Інтернет речей: LoRa пристрої від Mikrotik

Зміст:

1. Історія IoT
2. Для чого потрібний IoT і які питання вирішує
3. Як працює IoT
4. Стандарти та платформи IoT
5. Особливості LoRa
6. LoRaWAN
7. LoRaWAN пристрої від Mikrotik
8. Архітектура мережі LoRaWAN
9. LoRaWAN: Безпека та конфіденційність
10. Переваги LoRa
11. Недоліки LoRa
12. Плюси та мінуси IoT
13. Висновки

Як можна здогадатися, існує одна дуже важлива відмітна особливість у даного виду пристроїв - можливість підключатися до мережі передачі даних. Завдяки цій можливості гаджети можуть не тільки збирати і обробляти дані ззовні від різноманітних датчиків і сенсорів, але й обмінюватися інформацією між собою, при необхідності передавати її в центр обробки даних або безпосередньо на смартфон користувача. Саме цю концепцію об'єднання "розумних" пристроїв через мережу зокрема через Інтернет і називають світом "інтернету речей".

Завдяки розвитку технологій, концепція IoT завойовує дедалі більше

е місця в різних галузях: побутові прилади, гаджети, виробництво (IIoT), медицина, транспорт, логістика, системи безпеки , клімат-контроль та багато інших.

Наприклад, коли ви вранці захочете випити чашку ароматної кави, за командою зі смартфона або за розкладом кавоварка зможе самостійно виконати цю дію. А якщо кава закінчилася - то увійти в інтернет і замовити упаковку ароматних зерен з доставкою.

Однак для ефективного застосування даної концепції необхідно добре розуміти, як вона працює і з яких елементів складається.

Щоб зрозуміти все це, необхідно зробити невеликий екскурс в історію.

Історія IoT

Кевін Ештон, співзасновник Центру автоідентифікації в Массачусетському технологічному інституті, вперше згадав поєднання «Інтернет речей» у презентації, яку він зробив у Procter & Gamble (P&G) у 1999 році, бажаючи довести ідею використання радіочастотного ідентифікатора (RFID) до відома G. Ештон назвав свою презентацію "Інтернет речей", щоб відобразити новий крутий тренд 1999 року: Інтернет. У книзі професора Массачусетського технологічного інституту Ніла Гершенфельда "Коли всі починають мислити", що також з'явилася в 1999 році, не використовувався точний термін, але він дав чітке уявлення про те, куди рухається IoT.

Незважаючи на те, що саме Ештон вперше згадав про Інтернет речей, ідея підключених пристроїв існувала ще з 1970-х років. під прізвиськом « вбудований інтернет та повсюдні обчислення». Наприклад, першим інтернет-пристроєм на початку 80-х була машина для виробництва кока-коли в університеті Карнегі-Меллона. Використовуючи Інтернет, програмісти могли перевірити стан машини та визначити, чи чекатиме їх холодний напій, якщо вони вирішать здійснити поїздку до машини.

По суті, IoT еволюціонував від об'єднання бездротових технологій, мікро електромеханічних систем (MEMS), мікро сервісів та Інтернету. Це об'єднання допомогло скасувати різницю між експлуатаційними технологіями та інформаційними технологіями, що дозволило виконати аналіз неструктурованих, згенеровані комп'ютером даних, з метою розуміння, як змінити ситуацію на краще.

При цьому необхідно виявити розуміння, що IoT походить від міжмашинної взаємодії (M2M), тобто від машин, які мають зв'язок між собою через мережу без людської участі. M2M так само, є підключенням гаджета до хмари, з метою управління ним і збору даних.

В результаті мережа датчиків з безлічі розумних IoT пристроїв, які об'єднують людей, різноманітні системи та різні сервіси для збирання та взаємообміну даними - виводять M2M на зовсім новий рівень. Як основа M2M пропонує можливості підключення, які забезпечують IoT.

SCADA представляє собою природне розширення Інтернет речей забезпечує (диспетчерський контроль та збір даних), категорії програмних додатків для управління процесами, збору даних у режимі реального часу з віддалених місць для управління обладнанням та умовами. Системи SCADA складаються з апаратних та програмних компонентів. Апаратна частина робить збір і передачу даних на комп'ютер, на якому заздалегідь є встановлене SCADA, де отримані дані потім проходять обробку і вчасно пересилаються. Становлення SCADA таке, що SCADA останнього покоління перетворилися на системи IoT першого покоління.

Ідея екосистеми IoT, проте, по суті не набула чинності майже до середини 2010 року, коли уряд Китаю заявив, що він зробить IoT стратегічним пріоритетом у своєму п'ятирічному плані.

Для чого потрібний IoT і які питання вирішує

Інтернет речей (IoT) більшою мірою реалізує ідею повсюдних обчислень. Поширені обчислення, також звані повсюдними обчисленнями, являють собою зростаючу тенденцію вбудовування обчислювальних можливостей (зазвичай у вигляді мікропроцесорів) у повсякденні об'єкти, щоб вони ефективно взаємодіяли і виконували корисні завдання таким чином, щоб мінімізувати потребу кінцевого користувача у взаємодії з комп'ютерами. Поширені обчислювальні пристрої підключені до мережі та постійно доступні.

Ціль повсюдних обчислень полягає в тому, щоб зробити пристрої «розумними», створюючи таким чином сенсорну мережу, здатну збирати, обробляти і відправляти дані і, зрештою, обмінюватися даними як засіб адаптації до контексту та активності даних; по суті, мережа, яка може зрозуміти її оточення та покращити людський досвід та якість життя.

Співзасновник Bricolabs та засновник ради theinternetofthings.eu, менеджер екосистеми проекту Horizon 2020 TagItSmart, а також керівник проекту Dowse.eu — г.дн Роб Ван Краненбург виділив чотири рівні інтеграції «Інтернету Речів».

Перший етап - «Розумні речі», тобто те, що люди використовують кожен день: смартфони, розумну побутову техніку, що інше.

Другий етап - «Розумний будинок», коли в будинку встановлено пов'язану в єдину мережу систему датчиків, сенсорів, контролерів, побутових приладів. При цьому дана система здатна автоматично керувати кліматом, освітленням, іншими приладами, і сповіщати через смартфон користувача в реальному режимі часу про події, що відбуваються в будинку.

Третій етап – «Розумне місто». Коли рухом транспорту управляє система, що об'єднує інформацію з камер спостереження про всі події на дорогах і здатна вибудовувати найбільш оптимальний маршрут, змінюючи роботу світлофорів у реальному часі. Тобто інформація від багатьох датчиків, лічильників води, газу, електроенергії, наповненість сміттєвих контейнерів передається в автоматичному режимі відповідним державним органам та службам. Все для того, щоб життя людей у місті було під контролем і ставало все кращим.

І четвертий етап – «Сенсорна планета». Розміщення сенсорів у ґрунті воді повітрі надасть фахівцям раніше недоступні можливості щодо передбачення землетрусів, зміни погоди з математичною точністю на тривалий період тощо. буд. По суті, багато процесів планетарного значення можна буде об'єднати в одному аналітичному центрі і використовуючи сучасні суперкомп'ютери зі штучним інтелектом тримати багато процесів під контролем.

Як працює IoT

Інфраструктура IoT складається з розумних пристроїв з підтримкою доступу до Інтернету, які мають власні процесори, сенсори та комунікаційне обладнання для збору, відправлення та обробки даних, що отримуються по-різному. IoT пристрої здійснюють обмін даними, отриманими від датчиків, які вони отримують, виконуючи підключення до IoT-шлюзу або іншого прикордонного пристрою, де дані або відправляються в хмару для аналізу, або аналізуються локально. Буває, що ці пристрої виконують взаємодію з аналогічними пристроями і діють на основі інформації, яку вони отримують один від одного. Пристрої виконують більшу частину роботи без участі людини, хоча люди можуть керувати пристроями - наприклад, налаштовуючи їх, програмуючи їх або визначаючи права доступу до даних.

Протоколи підключення мережі та зв'язку, які використовуються з цими веб-пристроями, високою мірою залежать від конкретних розгорнутих сервісів IoT.

Стандарти та платформи IoT

Комунікація є однією з найважливіших частин будь-якого проекту IoT. Хоча існує безліч протоколів зв'язку, кожному з них не вистачає тих чи інших характеристик, що робить їх не зовсім підходящими для додатків IoT. Основними проблемами є енергоспоживання, радіус покриття та пропускна спроможність.

Більшість комунікаційних радіотехнологій, таких як Zigbee, BLE, WiFi та інші мають малу дальність дії, а інші, такі як 3G і LTE, споживають багато енергії, і дальність дії їх роботи не може бути гарантована, особливо в країнах, що розвиваються. Незважаючи на те, що ці протоколи та режими зв'язку працюють для певних проектів, вони мають велике обмеження, наприклад, труднощі у розгортанні рішень IoT в областях без стільникового зв'язку (GPRS, EDGE, 3G, LTE/4G) та необхідність придбання дорогих ліцензій. Таким чином, враховуючи майбутнє IoT та підключення всіх видів «речей», розташованих у всіх місцях, виникла потреба в комунікаційному середовищі, спеціально розробленому для IoT, яке підтримує його вимоги, зокрема, щодо малої потужності та значно великої дальності, дешевий, безпечний та простий у розгортанні.

Параметри сучасних радіотехнологій для IoT наведено у таблиці нижче.

Саме для цих цілей найбільш оптимальним та збалансованим рішенням може бути використання технології LoRaWan.

LoRa (що означає Long Range) – це запатентована технологія бездротового зв'язку, яка поєднує в собі наднизьке енергоспоживання та ефективний далекий зв'язок. При цьому потрібно враховувати, що дальність дії залежить від навколишнього середовища і можливих перешкод (LOS або N-LOS).

LoRa зазвичай має діапазон від 5 до 15 км і один шлюз LoRa може забезпечити покриття для всього міста. Технологія була розроблена Cycleo у Франції та вийшла на перший план, коли компанія була придбана Semtech у 2012 році. У Semtech використовували модулі LoRa з Arduino та Raspberry Pi, і результат роботи виявився передбачувано хорошим.

Особливості LoRa

Радіоприймач LoRa складається з кількох функцій, які допомагають йому досягти ефективної потужності на великій відстані та низькій вартості.

Деякі з цих функцій включають;

- Техніка модуляції

- Частота

- Адаптивні швидкості передачі даних

- Адаптивні рівні потужності

Модуляція

Радіопередавачі Lora використовують метод модуляції з розширеним спектром ЛЧМ для досягнення значно більшого діапазону зв'язку за збереження характеристик низької потужності, які аналогічні радіосигналам на основі фізичного рівня модуляції FSK. У той час як модуляція з розширеним спектром ЛЧМ вже давно використовується у військовому та космічному зв'язку, LoRa представляє перше, недороге, комерційне застосування методу модуляції.

Частота

Технологія LoRa не залежить від частоти, зв'язок між радіопередавачами LoRa здійснюється за допомогою використання неліцензованих радіочастотних діапазонів із частотою меншою за ГГц, які доступні по всьому світу. Ці частоти варіюються від регіону до регіону і часто різняться між країнами.

Наприклад, 868 МГц зазвичай використовується для зв'язку LoRa у Європі, а 915 МГц використовується у Північній Америці. Незалежно від частоти, LoRa може використовуватися без будь-яких істотних змін технології.

При використанні нижчих частот, ніж у комунікаційних модулів, таких як WiFi, на основі діапазонів ISM 2,4 або 5,8 ГГц, дозволяє значно збільшити зону покриття, особливо для ситуацій з перешкодами NLOS.

Важливою перевагою використання LoRa в Україні є той факт, що без ліцензування дозволено смуги 868,0-868,6 з максимальною випромінюваною потужністю до 25 мВт, і 433,04-434,79 МГц з максимальною випромінюваною потужністю до 10 мВт.

Адаптивна швидкість передачі даних

LoRa використовує комбінацію змінних пропускної спроможності та коефіцієнтів розширення (SF7-SF12), щоб адаптувати швидкість передачі даних відповідно до дальності передачі. Вищий коефіцієнт поширення дозволяє збільшити дальність з допомогою нижчої швидкості передачі і навпаки. Комбінація смуги пропускання та коефіцієнта розширення може бути обрана відповідно до умов лінії зв'язку та рівнем даних, які повинні бути передані. Таким чином, більш високий коефіцієнт розширення покращує характеристики передачі та чутливість для даної смуги пропускання, але також збільшує час передачі внаслідок нижчих швидкостей передачі даних. Вони можуть змінюватись від 18 до 40 Кбіт/с.

Коефіцієнт розповсюдження	Максимальний обсяг корисної інформації в пакеті, байт	Орієнтовний час в ефірі, мс	Швидкість передачі, біт/с
SF12/125kHz	51	1908	292
SF11/125kHz	51	1036	537
SF10/125kHz	115	575	976
SF9/125kHz	222	308	1757
SF8/125kHz	222	175	3125
SF7/125kHz	222	98	5468

SF (Spreading Factor). Насправді – коефіцієнт розширення діапазону, якийсь аналог індексу в модуляції. У спрощеному розумінні SF - це число від 7 до 12, до якого співвідноситися ряд характеристик, таких як максимальна швидкість передачі даних та розмір пакета. Чим вище SF тим більше зменшення швидкості передачі, але тим вище захист від перешкод. В іншому випадку, чим менше SF, тим вища швидкість, гірша стійкість до перешкод. До параметра SF прив'язаний час перебування в ефірі.

Адаптивний рівень потужності

Рівень потужності, що використовується радіопередавачем LoRa, є адаптивним. Він залежить від таких факторів, як швидкість передачі даних та умови з'єднання серед інших. Коли потрібна швидка передача, потужність, що передається, наближається до максимальної і навпаки. Таким чином, термін служби акумулятора максимально збільшується, а ємність мережі підтримується в оптимальному стані. Потужність також залежить від класу пристроїв серед кількох інших факторів.

LoRaWAN

LoRaWAN є стандартом високої ємності, великої дальності, відкритої малопотужної глобальної мережі (LPWAN), розробленим для LoRa Powered IoT Solutions від LoRa Alliance. Це двонаправлений протокол, який використовує всі переваги технології LoRa для надання послуг, включаючи надійну доставку повідомлень, наскрізну безпеку, місцезнаходження та можливості багатоадресної розсилки. Стандарт забезпечує сумісність різних мереж LoRaWAN у всьому світі.

Коли люди намагаються визначити LoRa та LoRaWAN, зазвичай виникає плутанина, яка, ймовірно, найкраще вирішується шляхом вивчення моделі еталонного стеку OSI.

Простіше кажучи, основа моделі стека OSI LoRaWAN відповідає протоколу доступу до середовища мережі зв'язку, а LoRa відповідає фізичному рівню . Таким чином, LoRaWAN визначає протокол зв'язку та архітектуру системи для мережі, тоді як архітектура LoRa забезпечує зв'язок на великі відстані. Вони об'єднуються, щоб забезпечити функціональність, яка визначає термін служби батареї вузла, ємність мережі, якість обслуговування, безпеку та інші програми, що обслуговуються мережею. У той час як LoRaWAN є найпопулярнішим рівнем MAC для LoRa, існують інші власні рівні, які також засновані на технології LoRa.

LoRaWAN пристрої від Mikrotik

Хорошим прикладом є, анонсована навесні 2019 лінійка продуктів стандарту LoRa від латвійської компанії Mikrotik, таких як: комплект готового рішення wAP LoRa8 (код продукту RBwAPR-2ND & R11e-LoRa8), карта-концентратор LoRaWAN R11e-LoRa8 /.

Набір wAP LoRa8 (RBwAPR-2ND & R11e-LoRa8) містить попередньо встановлений сервер пересилання показань датчиків на основі пакетів UDP для будь-яких загальнодоступних або приватних серверів LoRa (наприклад, Thethingsnetwork, Loriot тощо). д.) і зовнішню захищену від негоди бездротову точку доступу з інтерфейсом WLAN 2,4 ГГц і портом Ethernet, яку можна використовувати як бекенд.

Додатково представлена карта-концентратор LoRaWAN R11e-LoRa8.

Є найновішою картою-концентратором у форм-факторі mini PCIe на основі чіпсету Semtech SX1301. Концентратор LoRaWAN може підключатися до будь-якого утроє MikroTik, у якого є слот mPCIe з USB-лініями, що підключаються.

Цей концентратор підтримує 8 різних каналів, функції прослуховування каналу до початку передачі пакетів (LBT) та функцію спектрального сканування.

Набір антени LoRa ( TOF-0809-7V-S1 ) складається з всеспрямованої антени з коефіцієнтом посилення 6,5 дБі для діапазону 824-960 МГц, і кабелю SMA довжиною 1 м а також механічним тримачем для швидкого та простого кріплення щогли. Цей продукт може забезпечити додаткове покриття мережі там, де це буде необхідно.

При цьому налаштування такого обладнання не становить великої складності. Як приклад можна навести початкову конфігурацію MikroTik Routerboard wAP LoRa8 kit. у мережі The Things Network Console

1 . Для початку необхідно підключити живлення та мережний інтерфейс

2. Далі потрібно відкрити корпус та підключити зовнішню антену.

3. Завантажте офіційний інструмент налаштування MikroTik Winbox для Windows.

4. Відкрити програму Winbox і натисніть кнопку «Оновити» . Якщо з'єднання були успішними, пристрій буде виявлено, як показано нижче.

5. Після підключення до бездротової мережі потрібно відкрити http://192.168.88.1 у веб-браузері, щоб почати налаштування, використовуйте ім'я користувача: Admin, і пароль за замовчуванням відсутній .

6. Панель інструментів, яку відображається, надає безліч опцій конфігурації. Необхідно звернути увагу лише на конфігурацію LoRa. Необхідно вибрати IP -> LoRa зі списку опцій.

7. Спочатку необхідно додати конфігурацію внутрішнього сервера LoRaWAN, вибравши вкладку "Сервери". Приклад конфігурації для підключення до сервера The Things Network EU показаний нижче.

8. Тепер потрібно вибрати вкладку "Пристрої". Інтерфейс шлюзу LoRa має бути видно. Спочатку потрібно натиснути, щоб вимкнути його, перш ніж продовжити.

9. Двічі клацніть шлюз та заповніть конфігурацію. Виберіть сервер The Things Network, який було налаштовано на попередньому етапі. Зверніть увагу на поле GatewayID, яке є унікальним ідентифікатором , що використовується для налаштування цього шлюзу до “мережі речей”.

11. Після налаштування необхідно увімкнути шлюз.

12. Тепер необхідно увійти до The Things Network Console і зареєструвати свій шлюз при включенні I'm using the legacy packet forwarder. Якщо конфігурація пройшла успішно, шлюз буде відображатися як підключений на консолі і готовий до прийому пакетів LoRa.

Архітектура мережі LoRaWAN

На відміну від топології ніздрюватої мережі, прийнятої в більшості мереж, LoRaWAN використовує архітектуру зіркової мережі, тому замість того, щоб кожен кінцевий пристрій був майже завжди включений, повторюючи передачу від інших пристроїв для збільшення дальності, кінцеві пристрої мережі LoRaWAN зв'язуються безпосередньо зі шлюзами. працюють лише тоді, коли їм потрібно зв'язатися зі шлюзом, оскільки дальність зв'язку не є проблемою. Це є фактором, що сприяє низькому енергоспоживання та високому часу автономної роботи, отриманим у кінцевих пристроях LoRa.

Архітектура мережі LoRa складається із чотирьох основних частин;

1. Кінцеві пристрої

2. Шлюзи

3. Мережевий сервер

4. Сервер додатків

Кінцеві пристрої

Це датчики чи виконавчі механізми межі мережі. Кінцеві пристрої обслуговують різні програми та мають різні вимоги. Для оптимізації різних профілів кінцевих програм LoRaWAN використовує три різні класи пристроїв, для яких можуть бути налаштовані кінцеві пристрої. Класи показують компроміси між затримкою зв'язку по низхідній лінії зв'язку та часом автономної роботи пристрою.

Три основні класи:

1. Двонаправлені кінцеві пристрої (клас A)

2. Двонаправлені кінцеві пристрої із запланованими слотами прийому (клас B)

3. Двонаправлені кінцеві пристрої з максимальними слотами прийому (клас C)

Класи пристроїв LoRa

Кінцеві пристрої класу А

І. Це пристрої, які вимагають тільки низхідного зв'язку від сервера відразу після висхідної лінії зв'язку. Наприклад, це пристрої, яким необхідно отримати підтвердження доставки повідомлення із сервера після висхідної лінії зв'язку. Для цього класу пристроїв вони повинні дочекатися надсилання висхідної лінії зв'язку на сервер, перш ніж може бути отримана будь-яка низхідна лінія зв'язку. Внаслідок цього зв'язок підтримується на мінімальному рівні, і, таким чином, вони мають найменшу потужність та максимальний термін служби батареї. Хорошим прикладом пристроїв класу А є інтелектуальний лічильник енергії на основі LoRa

ІІ. Кінцеві пристрої класу B

Цим пристроям призначаються додаткові вікна низхідної лінії зв'язку через заплановані інтервали на додаток до низхідної лінії зв'язку, що отримується при відправленні висхідної лінії зв'язку (клас A + запланована додаткова низхідна лінія зв'язку). Запланований характер цієї низхідної лінії зв'язку гарантує, що при роботі також споживатиметься мала потужність, оскільки зв'язок активний тільки із запланованими інтервалами, але додаткова потужність, що споживається під час запланованої низхідної лінії зв'язку, збільшує енергоспоживання порівняно із споживанням пристроїв класу A, оскільки вони мають нижчу батарею життя у порівнянні з кінцевими пристроями класу А.

ІІІ. Кінцеві пристрої класу C

Ці класи пристроїв не мають обмежень по низхідній лінії зв'язку. Вони розроблені так, щоб майже завжди бути відкритими для зв'язку із сервером. Вони споживають більше енергії, ніж інші класи, і мають найменший час автономної роботи. Хорошими прикладами пристроїв класу C є кінцеві пристрої, що використовуються в керуванні автопарком або моніторинг реального трафіку.

Шлюзи

Шлюзи (також звані концентраторами) - це пристрої, підключені до мережного серверу через стандартні IP-з'єднання, які ретранслюють повідомлення між серверною частиною центральної мережі та кінцевими пристроями, використовуючи протокол бездротового зв'язку з одним стрибком. Вони призначені для підтримки двонаправленого зв'язку та оснащені багатоадресною передачею, що дозволяє програмному забезпеченню надсилати повідомлення масового поширення, такі як бездротові оновлення.

В основі кожного шлюзу LoRa лежить багатоканальний демодулятор LoRa, здатний декодувати всі варіанти модуляції LoRa кілька частотах паралельно.

Для оператора великомасштабної мережі ключовими відмітними факторами повинні бути продуктивність радіозв'язку (чутливість, потужність передачі), застосування мікросхеми SX1301 до шлюзу MCU (USB-SPI або SPI-SPI) та підтримка та розподіл PPS. Повинен бути також сигнал, доступність якого забезпечує точну синхронізацію часу по всій сукупності шлюзів у мережі

LoRa розповсюджує зв'язок між кінцевими пристроями та шлюзами по кількох частотних каналах та швидкостях передачі даних. Технологія з розширеним спектром використовує швидкості передачі даних у діапазоні від 0,3 кбіт/с до 50 кбіт/с, щоб запобігти взаємодії один з одним, та створює набір «віртуальних» каналів, які збільшують пропускну здатність шлюзу.

Щоб максимізувати час автономної роботи кінцевих пристроїв та загальну ємність мережі, мережевий сервер LoRa управляє швидкістю передачі даних та РЧ-виходом для кожного кінцевого пристрою окремо за допомогою схеми адаптивної швидкості передачі даних (ADR).

Мережевий сервер

Мережевий сервер Lora – це інтерфейс між сервером додатків та шлюзами. Він передає команди від сервера додатків до шлюзу, переправляючи дані зі шлюзів на сервер додатків. Він виконує різні функції, включаючи забезпечення відсутності, дублювання пакетів, планування підтверджень і управління швидкістю передачі даних і РЧ-виходом для кожного кінцевого пристрою індивідуально з використанням схеми адаптивної швидкості передачі даних (ADR).

Сервер додатків

Сервер програм визначає, для чого використовуються дані від кінцевих пристроїв. Візуалізація даних тощо. Д., як сервер додатків найкраще використовувати “хмарні” PaaS платформи від провідних гравців ринку, наприклад:

- AWS IoT, хмарна платформа для IoT, випущена Amazon. Ця інфраструктура дозволяє інтелектуальним пристроям легко підключатися та безпечно взаємодіяти з хмарою AWS та іншими підключеними пристроями.

- ARM Mbed IoT - платформа для розробки програм для IoT на основі мікроконтролерів ARM. Мета платформи ARM Mbed IoT - забезпечити масштабоване, підключене та безпечне середовище для пристроїв IoT шляхом інтеграції інструментів та послуг Mbed.

- Microsoft Azure IoT Suite, платформа, яка складається з набору служб, які дозволяють користувачам взаємодіяти та отримувати дані зі своїх пристроїв IoT, а також виконувати різні операції над даними, такі як багатовимірний аналіз, перетворення та агрегування, та візуалізувати ці операції у спосіб, який підходить для бізнесу.

- Brillo/Weave від Google – платформа для швидкого впровадження IoT-додатків. Платформа складається з двох основних магістралей: Brillo, операційної системи на базі Android для розробки малопотужних пристроїв, що вбудовуються; та Weave, IoT-орієнтований протокол зв'язку, який служить мовою зв'язку між пристроєм та хмарою.

- Calvin, платформа IoT з відкритим вихідним кодом, випущена компанією Ericsson, призначена для створення та управління розподіленими програмами, які дозволяють пристроям взаємодіяти один з одним. Calvin включає середовище розробки для розробників додатків, а також середовище для роботи з запущеним додатком.

LoRaWAN: Безпека та конфіденційність

Важливість безпеки та конфіденційності у будь-якому рішенні IoT не можна переоцінити. Дальність та охоплення: при дальності LOS до 15 км його дальність не можна порівнювати з діапазоном інших протоколів зв'язку.

2. Низьке енергоспоживання: LoRa пропонує радіоприймачі наднизького енергоспоживання, що робить їх ідеальними для пристроїв, які працюють протягом 10 років від однієї зарядки акумулятора.

3. Недорого обладнання. Інфраструктури для LoRaWAN є надзвичайно низькими в порівнянні з іншими мережами, а вартість радіостанцій для кінцевих пристроїв однаково низька. Більше того, розробляються кілька версій інфраструктур із відкритим вихідним кодом, таких як шлюзи, що допомагає ще більше скоротити витрати. Не потрібно купувати ліцензії на радіочастоту.

4. Висока ємність. Основна концепція “граничних обчислень” є обробкою згенерованих пристроями даних безпосередньо поблизу джерела з подальшою їх передачею для аналізу та зберігання в “хмарних” центр обробки даних. Для вирішення проблеми недостатньо широких або володіють значною затримкою каналів, на шляху до хмарного ЦОД можуть встановлюватися шлюзи, які за допомогою спеціальних алгоритмів виділяють лише найважливішу інформацію - знання. Передача в “хмару” щодо невеликого обсягу “знань” надає значне зниження навантаження на канали зв'язку і, тим самим, реалізуються переваги синергії “хмарних” та крайових “обчислень”.

Існують очікування, що в найближчому майбутньому кількість міжмашинних з'єднань буде більше на 25% на рік, а до 2021 року, всього на Землі буде 28 мільярдів працюючих пристроїв. З усього цього безлічі 13 мільярдів доведеться на пристрої портативні пристрої користувачів до яких давно всі звикли: смартфони, планшетні комп'ютери, ноутбуки - у той час як 15 мільярдів будуть складати користувальне та промислове обладнання: різного роду датчики, термінали для продажу, автомобілі, табло, індикатори та ін.

І хоча цифри з найближчого майбутнього вражають уяву і вони не можуть бути остаточними. Впровадження IoT відбуватиметься у всіх галузях, при цьому весь рівень складності пристроїв постійно зростатиме.

Через стрімкий розвиток технологій, зокрема пов'язаний із запуском мереж 5G, яке заплановано після 2020 року, відбудеться зростання кількості підключених до мережі пристроїв і може зрештою скласти близько 50 млрд. одиниць. Також збільшується відсоток установки волоконно-оптичних кабельних систем FTTD («оптика до робочого місця»), з більш досконалими алгоритмами стиснення та оптимізації даних у результаті зможуть надати унікальну можливість передавати дані безпосередньо від IoT/IIoT пристроїв у "хмару", минаючи всілякі шлюзи для оптимізації. та надаючи майже необмежену свободу у виборі віртуальних інструментів для вирішення складних завдань.

Додамо до цього перспективну концепцію "цифрових близнюків", що має шанс у майбутньому стати загальноприйнятим галузевим стандартом. Ідея про те, що «річ» у реальному світі має цифрове уявлення у кіберпросторі. У цьому випадку процес розробки продуктів у цифровій формі та явна прив'язка виробленого продукту до його проектного подання протягом періоду використання починає відповідати процесам Industrie 4.0 – а саме четвертої промислової революції.

Як приклад можна навести проведену компанією NVIDIA, 27 березня 2018 р. у місті САН-ХОСЕ, у штаті Каліфорнія конференції GTC, де було представлено хмарну систему для тестування автономного транспорту за допомогою фотореалістичної симуляції. Дана система дозволяє створити безпечніший і масштабованіший виведення автомобілів на дороги.

За допомогою віртуального моделювання рішення DRIVE Constellation дає можливість підвищити надійність алгоритмів, тестуючи мільярди кілометрів звичних сценаріїв та рідкісних випадків. Все це досягається за набагато менший час і мінімальні кошти, порівняно з тестуванням на реальних дорогах.”

У сумі виходить, що все більше IoT пристроїв у майбутньому буде затребуване в сучасних галузях життя людства, а повна реалізація свого потенціалу крайові IoT обчислення можуть досягти лише у зв'язку з хмарними технологіями.