NB-IoT, Narrow Band Internet of Things. Общая информация, особенности технологии / Habr

Добрый день всем!

Здесь описывается NB-IoT с точки зрения оконечных устройств и простых пользователей. Так как информации много, то разобью её на несколько частей. В этой части обсудим общую информацию, особенности технологии NB-IoT и состояние на начало 2019 г.

NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) – технология сотовой связи на основе LTE, предназначенная для стационарных устройств с низкими объемами передаваемых данных и малым потреблением. Ассоциация GSM обещает, что устройства NB-IoT будут дешевыми и (при определенных условиях) смогут работать от обычных батареек до 10 лет. Интересно, что ассоциация также описывает NB-IoT как технологию, созданную в сжатые сроки в ответ на запросы пользователей и конкуренцию со стороны аналогичных проприетарных решений:
https://www.gsma.com/iot/wp-content/uploads/2018/04/NB-IoT_Deployment_Guide_v2_5Apr2018.pdf

NB-IoT относится с так называемому CIoT, Cellular IoT (по терминологии 3GPP) или MIoT, Mobile IoT (по терминологии GSMA) и продвигается операторами сотовой связи и производителями соответствующего оборудования. Узкополосным (Narrow Band) этот вид связи назвали по сравнению с «традиционным» LTE, где используются существенно более широкие полосы частот (3, 5, 10, 15, 20 МГц). Ширина частотного канала NB-IoT составляет 200 кГц.

Несколько слов про CIoT (MIoT)

На данный момент CIoT (MIoT) разветвляется на 2 направления: NB-IoT и LTE-M (также называемый eMTC или LTE Cat.M).

NB-IoT ориентирован скорее на неподвижные (стационарные) устройства, так как в этом режиме не поддерживается автоматическое переключение между сотами (handover). При перемещении в другую соту устройству NB-IoT придется снова регистрироваться в сети. Таким образом, NB-IoT предназначается в первую очередь для таких приложений, как автоматический сбор показаний со счетчиков, датчиков, дистанционное управление уличным освещением и т.п. В отличие от NB-IoT, другая «ветка» CIoT – LTE-M – поддерживает как переключение между сотами, так и обеспечивает в несколько раз большие скорости приема/передачи.

Преимущества и недостатки NB-IoT

Как обычно, преимущества и недостатки напрямую связаны друг с другом: если где-то прибыло, то где-то убыло. Здесь просто перечислю их с небольшими комментариями, а детали обсудим позже.

Преимущества NB-IoT

• Низкое энергопотребление оконечных устройств (при использовании режимов энергосбережения PSM и eDRX)
• Большой энергетический бюджет линии связи (GSMA называла цифру 164 дБ)
• Теоретически глобальное покрытие
• Теоретически низкая стоимость модемов (модулей) и услуг связи

Недостатки NB-IoT

• Возможны большие задержки связи при использовании режимов энергосбережения. Дело в том, что оконечное устройство, находясь в режимах энергосбережения, оказывается недоступно со стороны сети (сервера приложений). Максимальная задержка при использовании режима eDRX определяется максимальным периодом eDRX, который составляет 10485,76 секунды, т.е. почти 3 часа. Максимальная задержка при использовании режима PSM определяется максимальным временем нахождения устройства в режиме PSM – 9920 часов, что составляет 413 дней и 8 часов, т.е. больше 1 года! Режимы энергосбережения подробно обсуждаются в следующей части
• Отсутствие поддержки мобильности
• Низкие скорости приёма и передачи данных (см. ниже)

Развитие NB-IoT в мире и РФ

Интересно, что некоторые страны/регионы отдают предпочтение первоочередному развитию NB-IoT (Европа, Китай, Россия), другие – LTE-M (США, Канада). Но в целом есть мнение, что в недалёком будущем оба стандарта будут развернуты глобально.

Вот карта и коммерческие запуски сетей CIoT по данным GSMA:

Карта развития сетей NB-IoT и LTE-M в Мире
Данные о коммерческих запусках сетей NB-IoT и LTE-M в Мире

Россия на карте GSMA почему-то пока остаётся в серой зоне. Или ждут подтверждений коммерческих запусков?

Тем не менее, вот некоторые интересные пресс-релизы операторов сотовой связи РФ по поводу NB-IoT:
МТС запускает специальный NB-IoT тариф для интернета вещей
МТС выпустила sim-карты NB-IoT для интернета вещей
МТС построила первую в России федеральную сеть NB-IoT для интернета вещей
МегаФон представил первый в России тариф для управления NB-IoT-устройствами
Билайн представил первую в России гибридную сеть для IoT
Билайн начал тестировать решения IoT в Москве
Tele2, Ericsson и Ростелеком протестировали NB-IoT для ЖКХ в Москве и Петербурге

Когда писалась эта статья, пришла информация, что МТС уже запустил свою сеть NB-IoT в коммерческую эксплуатацию!

Скорости передачи данных в NB-IoT

Если в спецификациях 3GPP Release 13 был определен только один вариант NB-IoT – Category NB1, то в спецификациях 3GPP Release 14 появилось 2 варианта: Category NB1 и NB2. Вариант Category NB2 является более скоростным. Для сравнения возможностей NB1 и NB2 в таблице 1 приведены максимальные размеры транспортных блоков на прием и передачу согласно спецификации 3GPP 36.306 Release 14:

Таблица 1. Размеры транспортных блоков Cat. NB1, NB2 (Release 14)

Категория оборудования	Максимальный размер транспортного блока на прием (DL), бит	Максимальный размер транспортного блока на передачу (UL), бит
Category NB1	680	1000
Category NB2	2536	2536

Qualcomm в спецификации чипа MDM9206 (используется в модуле N20) приводит следующие скорости передачи в режиме Cat. NB1: прием (DL) – 20 кбит/с, передача (UL) – 60 кбит/с:
https://www.qualcomm.com/products/mdm9206-iot-modem

Аналогичные результаты для NB1 приводят коллеги из МТС, упоминая, что для категории NB2 максимальная скорость приема/передачи составит более 100 кбит/с:
https://habr.com/company/ru_mts/blog/430496/

Но, насколько понимаю, речь идет о физической скорости в канале связи, соответственно, реальная скорость передачи данных будет намного меньше. К сожалению, на данный момент экспериментальными данными о максимальной скорости передачи в режиме NB-IoT я не располагаю.

Частотные диапазоны для NB-IoT в РФ

Согласно решению ГКРЧ от 28 декабря 2017 года (протокол №17-44), https://digital.gov.ru/ru/documents/5875/, для NB-IoT могут использоваться следующие полосы частот на территории РФ:
453–457,4 МГц,
463–467,4 МГц,
791–820 МГц,
832–862 МГц,
880–890 МГц,
890–915 МГц,
925–935 МГц,
935–960 МГц,
1710–1785 МГц,
1805–1880 МГц,
1920–1980 МГц,

2110–2170 МГц,
2500–2570 МГц,
2620–2690 МГц.

За небольшим исключением:

… исключение работы РЭС в режиме NB-IoT в полосах радиочастот 453–453,15 МГц и 463–463,15 МГц на территории г. Москвы и Московской области

Похоже, ГКРЧ просто разрешила разворачивать NB-IoT во всех частотных диапазонах, в которых когда-либо было разрешено разворачивание каких-либо сетей сотовой связи…
Но какие из них будут использоваться в первую очередь?

По данным, полученным из разных источников, на начало 2019 г. для NB-IoT (в тестовом режиме) в России используются следующие частотные диапазоны:

• Мегафон – диапазон B8 (UL: 880-915 МГц, DL: 925-960 МГц)
• МТС, Билайн, Теле2 – диапазоны B20 (UL: 832-862 МГц, DL: 791-821 МГц) и B3 (UL: 1710-1785 МГц, DL: 1805-1880 МГц)

Эти данные полностью совпадают с европейскими частотными диапазонами, которые приводятся в NB-IoT Deployment Guide to Basic Feature set Requirements. Version 2.0 от 5 апреля 2018 г.

Таким образом, на начало 2019 г. актуальными диапазонами NB-IoT для РФ можно считать: B20, B8 и B3.

По мнению некоторых участников рынка, NB-IoT будет разворачиваться прежде всего в субгигагерцовых частотных диапазонах (B20, B8), чтобы обеспечить наилучшее покрытие.

Можно ли будет в NB-IoT отправлять/принимать TCP/UDP-пакеты так же, как в GSM, например?

Можно! По крайней мере мы пробовали отправлять и принимать TCP/UDP-пакеты при помощи модулей N21 и N20, и всё получилось.

Можно ли будет в NB-IoT отправлять и принимать SMS?

Согласно упоминавшемуся чуть выше документу ассоциации GSM, на апрель 2018 г. функция SMS не была включена в минимальный набор требований, рекомендованных GSMA для реализации в сетях NB-IoT. По результатам опроса, проведенного GSMA, только некоторые из операторов планируют реализовать SMS в режиме NB-IoT в будущем. Тем не менее, исследование этого вопроса продолжается.

Представители Мегафона и МТС подтвердили, что, вероятно, функция SMS в режиме NB-IoT станет доступна в их сетях в будущем.

P.S. Статья не претендует на абсолютную истину и может содержать неточности. Если вы заметили неточности, хотите поделиться инсайдерской информацией или просто высказать своё мнение – добро пожаловать в комментарии!

Продолжение: NB-IoT, Narrow Band Internet of Things. Режимы энергосбережения и команды управления.

Что означает IoT, или что такое «интернет вещей»?

Многие из вас скорее всего уже встречались с такой фразой, как «интернет вещей», или видели аббревиатуру IoT. Но что же они под собой подразумевают? Что это такое – «интернет вещей», IoT, и с чем их едят?

Если вы слышите сокращение IoT, значит, речь идет про соединение устройств при помощи интернета, однако это не касается компьютеров и смартфонов, которыми мы пользуемся ежедневно. Здесь идется про соединение бытовой техники, которая есть у вас на кухне, автотранспорта, либо мониторов для контроля сердечной деятельности. Сфера «интернет вещей» развивается стремительными темпами, поэтому можно быть уверенным в том, что с каждым годом список будут дополнять новые устройства.

Предлагаем новичкам ознакомиться со справочником интернет вещей, подготовленный сайтом www.coinspot.io, который покажет, какие есть современные способы связи в различных сферах жизнедеятельности.

Основные термины и их определения

Представляем вашему вниманию словарь с основными определениями, касающимися отрасли IoT.

• Интернет вещей (IoT) – подразумевает комплекс объектов, связанных между собой Всемирной сетью. Они могут производить сбор и обмен информацией, которая поступает к ним с подключенных сервисов.
• Устройства, работающие в сфере интернета вещей – это любые гаджеты с доступом в интернет, которые возможно отследить и которыми можно управлять на определенном расстоянии.
• Экосистема интернета вещей – это все элементы, при помощи которых предприниматели, государственные служащие и рядовые пользователи могут подключать свои IoT-устройства. В числе элементов: хранение информации, панели управления и инструментов, анализ данных, система безопасности, маршрутизатор и пр.
• Сетевой уровень – компонент, основной функцией которого является передача данных, взятых с физического уровня, к соответствующим устройствам.
• Физический слой – это компьютерные комплектующие, применяемые в устройствах, в том числе, оборудование для работы в сети и сенсоры.
• Пульты управления – аппаратура, созданная для использования IoT-устройств посредством подключения к ним и управления ними при помощи панели инструментов. Принцип работы панели такой же, что и у стандартных приложений для смартфонов. В качестве пульта управления может выступать планшет, смартфон, персональный компьютер, смарт часы, нестандартный пульт и даже телевизор.
• Уровень приложения – содержит набор соглашений интерфейсов, благодаря которым одно устройство распознает другое, и они взаимодействуют между собой.
• Панель инструментов – функционирует для того, чтобы показывать пользователям данные про экосистему IoT, позволяя им правильно управлять ею. В большинстве случаев применяется удаленный метод управления.
• Хранение данных – память, в которой содержатся все данные с устройств интернета вещей.
• Аналитика – это программные системы, занимающиеся анализом информации, отправленной устройствами. Аналитика выполняет самые разные функции, к примеру, прогнозирует техническое обслуживание.
• Сетевой слой – обеспечивает коммуникацию операторов с устройствами и связь между устройствами посредством интернета.

В каких направлениях применяется интернет вещей?

Выгоду от устройств IoT получает огромное количество самых разных отраслей:

• Логистика.
• Банковские учреждения.
• Производство, в том числе, продуктов питания.
• Страховые компании и их клиенты.
• Медицинские учреждения.
• Министерства обороны.
• Умные дома и прочие современные сооружения.
• Транспорт.
• Инфраструктура.
• Розничная торговля.
• Добыча газа, нефти и прочих природных ресурсов.
• Сельское хозяйство.
• Охрана здоровья.
• Гостиницы, рестораны и другие заведения в сфере обслуживания.
• IoT-фирмы.

Уже несколько сотен компаний практикуют интернет вещей, и специалисты заверяют, что уже в ближайшие годы их количество существенно возрастет. Согласно официальным данным, в 2015 году к IoT было подключено 25 миллиардов устройств, а к 2020 году их количество увеличится вдвое.

Крупнейшие платформы для функционирования интернета вещей

IoT устройства соединяются друг с другом при помощи протоколов, а платформы в таком случае выступают в роли соединителя сети обмена информацией с сенсорами устройств. Представляем вашему вниманию популярнейшие на сегодняшний день платформы IoT:

1. ThingWorx IoT Platform.
2. IBM’s Watson.
3. GE Predix.
4. Cisco IoT Cloud Connect.
5. Salesforce IoT Cloud.
6. Amazon Web Services.
7. Oracle Integrated Cloud.
8. Microsoft Azure.

Как появился Интернет вещей? | iot.ru Новости Интернета вещей

Сегодня Интернет вещей (Internet of Things, IoT) – это часть окружающей нас действительности. Согласно общепринятому определению, со временем сформированному многими исследователями и аналитическими компаниями, IoT – научная концепция о способах взаимодействия физических объектов, устройств и систем между собой и с окружающим миром с применением различных технологий связи и стандартов соединения. Благодаря Интернету вещей работают фитнесс-трекеры, системы умного дома, умные часы, веб-маячки и множество других устройств. IoT, однако, используется не только в устройствах и технологиях, предназначенных конечному потребителю. Всё более важное место он занимает в промышленности, безопасности, военной сфере и других. В промышленности, например, на базе M2M-cоединений строятся процессы автоматизации. Итак, IoT можно разделить на две части: пользовательский Интернет вещей (CIoT) – носимая электроника, умные дома, умная техника, телекоммуникации и др., и индустриальный (IIoT) – подключённые автомобили, умные города, автоматизация промышленности и др. Широкая, всеобъемлющая концепция Интернета вещей уже захватила множество рынков и сфер. Но где, как и когда она была сформулирована?

1980-е

Одним из первых устройств, получивших возможность подключаться к сети, стал автомат по продаже Кока-колы, установленный в Университете Карнеги-Меллон. Так, уже в 1982 году он передавал данные о том, сколько бутылок с напитком сейчас в автомате, как долго они стоят, а также отображал информацию о том, холодная газировка или тёплая.

Так выглядели вендинговые аппараты по продаже Coca Cola в 1980-е

С течением времени многие всё чаще стали задумываться о технологии, которая позволила бы устройствам соединяться друг с другом. С помощью такой технологии перспектива создать вычислительную среду, способную самостоятельно решать те или иные задачи и обмениваться информацией без вмешательства человека, становилась реальной. К тому времени запрос на подобную технологию был сформирован – как простыми людьми (о чём ярко свидетельствует массовая культура с 1950-х, во многих книгах, кино и музыке поднимались темы автоматизации, роботов, «умных» устройств, причём на более серьёзном уровне осмысления, чем раньше), так и в промышленности, где автоматизация была одной из важнейших задач начиная с 19 века. Важной предпосылкой для формирования концепции межмашинного соединения стало и всё ускоряющееся развитие высоких технологий в 1970-х и в 1980-х (появление микропроцессора, персонального компьютера, графического интерфейса, эволюция интернета).

1990-е

В конце 1980-х и начале 1990-х Марк Вейзер, руководитель исследовательских работ в Xerox PARC (исследовательском центре компании Xerox), предложил концепцию повсеместного компьютинга. Так, по мнению Вейзера, компьютеры должны были интегрироваться в окружающую реальность и уметь связываться между собой, решая повседневные задачи пользователя незаметно для него самого. В авторской статье 1991 года «Компьютер 21-го века», где Марк полно развернул свою концепцию, учёный довольно точно предсказал появление Интернета Вещей. В 1994 своей статье для журнала IEEE Spectrum инженер Реза Раджи упомянул о соединении, «в котором пакеты данных небольшого объёма аккумулировались бы в узлах сети, что позволило бы автоматизировать и интегрировать какие угодно процессы – от бытовых до промышленных». Тогда же ряд крупных компаний, таких как Microsoft или Novell, начали вести разработки в сфере Интернета вещей.

Важной вехой формирования понятия «Интернета вещей» стало выступление учёного Билла Джоя на Международной экономическом форуме в Давосе в 1999 году. Там один из основателей Sun Microsystems представил свою концепцию «Шести вебов». Джой выделил шесть видов интернета, четыре из которых были пользовательскими. Например, один из них – «интернет здесь и сейчас» всегда обеспечивал бы устройство, которое вы постоянно носите с собой, доступом в сеть, где бы вы не находились (очевидный прообраз 4G, LTE) или «странный интернет», в который вы могли бы попасть при помощи голоса, отдавая команды своему автомобилю или тому или иному голосовому помощнику. Среди этих типов интернета учёный выделил два, не имеющих прямого отношения к человеку – «B2B» и «D2D». Согласно Джою, B2B-соединение (business-to-business) не имело пользовательского интерфейса и существовало бы для связи между бизнес-машинами в корпорациях. Второй тип D2D (device-to-device) – соединял бы устройства из различных сфер, помогая автоматизации и техническому усовершенствованию городов, домов, промышленности и способствовал бы повышению уровня «интеллектуальности» гаджетов.

Билл Джой, оказавший существенное влияние на развитие идеи Интернета вещей

Все 1980-е и 1990-е годы идея о межмашинных соединениях, интернете, который бы существовал незаметно для пользователя и обеспечивал возможность коммуникации между различными устройствами, находила своё отражение в различных концепциях, статьях и разработках. Однако, не существовало ёмкого названия, под эгидой которого начался бы новый этап развития технологий в этой сфере. Такое название появилось в 1999 году, когда Кевин Эштон, пионер разработки RFID, представил свою презентацию «Интернет вещей» руководству компании Procter&Gamble. Презентация была посвящена RFID-меткам и тому, как они могут видоизменить некоторые рынки, такие как логистика и ритейл.

Кевин Эштон

«Тот факт, что я, возможно, был первым человеком, кто произнёс словосочетание “Интернет вещей”, конечно, не даёт мне права контролировать смысл, который в него вкладывают другие. Но я понимаю его следующим образом. Компьютеры и интернет нуждаются в человеке, так как построены им. Вся информация, хранящаяся в интернете, была когда-то загружена туда человеком. Будь то текст, картинка, видеозапись, отсканированная или считанная с помощью штрихкода информация – всё это создано и размещено в интернете человеком. Проблема в том, что у людей не безграничны время, внимательность и аккуратность. Если бы наши компьютеры и устройства сами могли бы собирать информацию, распределять, анализировать, обмениваться ею между собой это было бы настоящей победой. Интернет вещей может изменить мир, так как это уже сделал обычный интернет», — позже писал в своей авторской статье Кевин Эштон.

2000-е

В новом десятилетии концепция Интернета вещей, суммировавшая в себе всевозможные технологии взаимодействия устройств – от RFID-меток и connected car до промышленной автоматизации и умных городов, стремительно начала набирать популярность. Так, журнал ScientificAmerican опубликовал статью, где речь шла о том, как Интернет вещей может изменить повседневную жизнь – умная бытовая техника, счётчики и др. А многие крупные компании включили разработки в области IoT в сферу своей деятельности. Одно за другим начали появляться мероприятия (конференции, круглые столы, форумы), посвящённые Интернету вещей. К концу 2000-х годов количество устройств, подключённых к сети, превысило численность населения Земли, что ознаменовало собой окончательную победу и жизнеспособность концепции.

Современное состояние

В своём современном состоянии Интернет вещей уже стал неотъемлемой частью жизни множества людей. Благодаря появлению беспроводных сетей, постоянному росту пропускного объёма интернет-соединения и внедрению новых подключённых устройств человек окружил себя сетевой инфраструктурой, помогающей ему и решающей задачи, которые до этого приходилось решать самостоятельно. Согласно множеству отчётов и прогнозов от аналитических компаний, подключённых устройств (машин, фитнесс-трекеров, решений в сферах умных городов, домов и др.) будет становиться всё больше. Вместе с этим будет расширяться и концепция «Интернета вещей». Уже сейчас, спустя 15 лет после рождения IoT, Интернет вещей стал одним из главных трендов высоких технологий – сейчас едва ли можно найти IT-компанию, у которой не было бы разработок и проектов в этой сфере. Возможно, в ближайшем будущем, грани между Интернетом вещей и просто интернетом сотрутся, так как появится универсальный сетевой стандарт и IoT, как концепция, будет поглощена новой и более обширной, например, «Internet of Everything» – Интернетом всего.

Radiokafka /  Shutterstock.com

Интернет вещей: история развития и создания

1. Определение

Интернет вещей (ИВ; англ. Internet of Things, IoT) – это способы взаимодействия физических объектов, устройств и систем между собой и с окружающим миром с применением различных технологий связи и стандартов соединения.

2. История создания и развития

Одним из первых подключенных к сети устройств стал вендинговый аппарат по продаже Coca-Cola, установленный в Университете Карнеги — Меллон в 1982 году. Так, аппарат имел возможность передавать данные о количестве содержащихся в нем бутылок и о своем состоянии в целом.

Периодом активных обсуждений сетей, которые смогли бы обеспечить межмашинное взаимодействие стали 1990-е годы. Например, руководитель исследовательских работ в Xerox PARC (исследовательском центре компании Xerox) Марк Вейзер предложил концепцию повсеместного компьютинга, предполагавшую массовое внедрение компьютеров и организацию связи между ними, благодаря которой машины самостоятельно бы решали повседневные задачи пользователя.

Учёный Билл Джой, в свою очередь, в рамках выступления на Международном экономическом форуме в Давосе в 1999 году предложил идею «Шести вебов» — шести типов интернета будущего. В ней он довольно точно спрогнозировал появление беспроводных мобильных интернет-сетей, интеллектуальных голосовых помощников и коммуникаций между устройствами (в его типологии такая связь называлась Device-to-device). Тогда же предпринимались попытки создания первых IoT-проектов – например, Microsoft в 1993 году запустила платформу at Work, включавшую в себя специальную операционную систему и протокол передачи данных, целью которой было объединить офисную технику (факсы, копировальные аппараты и др.) общим протоколом и передать функции управления и контроля за ней компьютерам, работающим на Windows. Однако at Work не пользовался успехом и через некоторое время был закрыт. В 1994 году с похожим проектом выступила компания Novell – её платформа NEST (Novell Embedded Systems Technology) позволяла различным устройствам подключаться к сервисам сетевой операционной системы NetWare и использовать её протокол IPX для взаимодействий. NEST повторила судьбу своего предшественника at Work и прекратила своё существование.

В 1999 году одним из исследователей RFID-технологий Кевином Эштоном, возможно, впервые было употреблено словосочетание «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT). Эштон использовал новоизобретенный термин в ходе своей презентации для Procter&Gamble, посвященной влиянию RFID на разные рынки. Существует гипотеза о том, что первым употребившим термин «Интернет вещей» был исследователь и разработчик Питер Т. Льюис. Так, согласно предположению, пионер беспроводной связи и систем датчиков сказал об «Интернете вещей» в 1985 году в ходе своего выступления перед Федеральной комиссией по связи США.

Периодом бурного развития Интернета вещей стали 2000-е. Тогда как в 1990-х вся деятельность, связанная с IoT, носила в основном теоретический характер – концепции, обсуждения, отдельные идеи, в 2000-х и 2010-х стали массово появляться и запускаться успешные IoT-проекты в реальности. Так, было разработано множество пользовательских устройств, относящихся к Интернету вещей – от фитнесс-трекеров до умных ламп и умных дверей. Кроме того, начали развиваться масштабные проекты, основанные на технологиях IoT – умные города, умное производство, умный транспорт, беспилотные автомобили и многое другое. Не в последнюю очередь это стало возможным благодаря активному прогрессу в сфере информационных технологий – повсеместному распространению беспроводного соединения, повышению пропускной способности интернет-связи, возникновению энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия и др.

3. Технические характеристики

Интернет вещей представляет собой совокупность многих видов беспроводной связи. В различных проектах Интернета вещей IoT-соединение может строиться на базе таких технологий, как Wi-Fi, Bluetooth, RFID, LPWAN, LTE, 3G, 2G, NFC, ZigBee, Li-Fi, Z-wave, LoRa и др.

Значимое место в IoT-проектах занимают собирающие информацию (о городской среде, о здоровье человека, о состоянии оборудования на заводе) датчики – давления, влажности, света, движения, теплового потока, уровня и др. Благодаря беспроводной связи и различным протоколам они способны взаимодействовать между собой, и отправлять собранную информацию для её последующего анализа человеком или искусственным интеллектом.

Для хранения и обработки полученных данных используются дата-центры, облачные технологии и Big data. На сегодняшний день у Интернета вещей не существует единого стандарта или протокола.

4. Кейсы применения

Сферы применения технологий Интернета вещей крайне обширны. Их можно разделить на две группы – CIoT (Consumer Internet of Things) и IIoT (Industrial Internet of Things). CIoT направлен на конечного пользователя, Интернет вещей применяется в таких продуктах, как умная бытовая техника, носимая электроника (фитнес-трекеры, умные часы) и других умных гаджетах.

IIoT-проекты реализуются в различных отраслях экономики – промышленность, сельское хозяйство, и имеют корпоративного потребителя, либо в роли потребителя выступает всё общество в целом. Примерами могут служить умный город, умные электросети, автоматизация и роботизация производства.

на чем писать IoT разработчику?

Интернет вещей – популярное веяние. Хотите приложить руку к IoT? Вот перечень языков, один из которых вам точно нужно знать.

С 2015 года Eclipse Foundation проводит опрос IoT-разработчиков, по всему миру, чтобы понять тенденции в этой области. В последнем опросе в марте 2019 года приняло участие 502 человека. Итак, разработчики используют целый ряд основных языков программирования.

Среди популярных:

• Java
• C
• JavaScript
• Python
• C++

Для контроллеров и прочего железа с низкой вычислительной мощностью и с малым ОЗУ, C является предпочтительным языком программирования, а для шлюзов и облачных платформ Java – лучший выбор.

Статистика в сфере IoT показывает, что язык Java – абсолютный лидер с 66% популярности. Следом идут С, JavaScript, Python, C++.

Давайте проанализируем, что делает Java, С, JavaScript, Python и C++ лучшими языками программирования IoT. Чем они так подкупают разработчиков?

Java

Java широко используется в мире программирования. Виртуальная машина Java (JVM) позволяет писать код, поддерживаемый любым чипом.

Программа может работать там, где распространена JVM: от смартфонов до серверов, что делает язык Java идеальным для программного обеспечения IoT.

Главные плюсы языка:

• объектно-ориентированный ЯП;
• имеет встроенные возможности, полезные в IoT;
• Java портативна и не имеет аппаратных ограничений.

C

На уровне устройства объем вычислительной мощности, как правило, довольно ограничен. Здесь лучше всего работает именно Cи язык. Он идеален для написания низкоуровневого кода, ведь не требует большой вычислительной мощности и может работать непосредственно в ОЗУ.

Еще C можно использовать для написания программного кода микроконтроллеров, что делает его незаменимым для приложений аппаратного уровня датчиков и шлюзов. Поскольку C – язык низкого уровня, его синтаксис может быстро стать загроможденным и беспорядочным, если разработчики не сильны в best practices.

JavaScript

Для любителей всего «околоJS-ного» есть хорошие новости: Pi, Arduino или кастомные Bluetooth и Wifi платы, вполне себе подключаются через Node.js.

Чтобы помочь вам создать свой собственный злой Робомозг или умную микроволновку, есть несколько полезных библиотек для вашего следующего проекта.

• Johnny-Five – самая популярная платформа для Javascript robotics и IoT под Arduino, Raspberry Pi, Intel Edison Tessel 2.
• Cylon.js – фреймворк с поддержкой более 43 платформ, заточенных под интернет вещей, робототехнику и физические вычисления. Хотите построить робота или дрона? Cylon – ваш выбор.
• IoTjs – Javascript-фреймворк от Samsung для интернета вещей, требующий для работы всего несколько килобайт оперативной памяти. Удобно, не правда ли? 😉

Python

Python начал свой путь как язык сценариев высокого уровня. Он включает уйму полезных библиотек, и на нем можно сделать больше работы с применением меньшего количества строк кода. Данный ЯП идеально подходит для аналитической части работы с информацией в системах IoT.

Несомненные плюсы языка Python:

• исходный код компактен и понятен, поскольку используется аккуратный синтаксис;
• ЯП прост в освоении, широко используется, а поддержку можно найти в любом «утюге»;
• отличный выбор для построения, управления и организации сложных потоков данных без необходимости поддерживать массивные проекты.

Python очень популярен в простых модульных проектах и стартапах, где вычислительный спрос колеблется от минимального до среднего.

C++

Когда мы говорим об одноплатных ПК (например, Raspberry Pi), то знание C++ пригодится в сотворении юзабельной обертки для получения и последующей обработки данных с подключенных устройств и передачи всего этого на сервер. Данную задачу можно выполнить и на другом ЯП или на устройстве конечного доступа, но проще и быстрее все равно не выйдет.

Говоря об IoT, вы должны уметь настроить отдельные компоненты с нуля: доступ к памяти, проверка целостности пакетов, внутренний арбитраж и подобные несложные операции. Язык Cpp включает гору готовых библиотек, способных помочь в решении разных задач.

Сегодня существует накожный девайс, отслеживающий уровень сахара в крови и передающий информацию через мобильное приложение врачу. Уже очень скоро умное устройство сможет путешествовать по артериям, чтобы удалять холестерин.

По мере увеличения широты применения IoT будет генерироваться все больше данных в процессе работы, и мы лучше поймем, какие языки программирования идеально подходят для конкретного сценария. До тех пор разработка остается по большей части многоязычной.

Занимались ли вы IoT? Что можете сказать о такой разработке?