor, serta di bidang Internet hal-hal, kecerdasan buatan, pengenalan suara dan video (yaitu, dalam semua hal yang secara rutin kita bicarakan di Habr).


Platform SPINEX. Sumber: Toshiba

SPINEX menyediakan ruang tunggal untuk mengumpulkan data dari peralatan, perangkat dan produk yang terhubung, penyimpanan, visualisasi, dan analisis data yang dikumpulkan. Melalui penggunaan arsitektur terbuka, SPINEX dapat beroperasi dengan berbagai penyedia dan perangkat cloud. Platform memberi pengguna tiga teknologi utama:

• komputasi periferal: untuk meminimalkan latensi jaringan dan melakukan pemrosesan data yang kompleks, SPINEX membagi proses menjadi dua bagian: operasi dasar dilakukan secara real time pada perangkat tepi, dan analisis lanjutan dilakukan oleh server yang kuat di infrastruktur cloud;
• digital ganda: SPINEX menggunakan kecerdasan buatan untuk membangun model digital objek nyata, yang memungkinkan Anda untuk lebih efektif memantau perubahan di lingkungan dan mengirimkan perintah yang diperlukan ke perangkat;
• analisis media: teknologi analisis media Toshiba digunakan untuk mengidentifikasi suara dan gambar secara akurat.

Pada tahun 2016, Toshiba meluncurkan layanan cloud IoT Standard Pack. Layanan ini merupakan solusi terpadu untuk banyak tugas yang berkaitan dengan Internet. Ini memungkinkan Anda untuk dengan cepat menyebarkan jaringan IoT di perusahaan dengan menggunakan templat untuk mengumpulkan data dan dengan cepat menghubungkan perangkat ke infrastruktur IoT menggunakan teknologi plug-n-play.

Seberapa relevan semua ini dan ke mana arah pasar IoT?

Kadang-kadang tampaknya bahwa dunia yang berani dari Internet tidak lebih dari gambaran yang fantastis. Ini tidak benar. Laporan Fortune Business Insights menunjukkan bahwa pasar Internet of Things global, senilai $ 190 miliar pada tahun 2018, akan mencapai $ 1,11 triliun pada tahun 2026, menunjukkan tingkat pertumbuhan gabungan sebesar 24,7% per tahun.


Prakiraan Volume Pasar IoT untuk 2018-2026. Sumber: Fortune Business Insights

Segmen pasar terbesar diharapkan menjadi sektor perbankan dan sektor jasa keuangan.

Analis Gartner melaporkan bahwa pada tahun 2019 jumlah perangkat IoT mencapai 14,2 miliar.Perusahaan juga memperkirakan bahwa pada tahun 2025 jumlah perangkat yang terhubung akan mencapai 25 miliar.


Prakiraan IDC untuk Pertumbuhan Konektivitas IoT

IDC memberikan perkiraan yang lebih optimis : pada tahun 2025, 152.200 perangkat akan terhubung ke Internet of Things Internet setiap menit. Mengalikan 152.200 dengan 525.600 (jumlah menit per tahun), kami mendapatkan bahwa pada tahun 2025 Internet of Things akan berisi sekitar 80 miliar perangkat.

Menurut penelitian IoT, Internet of Transformation 2018, diterbitkan oleh Juniper Research, Amerika Utara, Eropa Barat, Timur Jauh, dan Cina tetap menjadi pasar utama IoT. Wilayah-wilayah ini akan menyediakan lebih dari 60% dari semua pendapatan yang terkait dengan Internet.