Что такое интернет вещей и как он работает? Примеры использования и перспективы IoT

«Интернет вещей» –  технология, позволяющая объединить в сеть  посредством Интернета устройства, выполняющие различные цели и задачи — начиная от холодильника и телевизора, и заканчивая, дата – центрами и фермами для майнинга.

Столь впечатляющие перспективы этой технологии позволяют реализовать самые интересные проекты в промышленности, связи, финансовой сфере, логистике. Причем в доме у обычного человека IoT также востребован, упрощая его повседневный быт, высвобождая массу времени для творческой деятельности.

В этой статье будет рассказано о том, что такое IoT, кем и для чего он был придуман, как все это работает. Также будет обращено внимание на то, какие области практического использования IoT уже есть и какие имеются у него перспективы в будущем.

Как появился IoT?

Интернет — вещей (IoT), как технология, своему появлению обязана имплементации технологии радиочастотного обмена между устройствами,  способными коммуницировать в общей сети.

Впервые презентация этой инновационной технологии была произведена в 1999 году в Массачусетском университете для фармацевтической компании «Проктер энд Гэмбл». Основная цель такой презентации была доказать эффективность использования радиочастотных меток в системах складской и торговой логистики.

Для такого крупнейшего производителя потребительской косметики подобная схема управления логистикой была одним из способов получения конкурентного преимущества на рынке. В качестве радиочастотного спектра предусматривалось использование не только диапазона частот ВЧ и СВЧ, но и излучений инфракрасно спектра.

Позднее для IoT была разработана унифицированная технология RFID.Базовой платформой коммуникации стал высокоскоростной интернет (3G и 4G), с помощью которого можно комбинировать сети любой сложности, где участвуют устройства различной конфигурации и назначения.

Как работает интернет вещей?

О том, что IoT прочно входит в нашу повседневную жизнь можно признать состоявшимся фактом. Как показывает статистика, на текущий момент объем рынка услуг IoT составляет 600 млрд. долларов. Количество подключенных к  сети Интернета  различных устройств, сопряженных с ИВ составляет 8.4 млрд. единиц, превысив население Земли.

Но эти цифры хоть и дают представление о рынке IoT, все же не объясняют как работает IoT.В качестве наглядного примера того, как в действительности работает ИВ, в чем смысл его существования, можно привести несложную сеть. Например, в рамках концепции проекта «Умный дом». В эту небольшую сеть объединены три устройства – холодильник, микроволновая печь и кофеварка. Теперь посмотрим, как все это работает в действительности.

Холодильник собирает, агрегирует и обрабатывает всю информацию, относящуюся к продуктам питания обитателей  дома. Сюда относится отслеживание времени пополнения запасов, вплоть до производства соответствующих заказов в интернет магазинах или супермаркетах. Смарт –холодильник выполняет последовательно функции:

• сканирование информации по поступающим продуктам – вес, качество, сроки годности, цены, которые есть на маркированных упаковках.
• следит за расходованием продуктов, исходя из количества членов семьи, объема, периодичности потребления тех ли иных продуктов. Он может принимать в расчет физиологические нормы – жирность, калорийность, наличие белков, сахара и т.п.
• по мере снижения уровня запасов продуктов, сигнализирует через приложение на смартфон владельцу о том, что необходимо закупить продукты, в каком количестве и где это лучше всего сделать.
• вполне возможна опция, что холодильник сам через интернет осуществляет заказы в супермаркете по выгодным ценам, Например, он отслеживает конъектуру цен по специальным приложениям или сайтам — агрегаторам типа «Агро 24», где происходит мониторинг цен по всем торговым сетям страны.
• получая от кофеварки и микроволновой печи данные о том, как часто варится кофе, какого сорта, что разогревается в микроволновке на завтраки, холодильник производит обработку этой информации. Затем он включает в свой пакет заказов и продукты, которые готовятся на этих двух домашних приборах.

Это самый простой алгоритм работы IoT в домашних условиях. Если его расширить дальше, то сформированная смарт —  холодильником информация в виде заказа продуктов, может быть передана в службу курьерской доставки. Продукты будут доставлены по адресу, либо дроном, либо беспилотным автомобилем.

И еще один немаловажный момент. Для того чтобы вся эта система полноценно работала, кроме датчиков, сенсоров, соответствующих приложений и ПО, необходима система оплаты услуг, которые предоставляются через IoT. Это может быть обычный формат электронных денег, списываемых с банковских карточек. Но все большее распространение в IoT приобретают расчеты, основанные на использовании криптовалют. С их помощью платежи делаются быстро, надежно, в любое время суток, в любой точке мира.

Развитие беспроводных сенсорных сетей

Интернет вещей – строится на базе разветвленной сети различных устройств, сенсорных датчиков и других приборов, считывающих, фиксирующих определенные физические параметры. Изначально вся концепция IoT строилась на использовании технологии радиочастотной идентификации (англ. Radio Frequency Identification; RFID) и беспроводной сенсорной сети (БСС),

Эта распределенная сеть предусматривает использование одного или нескольких радиочастотных каналов. Через каналы связи, объединенные в сеть устройства, взаимодействуют друг с другом. Площадь покрытия таких локальных сетей может составлять от нескольких десятков метров до нескольких квадратных километров. Основным радиочастотным каналом, которой будет использован в IoT, является диапазон частот от 3 до 3.9 ГГц. Этот диапазон частот выбран не случайно. Он сопрягается с частотами, на которых, как предполагается, будет работать спутниковый сегмент широкополосного Интернета (проекты One Web или Sky Link).

Все устройства IoT используют технологию RFID, работая по принципу обнаружения и идентификации специальных электронных меток или маркеров (транспондеров). Т.е. система в чем — то аналогична той, что используется в военной авиации — «свой — чужой».

Опознанные как свои устройства объединяются в единую информационную сеть и выполняют те или иные задачи. Например, электронные метки на продуктах, устанавливаемые в магазинах, помогают в дальнейшем смарт – холодильникам реализовать программу управления запасами продовольствия в конкретном доме.

Реальные примеры использования IoT

Примеров того, как используется IoT в реальной жизни, бизнесе или научных исследованиях немало. В частности это:

• концепция «умного офиса». где вся офисная техника — компьютеры телефоны, принтеры, сканеры, мультимедийное оборудование объединены в единую беспроводную локальную сеть .
• использование IoT в сельском хозяйстве. Например, применяют для автоматического поддержания климатического режима на фермах, в теплицах, управление внесением удобрений, подачи корма животным или птицам.
• в жилищном городском хозяйстве. Например, в Шотландии компания Glasgow iOpt Assets использует IoT для оптимизации наполнения квартир социального жилья. Также она управляет издержками на базе анализа потока жильцов, погодных условий, нормы отопления, водоснабжения.
• в России наиболее примечательным фактом использования IoT является национальная информационная спутниковая система « Эра – Глонасс». С ее помощью не только обеспечивается безопасность конкретного водителя, но анализируется и оптимизируется траффик транспорта в городе.

Перспективы IoT в ближайшем будущем

По сферам применения и перспективам использования рынок IoT можно структурировать следующим образом:

1. На первом месте IoT востребовано в сфере робототехники и автоматизации производства. Уже существуют сборочные предприятия полного цикла, где нет ни одного человека.
2. На втором месте по востребованности — сфера логистики . Сюда входят транспортная логистика, складская и внутризаводская.
3. На третьем месте — системы В2С (бизнес – клиент). Для них важен аспект оптимизации издержек продаж товаров. Это интернет — магазины и супермаркеты, службы доставки, маркетинга и рекламы, сервисные бизнесы, в том числе и финансовые услуги.

Остальные места по приоритету использования IoT в ближайшей перспективе занимают такие области человеческой деятельности, как здравоохранение, образование, энергетика, безопасность.

Как прогнозируют эксперты через несколько лет (к 2025 году ), общий оборот индустрии IoT в суммарном годовом выражении будет составлять не менее 1 трлн. долларов.

Проблемы и уязвимости интернета вещей

Интернет вещей — это общая концепция бесконтактной связи и взаимодействия различных технических систем. Эти инновационные схемы, начиная от форматов «Умный дом» и заканчивая беспилотными автомобилями, позволяют сформировать уникальное жизненное пространство, где человек освобождается от выполнения множества рутинных задач. Многие жизненно важные функции передаются фактически под контроль машин.

Однако есть ряд проблем информационной безопасности IoT. Эти проблемы были освещены в специальном докладе, сделанном Национальном разведывательным Советом США. В этом документе были обозначены критические точки уязвимости IoT и подобных ему интеллектуальных систем (Доклад по теме «Disruptive Civil Technologies» 2008 г.). В частности это такие риски как:

• компрометация конфиденциальности систем коммуникаций используемых в IoT. Например, сенсорные датчики, используемые в схеме «Умный дом». Это приложения геолокации, вмонтированные в мобильные гаджеты. Устройства видеофиксации в автомобиле. Все они могут быть использованы третьей стороной. Это может быть несанкционированное считывание информации, получение данных о местонахождении пользователя или объекта.
• системы защиты информационных каналов IoT предусматривают протокол авторизации. Это протокол сложен, из — за конфигурации используемых криптографических ключей. Кроме того, иногда авторизация может быть невозможна в принципе, так как сенсорные датчики ИВ имеют только одностороннюю связь.
• уязвимость, связанная с использованием программного обеспечения (ПО), начиная с этапа его разработки и заканчивая дальнейшим распространением среди клиентов.
• IoT предусматривает создание сетей, работающих по принципу М2М т.е. «машина –машина». Увеличение сложности таких сетей неизбежно увеличивает риски (в геометрической прогрессии) некорректного функционирования. Они напрямую не могут быть предотвращены человеком или оператором.

Насколько важна проблема информационной безопасности IoT, как системы, доказывает относительно недавний факт. IT — компания «Proofpoint» выявила факт несанкционированного доступа к своим информационным базам данных. Фишинговая атака была осуществлена не хакерами, а ботнетом. Эта вредоносная программа на 1\3 была скомпилирована не человеком, и она пользовалась для своей атаки «взломанными» роутерами, мультимедийными комплексами, смарт – телевизорами, и такими же «умными» холодильниками.