Использование персонального Интернета вещей (PIoT) быстро расширяется в различных областях применения. Он необходим для мониторинга в реальном времени, беспроводного покрытия, дистанционного зондирования, доставки, безопасности, наблюдения и проверки гражданской инфраструктуры. Устройства, которые находятся близко к человеку, являются результатом внедрения устройств Интернета вещей (IoT) вокруг людей, например, внутри дома или в его локальном окружении. Они и создают связанную систему сетей. Через локальный шлюз эти инструменты используют соединения ближнего действия для связи внутри сети, а также с выходом в глобальный Интернет для удобства управления. Пользователи могут управлять повседневными операциями, использовать рабочие данные, находясь дома, следить за окружением собственного жилища — всё это повышает производительность и создаёт удобство благодаря интегрированным датчикам, приборам и гаджетам. Например, сеть PIoT создаётся, даже когда один человек подключает свой смартфон или любое другое устройство к автомобилю или умной колонке.
Лишь немногие из товаров и услуг IoT, которые доступны для розничного покупателя на рынке сегодня, — это носимые устройства, системы домашней автоматизации, гаджеты для здравоохранения и интеллектуальные приборы. Многочисленные отрасли промышленности искренне вовлечены в эту область развития и инноваций, а поэтому имеют подавляющее количественное превосходство в данном сегменте. Подключая объекты и устройства реального мира к Интернету, такие сети открывают путь для бесперебойной коммуникации, обмена данными и принятия разумных решений. Несколько секторов, таких как здравоохранение, транспорт, сельское хозяйство, производство и умные города, уже получают преимущество от внедрения этой технологии.
Кроме того, IoT обеспечивает возможность обмениваться информацией и автономно реагировать на события реального/физического мира, запуская процессы и создавая сервисы с прямым вмешательством человека или без него. Современное развитие этих инновационных продуктов позволяет удалённо контролировать и управлять оборудованием, более эффективно использовать ресурсы, автоматизировать производственные/бизнес процессы, находить полезные идеи из огромных объёмов данных. Делая системы более интеллектуальными и связанными, люди улучшают качество жизни, что, в свою очередь, стимулирует следующие инновации и создаёт новые экономические возможности.
Многочисленные преимущества Интернета вещей оказывают положительное влияние на различные аспекты нашей жизни, способствуют повышению эффективности и автоматизации посредством оптимизации рабочих процессов, бережному использованию ресурсов и рационализации других действий. Благодаря бесперебойному взаимодействию и коммуникации такие сети объединяют людей, объекты и машины, обеспечивая быструю координацию систем и оборудования. Вполне вероятно, что искусственный разум, в будущем, будет собирать, анализировать и использовать огромные объёмы данных, создаваемых устройствами, подключёнными к Интернету Вещей, для управления операциями, получения глубоких знаний и принятия обоснованных решений. В некоторых отраслях такое взаимодействие уже улучшает качество жизни с помощью приложений для носимых устройств в здравоохранении и транспорте, обеспечивая индивидуальный подход, большую доступность и безопасность. Снижение затрат происходит за счёт управления ресурсами, восстановления энергопотребления, эффективного технического обслуживания и прогнозируемой аналитики. Всё это легко открывает двери для новых источников дохода и бизнес-моделей: повышение безопасности достигается за счёт использования передовых систем видеонаблюдения, интеллектуальных замков и мониторинга инфраструктуры, что позволяет принимать даже упреждающие меры. Кроме того, технология способствует эффективному обращению с отходами, точному земледелию, мониторингу окружающей среды и другим экологическим мероприятиям, одновременно снижая выбросы углекислого газа, что имеет решающее значение для поддержания экологической стабильности.
У персонализированного Интернета вещей есть масса положительных аспектов, однако есть и ряд серьёзных проблем. Несоответствие стандартам и уязвимость в некоторых устройствах могут привести к утечке данных, хакерскому взлому и нежелательному доступу к управлению всей сетью. Это создаёт угрозы безопасности, что является важной проблемой, требующей немедленного решения. Сложность и отсутствие командной работы в среде PIoT делают практически невозможной идеальную совместимость в работе всех систем и устройств разных производителей. Сами же устройства генерируют огромный объём информации, которой необходимо управлять или анализировать. Для этого требуется надёжная система мониторинга, а также глубокие знания людей, которые администрируют сеть. Этические и социальные последствия, такие как несанкционированное завладение данными при угрозе увольнения, только усугубляют растущий список проблем.
IoT позволяет физическим объектам видеть, слышать, думать и выполнять работу, заставляя их «разговаривать» друг с другом, обмениваться информацией и координировать решения. Глобальный интернет преобразует эти объекты из традиционных в интеллектуальные, используя лежащие в его основе технологии, такие как повсеместные вычисления, встроенные устройства, коммуникационные технологии, сенсорные сети, интернет-протоколы и приложения. Интеллектуальные объекты вместе с их предполагаемыми задачами составляют специфичную комбинаторику, зависящую от предметной области (вертикальные взаимодействия), в то время как повсеместные вычислительные и аналитические сервисы формируют горизонтальные взаимодействия, независимые от сферы применения. В общей концепции Интернета вещей каждое специфичное для домена приложение взаимодействует с независимыми от него службами, в то время как в каждой сети датчики и исполнительные механизмы взаимодействуют напрямую друг с другом.
Более того, стандартизация архитектуры может рассматриваться как основа для IoT, чтобы создать конкурентную среду для компаний, поставляющих качественные продукты. Кроме того, некоторые специалисты утверждают, что традиционная архитектура Интернета должна быть пересмотрена, чтобы соответствовать вызовам времени. Например, огромное количество объектов, желающих подключиться к Интернету, должно быть учтено во многих базовых протоколах, ведь ещё в 2010 году количество объектов, подключенных к Интернету, превзошло численность населения планеты. Поэтому использование большого адресного пространства (например, IPv6) становится необходимым для удовлетворения потребностей. Безопасность и конфиденциальность являются другими важными требованиями из-за присущей неоднородности подключающихся объектов, а также различающихся возможностей мониторинга и управления физическими объектами. IoT должен быть способен соединять миллиарды или триллионы разнородных объектов через Интернет, поэтому существует острая необходимость в гибкой многоуровневой архитектуре. Постоянно растущее число предлагаемых архитектур ещё не сошлось в эталонную модель.
Для повышения безопасности, энергоэффективности, качества и производительности в отношении управления многими реальными ситуациями, с которыми сталкиваются заинтересованные стороны, необходима общая платформа. Концепция PIoT была введена с целью присоединения различных встроенных объектов к Интернету, таких как медицинское оборудование, транспортные средства, бытовая техника и т. д., что позволяет собирать большие объёмы данных как из искусственной, так и из естественной среды, которые затем могут быть преобразованы в полезную информацию для улучшения нашего понимания и контроля над важными социальными процессами. Например, можно предвидеть необходимость технического обслуживания, используя данные с промышленного оборудования, что снижает риск перебоев. Для управления заторами на дорогах и предотвращения аварий также могут использоваться данные с автомобилей и транспортной инфраструктуры. В то время как связанные медицинские устройства обеспечивают удалённую помощь стареющему населению, улучшая качество их жизни и снижая расходы на здравоохранение, подключённые домашние гаджеты также могут помочь в энергоэффективном управлении домом.
Между тем, существуют некоторые проекты, такие как IoT-A, которые пытаются разработать общую многослойную архитектуру, работающую на основе анализа потребностей производителей и отраслевого применения:
1). Первый слой объектов/устройств (или слой восприятия), представляет собой физические датчики IoT, которые предназначены для сбора и обработки информации. Этот слой включает гаджеты и исполнительные механизмы для выполнения различных функций, таких как запрос местоположения, температуры, веса, движения, вибрации, ускорения, влажности и т. д. Для настройки гетерогенных объектов слою восприятия необходимо использовать стандартизированные механизмы plug-and-play. Слой восприятия оцифровывает и передаёт данные слою абстракции объектов по защищённым каналам. Сгенерированные Большие данные инициируются на этом слое.
2). Уровень абстракции объектов передаёт данные, созданные слоем объектов, на слой управления службами через защищённые каналы. Данные могут передаваться с помощью различных технологий, таких как RFID, 3G, GSM, UMTS, WiFi, Bluetooth Low Energy, инфракрасный порт, ZigBee и т. д. Кроме того, на этом уровне обрабатываются другие функции, такие как облачные вычисления и процессы управления данными.
3). Уровень управления службами или промежуточного программного обеспечения (сопряжения) связывает службу с запрашивающей стороной на основе адресов и имён. Этот уровень позволяет программистам приложений IoT работать с гетерогенными объектами без учёта конкретной аппаратной платформы. Кроме того, этот уровень обрабатывает полученные данные, принимает решения и предоставляет требуемые услуги по сетевым протоколам.
4). Уровень приложений предоставляет услуги, запрашиваемые людьми. Например, уровень приложений может предоставлять измерения температуры и влажности воздуха пользователю, который запрашивает эти данные. Важность этого уровня для IoT заключается в том, что он способен предоставлять высококачественные интеллектуальные услуги для удовлетворения потребностей в персональных запросах. Уровень приложений охватывает многочисленные вертикальные связи, в таких применениях, как умный дом, интеллектуальное управление общественными зданиями и пространствами, транспортная инфраструктура, промышленная автоматизация, здравоохранение и во многих других…
5). Бизнес-уровень управляет всеми действиями и услугами глобальной системы Интернета вещей. Обязанности этого уровня заключаются в построении бизнес-модели, графиков, блок-схем и т. д. на основе полученных данных из уровня приложений. Он также должен проектировать, анализировать, внедрять, оценивать, контролировать и разрабатывать элементы, связанные с системой IoT. Уровень бизнеса позволяет поддерживать процессы принятия решений на основе анализа больших данных. Более того, на этом уровне осуществляется мониторинг и управление четырьмя базовыми уровнями. А также сравнивает выходные данные каждого уровня с ожидаемыми для улучшения услуг и сохранения конфиденциальности пользователей.
Архитектуры, которые заимствуют свои концепции из сетевых стеков (например, трёхслойная модель), не соответствуют реальным средам, поскольку, например, «сетевой уровень» не охватывает все базовые технологии, которые передают данные на платформу IoT. Кроме того, эти модели были разработаны для решения конкретных типов коммуникационных сред, таких как WSN. Что ещё более важно, слои должны работать на устройствах с ограниченными ресурсами, в то время как наличие слоя «Структуры обслуживания» (Service Composition), в архитектуре на основе SOA требует довольно большой доли времени и энергии устройства для связи с другими устройствами и интеграции требуемых сервисов.
В пятиуровневой модели прикладной уровень является интерфейсом, с помощью которого конечные пользователи могут взаимодействовать с устройством и запрашивать интересующие их данные. Он также предоставляет интерфейс для бизнес-среды, где можно проводить бизнес-аналитику и создавать отчёты. Механизмы управления доступом к данным на прикладном уровне также обрабатываются на этом уровне, который размещается на мощных устройствах в защищённых больших надёжных дата-центрах (правильное название этих огромных зданий, напичканных серверами, ЦОДы – центры обработки данных) , из-за его сложности и огромных вычислительных потребностей. Учитывая эти моменты, пятиуровневая архитектура является наиболее подходящей моделью для приложений Интернета вещей, несмотря на простоту трёхуровневой.
Загрузка...
