Internet of Things adalah konsep terintegrasi yang berkembang pesat yang mencakup penelitian di bidang ilmu komputer, teknologi jaringan, mikroelektronika, dan teknologi sensor. Paradigma ini mewakili arah utama pengembangan teknologi jaringan di masa depan dan akan menyelesaikan banyak tugas rutin umat manusia, dari mengukur indikator lingkungan hingga meningkatkan efisiensi produksi.

Pada artikel ini kita akan berkenalan dengan definisi dasar Internet of Things dan karakteristiknya, menganalisis area dan menyoroti masalah utama dan tugas yang menghalangi implementasi konsep ini.

Apa itu IOT?

Internet of Things (IoT) didefinisikan sebagai konsep di mana sebagian besar perangkat yang digunakan oleh orang akan dilengkapi dengan mikrokontroler untuk kontrol dan antarmuka jaringan untuk transmisi data digital dan komunikasi di antara mereka sendiri. Grup RFID mendefinisikan IoT sebagai jaringan fasilitas yang dapat diakses di seluruh dunia yang pengalamatannya unik berdasarkan protokol komunikasi standar .

Bidang-bidang penggunaan Internet of Things berikut dapat dibedakan: industri dan produksi; transportasi dan transportasi; memantau kondisi teknis struktur bangunan, kualitas udara, latar belakang kebisingan, dan konsumsi energi; pengelolaan limbah; parkir pintar dan data kemacetan lalu lintas; penerangan jalan pintar dan penggunaan rumah tangga.

Dari sudut pandang teknis, IoT bukan teknologi baru, tetapi kombinasi alat yang ada yang menyediakan fitur berikut:

• komunikasi dan interaksi - objek dapat membuat koneksi dengan sumber daya Internet atau dengan satu sama lain dan memperbarui statusnya. Yang paling penting adalah teknologi nirkabel seperti GSM dan UMTS, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee dan standar jaringan nirkabel lain yang saat ini dikembangkan.
• addressability - di Internet of Things Objek didistribusikan dalam ruang dan harus memiliki pengalamatan yang jelas.
• identifikasi memungkinkan Anda untuk secara unik mengaitkan data dengan objek tertentu dan mengambilnya. Standar RFID dan NFC adalah contoh teknologi yang bahkan dapat mengidentifikasi objek pasif yang tidak memiliki sumber daya energi bawaan.
• terdengar - perangkat IoT mengumpulkan informasi lingkungan menggunakan sensor, menukarnya, atau mengubah statusnya di bawah pengaruhnya.
• pemrosesan informasi bawaan - objek dapat dilengkapi dengan prosesor atau mikrokontroler untuk analisis instan dan pemrosesan informasi.
• lokalisasi - perangkat menyadari lokasi fisik mereka, yang dicapai melalui penggunaan GPS atau jaringan komunikasi seluler, serta suar (misalnya, pembaca WLAN atau RFID dengan koordinat yang diketahui).

Masalah utama dan tugas

Konsep Internet of Things bersifat komprehensif dan melibatkan integrasi bidang-bidang seperti perangkat keras, jaringan, dan perangkat lunak. Akibatnya, timbul sejumlah besar masalah dan tugas yang bersifat teknologi dan sosial-hukum.

Arsitektur sistem

Tujuan mendasar dari IoT adalah pengembangan dan pemilihan arsitektur sistem yang benar, karena seluruh proses pengembangan selanjutnya akan tergantung pada keputusan pada tahap awal penelitian. Saat ini, tidak ada kesepakatan khusus tentang arsitektur IoT yang akan disetujui dan digunakan secara universal.

Yang paling umum adalah model arsitektur tiga dan lima tingkat. Yang pertama adalah dasar dan termasuk tingkat persepsi, jaringan dan tingkat aplikasi. Model ini mendefinisikan ide dasar IoT, tetapi tidak cukup rinci, yang diperlukan untuk penelitian yang lebih mendalam. Oleh karena itu, literatur menyarankan arsitektur dengan banyak tingkatan. Misalnya, model lima tingkat, yang juga mencakup lapisan pemrosesan dan lapisan transportasi.

Contoh lain adalah arsitektur berawan dan berkabut. Menurut peneliti, tren baru-baru ini muncul dalam pengembangan komputasi kabut, di mana sensor dan gateway jaringan melakukan beberapa tugas pemrosesan dan analisis data.

Misty dan cloud computing sering digunakan bersama, karena ini diperlukan untuk kinerja aplikasi IoT yang optimal. Untuk mengimplementasikan komputasi yang tidak jelas, gateway dapat dibangun antara LAN dan cloud. Di sini, pendekatan multi-level diterapkan, yang menyediakan fungsi pemantauan (kontrol kapasitas dan sumber daya yang digunakan), pra-pemrosesan (penyaringan, pemrosesan dan analisis data), penyimpanan (replikasi data, distribusi dan penyimpanan) dan memastikan keamanan data (enkripsi dan memastikan integritas dan kerahasiaan data) ) Pada saat ini, arsitektur ini adalah yang paling menarik, dan menurut para peneliti, adalah yang paling menjanjikan.

Daya perangkat

Tugas penting IoT adalah catu daya perangkat yang terus bergerak dan tidak memiliki sumber energi yang konstan. Dalam banyak kasus, baterai dan catu daya bermasalah karena ukuran, berat, dan persyaratan perawatan. Harapan pengembang dan peneliti terletak pada masa depan prosesor berdaya rendah untuk sistem tertanam yang dapat mengkonsumsi energi lebih sedikit secara signifikan. Ada sensor nirkabel yang dapat diisi ulang yang dapat mengirimkan bacaan mereka dalam jarak beberapa meter. Seperti sistem RFID, mereka menerima energi baik dari jarak jauh atau dari proses pengukuran itu sendiri, misalnya, menggunakan bahan piezoelektrik atau piroelektrik. Juga, untuk mengurangi biaya daya, perlu untuk membentuk tumpukan protokol dengan jumlah terkecil dari data yang dikirimkan.

Karenanya tugas mengembangkan dan memilih standar nirkabel. Dalam hal biaya energi, teknologi standar, seperti GSM, Wi-Fi dan Bluetooth, tidak cocok - mereka memiliki bandwidth yang lebar dan menggunakan sejumlah energi yang tidak dapat diterima untuk sistem IoT.

Untuk mengatasi masalah ini, standar dikembangkan yang memenuhi persyaratan Internet, misalnya, IEEE 802.15.4, IEEE 802.11 Daya Rendah, Bluetooth Low Energy, 6LoWPAN, RFID, NFC, ZigBee, Sigfox, LoraWAN dan protokol lain untuk jaringan nirkabel yang menggunakan sedikit energi dan kompatibel dengan protokol transport dan lapisan jaringan yang ada.

Pengembangan Stack Protokol Web

Pengembangan tumpukan web untuk IoT membutuhkan konstruksi struktur yang kompeten, yang akan memenuhi persyaratan infrastruktur komunikasi (kompatibilitas dengan standar yang ada) dan persyaratan Internet untuk berbagai hal. Contoh standar tersebut adalah: di tingkat presentasi - CoAP; lapisan transport - UDP; lapisan jaringan - IPv6 / 6LoWPAN.

Standar-standar ini berinteraksi dengan infrastruktur komunikasi dengan cara yang sama seperti protokol stack tidak terbatas, tetapi jumlah data yang ditransfer jauh lebih sedikit. Fakta ini membantu mengurangi daya yang dikonsumsi oleh perangkat IoT dan menambah waktu pengoperasian.

Skema Pengalamatan Perangkat

Skema pengalamatan adalah aspek penting dalam hal keunikan alamat yang ditetapkan untuk perangkat IoT, karena mereka harus secara unik mengidentifikasi perangkat lain dan bertukar informasi dengan mereka. Fitur terpenting untuk membuat alamat unik adalah: keunikan, keandalan, stabilitas, dan skalabilitas.

Protokol IPv4 yang ada dan ada di mana-mana memungkinkan hanya sekelompok perangkat yang berada di wilayah geografis tertentu untuk diidentifikasi, tetapi protokol IPv4 tidak memiliki kemampuan untuk mengalokasikan setiap simpul IoT individu. IPv6 dapat mengatasi masalah identifikasi perangkat, tetapi heterogenitas node nirkabel, tipe data variabel, operasi simultan, dan penggabungan data dari perangkat yang berbeda membuat masalah semakin buruk.

Skalabilitas Sistem IoT

Masalah berikutnya dengan IoT adalah skalabilitas. Menurut perkiraan Cisco, pada tahun 2020, 50 miliar perangkat akan terhubung ke cloud, dan menurut perkiraan Gartner, 26 miliar. IoT memiliki volume keseluruhan yang lebih luas daripada Internet biasa. Oleh karena itu, skalabilitas ruang IoT akan lebih kompleks daripada dengan aplikasi web konvensional. Namun, sebagian besar data yang diterima oleh perangkat IoT dapat atau harus diproses secara lokal dan segera dibuang.

Jaminan Kualitas Layanan (QoS)

Pengguna web memungkinkan latensi variabel untuk layanan web konvensional, tetapi tidak dapat diaksesnya sensor atau aktuator IoT secara langsung akan mempengaruhi dunia fisik. Diperlukan pendekatan yang terkontrol dan optimal untuk melayani berbagai lalu lintas jaringan, yang masing-masing memiliki kebutuhannya sendiri.

Aspek lain dari IoT adalah kelanjutan operasi jaringan untuk transmisi data di mana-mana dan tanpa henti. Meskipun tumpukan TCP / IP menjamin hal ini dengan melakukan routing dengan cara yang lebih andal dan efisien, dari sumber ke tujuan, IoT menghadapi hambatan dalam antarmuka antara gateway dan perangkat sentuh nirkabel. Menambahkan jaringan dan perangkat tidak boleh mengganggu kinerja jaringan, kinerja perangkat, transmisi data yang andal melalui jaringan, atau penggunaan perangkat yang efisien dari antarmuka pengguna.

Keamanan dan privasi informasi pribadi

Selain aspek keamanan, seperti keaslian dan keandalan saluran komunikasi, dan integritas pesan, persyaratan lain akan menjadi penting dalam IoT. Penting untuk memberikan akses selektif perangkat ke berbagai layanan, atau pada waktu tertentu untuk mencegah komunikasi dengan perangkat lain. Middleware harus memiliki mekanisme bawaan untuk menyelesaikan masalah ini, bersama dengan otentikasi pengguna dan implementasi kontrol akses. Banyak tugas keamanan informasi dapat diselesaikan dengan menggunakan metode kriptografi dan memerlukan lebih banyak penelitian sebelum dapat digunakan secara luas.

Kegiatan internasional

Kegiatan internasional di bidang Internet of Things memperoleh momentum, dan banyak inisiatif sedang dilaksanakan di industri, akademisi, dan di berbagai tingkat pemerintahan. Di Eropa, upaya signifikan sedang dilakukan untuk mengintegrasikan kegiatan kelompok penelitian dan organisasi, yang meliputi M2M, WSN dan RFID, ke dalam sistem IoT tunggal untuk menentukan model referensi untuk interaksi Internet of Things dan blok bangunan utama untuk mencapai ini. Di Jepang, Korea, AS dan Australia, inisiatif berskala besar sedang dilaksanakan di mana departemen industri dan pemerintah berkolaborasi dalam berbagai program IoT. Pekerjaan intensif di bidang IoT juga dilakukan di China dalam Rencana Lima Tahun ke-12, yang menyatakan bahwa sumber daya dan investasi harus difokuskan pada pengembangan IoT di berbagai bidang.

Ini menyiratkan perlunya menciptakan satu kesatuan untuk semua negara untuk menyelesaikan masalah IoT untuk meningkatkan laju pengembangan bola dan menentukan jalur untuk implementasi terkoordinasi dari ide teknologi ini.

Apa hasilnya?

Dengan boom yang terus-menerus dari teknologi IoT baru, konsep Internet of Things akan segera berkembang dalam skala yang sangat besar. Paradigma baru jejaring ini akan memengaruhi setiap bagian kehidupan kita, dari rumah otomatis hingga pemantauan cerdas kesehatan dan lingkungan dengan memperkenalkan "kecerdasan" ke dalam benda-benda di sekitar kita.

Internet of Things adalah bidang terintegrasi yang membutuhkan pengembangan standar di berbagai bidang. Karena kompleksitas dan sifat struktural dari konsep tersebut, banyak tugas yang terkait dengan berbagai bidang muncul dalam perjalanan pengembangannya. Industri dapat mengambil manfaat dari pengembangan Internet of Things, yang terkait erat dengan industri telekomunikasi, perangkat keras, perangkat lunak, dan layanan.