internet rzeczy (iot)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · skala internetu rzeczy w...
TRANSCRIPT
![Page 1: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/1.jpg)
Internet Rzeczy (IoT) mgr inż. Piotr Szydłowski
Politechnika Krakowska, 29.05.2013
![Page 2: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/2.jpg)
Agenda
29.05.2013 2
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 3: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/3.jpg)
Trendy w technice na 2013 „Top 10 Strategic Technology Trends for 2013” wg Gartner
29.05.2013 3
Internet of Things
Strategic Big Data Actionable Analytics
Hybrid IT & Cloud Computing Mobile Applications & HTML5
![Page 4: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/4.jpg)
Trendy na najbliższe lata Techniki internetowe zmieniają nasze podejście do przedmiotów
29.05.2013 4
Powstawanie „inteligentnych”
urządzeo
• Minimalizacja i spadek kosztów produkcji umożliwia wyposażanie praktycznie każdego urządzenia w procesor i łącznośd z Internetem
Wzrost ilości wytwarzanych i przetwarzanych
informacji
• Wzrost liczby urządzeo produkujących dane powoduje koniecznośd zmiany podejścia do ich przetwarzania
• CERN – 75 PB danych w 3 lata
Nowe funkcjonalności znanych maszyn i
urządzeo
• Komunikacja z Internetem zapewni nowe funkcjonalności znanym urządzeniom
• np.Google Driverless Car
![Page 5: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/5.jpg)
Przełom na miarę XXI wieku? Podłączenie przedmiotów do Internetu może byd przełomem na miarę rewolucji przemysłowej i powstania Internetu
29.05.2013 5
• Pierwotnie: odwzorowanie przedmiotów w Internecie za pomocą tagów RFID
• Obecnie: wzbogacenie zastosowao i interakcji z przedmiotami dzięki ich „podłączeniu” do Sieci
• Każdy przedmiot jest źródłem danych
Inte
rnet
of
Thin
gs (I
oT)
„Musimy dad komputerom możliwośd zbierania informacji, żeby mogły same widzied, słyszed i czud świat. RFID i technologie sensorowe umożliwiają komputerom obserwowanie, identyfikowanie i rozumienie świata – bez ograniczeo związanych z wprowadzeniem danych przez człowieka.”
Kevin Ashton, 1999
„Świat, w którym obiekty fizyczne są połączone z siecią informacji i mogą brad aktywny udział w procesach biznesowych. Internet umożliwia interakcję z tymi obiektami: pobieranie informacji o ich stanie oraz zmianę ich stanu, uwzględniając wszystkie zagadnienia związane z bezpieczeostwem”
SAP
![Page 6: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/6.jpg)
Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na Ziemi
29.05.2013 6
2013 2020
Liczba przedmiotów podłączonych do Sieci
% przedmiotów podłączonych do Sieci
Co jest podłączone do Internetu?
Liczba ludzi używających Internetu
Do 2020 roku liczba przedmiotów podłączonych do Internetu wzrośnie z 8.7 mld do 50 mld (475%)
8.7 mld
1 %
Głównie komputery, telefony, tablety
2,4 mld
50 mld
5.8 %
Każdy przedmiot może byd podłączony
4 mld
Źródło: analiza Cisco, International Telecommunications Unions (ITU)
![Page 7: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/7.jpg)
Agenda
29.05.2013 7
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 8: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/8.jpg)
M2M vs. IoT M2M jest częścią IoT skupiającą się na komunikacji między maszynami
29.05.2013 8
Mac
hin
e to
M
ach
ine
Inte
rnet
of
Thin
gs
• Pole zainteresowao: każdy przedmiot
• Jak podłączyd / odwzorowad dany przedmiot w Internecie?
• Jak przetwarzad i gromadzid dane?
• Roślina • Lampa • Dom • Pilot do telewizora • Puszka z napojem, itd.
• Pole zainteresowao: urządzenia z systemami wbudowanymi / maszyny
• Jak zrealizowad komunikację pomiędzy maszynami?
• Jak przekazywad i przetwarzad dane?
• Sensor monitorujący wilgotnośd liści i gleby
• Urządzenie włączające / wyłączające
• System inteligentnego budynku umożliwiający zdalną kontrolę
Zagadnienia Przykład
![Page 9: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/9.jpg)
Konsekwencje IoT dla techniki Rozwój inteligentnych maszyn
29.05.2013 9
Proste oprogramowanie wspierające pracę maszyn (np. komputery w samochodach)
Maszyny komunikujące się z komputerami wewnątrz firewalla, maszyny komunikujące się przez modemy
Maszyny sterowane i zarządzane zdalnie, komunikujące się z chmurą (np. MRI, bankomaty)
2020
1970
Maszyny z prostym oprogramowaniem
Odizolowane maszyny podłączone do komputera
Inteligentne maszyny podłączone do chmury
Proste, „głupie” maszyny
Maszyny bez oprogramowania (np. generator)
![Page 10: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/10.jpg)
Po co podłączad maszyny? Podłączenie maszyn do Sieci zmienia sposób ich wykorzystania
29.05.2013 10 Źródło: www.axeda.com
![Page 11: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/11.jpg)
Agenda
29.05.2013 11
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 12: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/12.jpg)
Przykład architektury systemu M2M System monitoringu warunków w budynkach
29.05.2013 12
Sensory bezprzewodowe
Platforma w chmurze
Gateway Aplikacja
Sensory monitorujące parametry w budynku
Agregacja danych z sensorów i transmisja danych do platformy w chmurze
Przetwarzanie danych i kontrola nad sensorami
Dostęp do danych z sensorów, konfiguracja alarmów, itp.
![Page 13: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/13.jpg)
Elementy systemu M2M Systemy M2M składają się z czterech głównych komponentów
29.05.2013 13
Urządzenia
• Modemy, gateway’e, itd.
• Sensory i sieci sensorowe
• Urządzenia wykonawcze
Komunikacja maszyna – chmura
Platformy w chmurze
• Przetwarzanie i przekazywanie informacji
• Zarządzanie urządzeniami
Transmisja danych
• Internet (TCP/IP) • Telefonia
komórkowa (GPRS, 3G, itd.)
• Transmisje satelitarne
Aplikacje
• Komunikacja z użytkownikiem i kontrola urządzeo
• Alarmowanie, wizualizacja danych, itp.
1 2 3 4
Komunikacja chmura – maszyna
Platforma - Użytkownik
Użytkownik - Platforma
![Page 14: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/14.jpg)
Agenda
29.05.2013 14
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Urządzenia w systemie M2M
• Transmisja danych
• Platformy w chmurze
• Aplikacje
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 15: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/15.jpg)
Modemy, gateway’e, komputery Urządzenia w systemach M2M (1/5)
29.05.2013 15
1
Docelowo każda maszyna będzie wyposażona przez producenta we wbudowany moduł komunikacyjny
Router / gateway Umożliwia podłaczenie do Internetu urządzeo komunikujących się za pomocą innych protokołów (np. Zigbee -> Ethernet)
Modem Zamienia sygnał elektryczny na fale radiowe. Przykładowe modemy w systemach M2M: RS232 -> Zigbee, RS232 -> GPRS
Moduł komunikacyjny
Moduły radiowe, instalowane przez producentów bezpośrednio w urządzeniach. Moduły dobierane są w zależności od potrzeby (np. 3G, ZigBee, Ethernet)
Komputer przemysłowy
Daje praktycznie nieograniczone możliwości budowania systemów M2M
![Page 16: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/16.jpg)
Sensory i węzły sensorowe Urządzenia w systemach M2M (2/5)
29.05.2013 16
1
Sensory
Węzły
• Narzędzie będące najczęściej elementem składowym większego układu, którego zadaniem jest wychwytywanie sygnałów z otaczającego środowiska
• Najczęściej dostarczają informacje o wielkościach nieelektrycznych w postaci napięcia, natężenia prądu lub oporu elektrycznego
• Producenci proponują bardzo szeroką gamę sensorów (praktycznie do każdego zastosowania)
• Urządzenie przetwarzające, gromadzące i transmitujące dane z sensorów. Najczęściej w skład węzła wchodzi mikrokontroler, pamięd, moduł radiowy i moduł zasilający (+ bateria / solar)
• Węzły najczęściej zasilane są bateriami, i mają bardzo niski pobór prądu. Praca na baterii: około 2 lata
![Page 17: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/17.jpg)
Węzły sieci sensorowej (1/2)
29.05.2013 17
1
Źródło obrazka: http://www.libelium.com
Urządzenia w systemach M2M (3/5)
![Page 18: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/18.jpg)
Węzły sieci sensorowej (2/2) Urządzenia w systemach M2M (4/5)
29.05.2013 18
1
• Wodoodporna obudowa (IP65) • Możliwośd podłączenia 60 rodzajów
sensorów (jednocześnie do 6 sensorów)
• Wymiana sensora trwa sekundy • Zasilanie baterią słoneczną /
akumulatorem • Dostępne moduły komunikacyjne:
Zigbee, 802.15.4, Wi-Fi i 3G/GPRS • Over the air programming (OTAP) • Intuicyjny interfejs programistyczny
Źródło obrazka: http://www.libelium.com
![Page 19: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/19.jpg)
Urządzenia wykonawcze
29.05.2013 19
1
Moduły komunikacyjne są dodawane do wielu produktów z rynku komercyjnego
Urządzenia w systemach M2M (5/5)
![Page 20: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/20.jpg)
Agenda
29.05.2013 20
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Urządzenia w systemie M2M
• Transmisja danych
• Platformy w chmurze
• Aplikacje
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 21: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/21.jpg)
Sieci Sensorowe (WSN) (1/2)
29.05.2013 21
2
Sied złożona z wielu małych urządzeo rozlokowanych na pewnym obszarze w celu realizacji pewnego zadania (np. monitoring temperatury)
Najważniejsze cechy sieci senosrowych:
• zasilanie węzłów sieci przy pomocy baterii, tryb „sleep” o niskim poborze prądu
• optymalizacja komunikacji bezprzewodowej w celu oszczędzania źródeł zasilania
• ograniczenie mocy obliczeniowej i pamięci węzłów sieci w celu minimalizacji zużycia energii
• zdolnośd do samoorganizacji, odpornośd sieci na uszkodzenia węzłów
• nacisk na szybkośd przesyłu informacji
• minimalizacja lub całkowity brak udziału człowieka w utrzymaniu sprawności sieci
Transmisja danych (1/6)
![Page 22: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/22.jpg)
Sieci Sensorowe (WSN) (2/2)
29.05.2013 22
2
Star / cluster tree
Mesh
• Trzy typy urządzeo: koordynator (odpowiedzialny za zarządzanie siecią), router (routowanie pakietów) i urządzenie koocowe
• Wezły mogą transmitowad do węzłów będących poza ich zasięgiem
• Awaria routera lub koordynatora jest równoważna awarii sieci / części sieci
• Urządzenia koocowe mogą „spad”, router i koordynator nie (koniecznośd zasilania)
• Wszystkie urządzenia w sieci są równoważne (router + urządzenie koocowe)
• Wezły mogą transmitowad do węzłów będących poza ich zasięgiem
• Sied całkowicie odporna na awarię któregokolwiek z węzłów sieci
• Koniecznośd synchronizacji momentu nadawania
Transmisja danych (2/6)
![Page 23: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/23.jpg)
• Podgrupa zajmuje się sieciami o niskiej przepustowości, ale umożliwiającymi długą pracę urządzeo na bateriach i łatwą instalację
• Standard definiuje warstwy 1 i 2 (fizyczną i MAC)
Komunikacja wewnątrz sieci sensorowej
29.05.2013 23
2
IEEE 802.15
• Grupa robocza IEEE pracująca nad Wireless Personal Area Networks
• Posiada 7 podgrup, m.in. Low Rate WPAN i Bluetooth
• Grupa zajmuje się sieciami o zasiągu od kilku cm do kilkuset metrów
IEEE 802.15.4 Specyfikacje oparte na 802.15.4
(np. Zigbee)
Standard 802.15.4 definiuje warstwy 1 i 2 modelu OSI, wyższe warstwy definiowane są przez specyfikacje oparte na 802.15.4
PHY(2.4GHz/ 915MHz/868MHz)
API
Security (32/64/128 bitów)
Network (mesh/star/cluster tree)
MAC + LLC (802.2)
Application
802.15.4
ZigBee
Użytkownik
Transmisja danych (3/6)
![Page 24: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/24.jpg)
• WiFi Low Energy • Możliwośd
komunikacji z routerami WiFi
Komunikacja na krótkim dystansie
29.05.2013 24
2
Specyfikacje protokołów oparte na standardzie 802.15.4
Pozostałe protokoły
• IPv6 ze skróconym nagłówkiem
• Topologia mesh • Łatwe łączenie z
sieciami IP
• Wiele zastosowao • Popularny w smart
meteringu • Topologia mesh • Trzy częstotliwości
• Opracowane przez International Society of Automation
• Np. Honeywell
• Specyfikacja używana m.in. przez Siemens i ABB
• Topologia mesh
• Bluetooth o niskiej mocy
• Zastosowania: czujniki medyczne i sportowe
• Systemy automatyki budynkowej
• Topologia mesh • Właściciel: Zensys
• Niestandardowe sposoby komunikacji (np. na częstotliwości 433MHz)
… i inne
Transmisja danych (4/6)
![Page 25: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/25.jpg)
Transmisja na długim dystansie
29.05.2013 25
2 Łą
czn
ośd
sa
telit
arn
a
GSM
/ 3
G
Eth
ern
et /
W
IFI
• Wysoka przepustowośd łączy • Brak dodatkowych kosztów, możliwośd wykorzystania
istniejących instalacji teletechnicznych • Dostępne tylko w budynkach
• Bardzo niska przepustowośd łączy (max. 420 kbit/s) • Łącznośd dostępna na lądzie i na morzu • Ze względu na przepustowośd łączy i wysokie ceny transmisji,
koniecznośd dokładnego filtrowania przesyłanych danych
• Producenci oferują modemy GPRS, HSPA, a nawet LTE (d: 300Mb/s, u: 50Mb/s)
• Komunikacja w miejscach, gdzie nie ma dostępu do Ethernetu • Ze względu na koszt transmisji danych, koniecznośd filtrowania
przesyłanych danych
Transmisja danych (5/6)
![Page 26: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/26.jpg)
M2M - ważne źródło ruchu w sieci Transmisja danych (6/6)
29.05.2013 26
2
Wzrost liczby urządzeo
Obecnie do sieci komórkowych podłączonych jest kilkadziesiąt milionów maszyn. W 2020 podłączonych będzie kilka miliardów maszyn1
Wielkośd transmitowanych
danych
Pojedyncze urządzenie M2M transmituje znacznie mniej danych niż telefon. Obciążenie sieci przez urządzenia M2M przewyższy obciążenie sieci przez tel.
Uplink / downlink ratio
Urządzenia działające w systemach M2M mają znacznie wyższy stosunek uplink / downlink niż smartphony. Koniecznośd zmiany alokacji zasobów
Obciążenie sieci w ciągu doby
M2M wpłynie na rozłożenie obciążenia sieci w czasie („peaki”). Transmisja przez urządzenia M2M jest jednorodna w przeciwieostwie do telefonów
1. Źródło: A First Look at Cellular Machine-to-Machine Traffic – Large Scale Measurement and Characterization, M. Zubair Shafiq, Lusheng Ji, Alex X. Liu, Jeffrey Pang, Jia Wang,
![Page 27: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/27.jpg)
Agenda
29.05.2013 27
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Urządzenia w systemie M2M
• Transmisja danych
• Platformy w chmurze
• Aplikacje
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 28: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/28.jpg)
Rola platform Platformy w chmurze (1/4)
29.05.2013 28
3
Zarządzanie urządzeniami
Zarządanie danymi Komunikacja
• Przesyłanie plików do/z urządzeo (np. firmware, logi)
• Monitorowanie stanu urządzeo
• Zdalny dostęp • Grupowanie urządzeo,
itp.
• Przetwarzanie danych (które nie byłoby możliwe w urządzeniach)
• Przechowywanie danych
• Konfiguracja reguł i skomplikowanej logiki
• Platformy umożliwiają komunikację urządzeo używających różnych protokołów
• Routowanie danych z urządzeo
• Komunikcja full duplex
![Page 29: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/29.jpg)
Współpraca urządzeo z platformą Platformy w chmurze (2/4)
29.05.2013 29
3
Urządzenia z systemami wbudowanymi Agent działający na urządzeniu, napisany
specjalnie pod konkretne urządzenie
Urządzenia podłączone przy pomocy dodatkowego sprzętu (modem,
gateway, itd.)
Agent działający na sprzęcie telekomunikacyjnym
Pozostałe urządzenia Kodek napisany na platformie
Na rynku dostępne są urządzenia z zaimplementowanym agentem, w niektórych przypadkach agent może byd łatwo konfigurowany
![Page 30: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/30.jpg)
Przykłady popularnych platform
29.05.2013 30
3
• Platforma jest kompatybilna z 22 urządzeniami od 13 producentów
• Axeda udostępnia narzędzia niezbędne do napisania agenta Axedy, który po zainstalowaniu na urządzeniu umożliwia łącznośd z platformą
• Właścicielem platformy jest firma Digi, producent sprzętu do komunikacji między maszynami
• Wszystkie urządzenia producenta są kompatybilne z Device Cloud
• Platforma została niedawno otwarta dla innych producentów
• Prosta platforma, do „hobbystycznych” rozwiązao IoT / M2M • Nie posiada wszystkich funkcjonalności (szczególnie
związanych z zarządzaniem urządzeniami, np. update software)
• Darmowa i open source
Platformy w chmurze (3/4)
![Page 31: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/31.jpg)
29.05.2013 31
„Big data are high volume, high velocity, and/or high variety information assets”1
1 Źródło: analiza Gartner, 2 Źródło: analiza Harris Interactive, 3 Źródło: analiza IBM, 4Źródło: analiza Google
Volume (ilośd)
Velocity (prędkośd)
Variety (różnorodnośd)
• Dane w Internecie: 4 jotta bajty (4*1024)2
• 90% danych w Internecie zostało wytworzone w ciągu ostatnich dwóch lat3
• Wzrost liczby podłączonych urządzeo znacznie zwiększy ilośd danych
• Obecnie analizowanych jest zaledwie 0,5% zebranych danych4
• W przyszłości, znaczna częśd danych będzie musiała byd przetwarzana i analizowana „on-line”
• Dane dostarczane są z różnych źródeł
• Obecnie większośd danych w Internecie została wytworzona przez ludzi
• W przyszłości, znacznie więcej danych będzie wytwarzanych przez maszyny
Do 2020 roku wydatki na budowę centrów danych na świecie wzrosną z 50 mld USD do 78 mld USD (56%)
Big Data 3
Platformy w chmurze (4/4)
![Page 32: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/32.jpg)
Agenda
29.05.2013 32
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Urządzenia w systemie M2M
• Transmisja danych
• Platformy w chmurze
• Aplikacje
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 33: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/33.jpg)
Aplikacje Interfejs pomiędzy użytkownikiem a maszynami
29.05.2013 33
4
Platformy udostępniają API i web serwisy umożliwiając budowanie aplikacji
![Page 34: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/34.jpg)
Agenda
29.05.2013 34
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 35: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/35.jpg)
Smart metering (AMI) Zdalny odczyt danych o zużyciu en. elektrycznej
29.05.2013 35
Liczniki zużycia en. elektrycznej
Serwer Koncentrator Aplikacje
• Pomiar zużycia energii elektrycznej w krótkich odstępach czasu
• W Polsce wdrożono kilkaset tysięcy liczników
• Agregacja danych z kilkudziesięciu liczników
• Przesył danych przez sied GSM
• Przetwarzanie danych o zużyciu
• Analiza zapotrzebowania na energię elektryczną
• Operator ma dostęp do danych o obciążeniu sieci i odczytów liczników
• Abonenci mają dostęp do danych o zużyciu
PLC
Schemat uproszczny
VPN
![Page 36: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/36.jpg)
Monitoring pracy silników gazowych
Redukcja wydatków związanych z awariami o 50%
29.05.2013 36
Silnik gazowy (GE Jenbacher)
Analiza danych Platforma w chmurze
(Axeda) • Monitoring 250
parametrów pracy silnika • Pomiary wykonywane są co
30 sekund • Na świecie pracuje ponad
3000 tego typu silników
• Zarządzanie urządzeniami (np. monitoring poprawności pracy)
• Gromadzenie i przetwarzanie danych
• Zdalny monitoring, diagnostyka i serwisowanie
• Zapobieganie awariom • Znana przyczyna awarii
przed wysłaniem technika • Zebrane dane służą do
projektowania nowych modeli
![Page 37: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/37.jpg)
Ubezpieczenia samochodowe Wdrożenie nowego modelu ubezpieczeo
29.05.2013 37
GPS tracker Analiza danych i dostęp
przez stronę www Platforma w chmurze
(Axeda) • Gromadzenie danych o
bieżących parametrach jazdy (np. szybkośd, przeciążenia, pozycja GPS)
• Przesyłanie wybranych danych po sieci telefoni komórkowej (3G) do platformy
• Zarządzanie urządzeniami (np. update firmware, monitoring poprawności pracy)
• Gromadzenie i przetwarzanie danych
• Analiza danych przez firmę ubezpieczeniową w celu ustalenia wysokości składki
• Dostęp do danych o stylu jazdy dla każdego z kierowców wraz z możliwością porównania do innych
![Page 38: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/38.jpg)
Kontrola oświetlenia Redukcja wydatków na elektrycznośd o 63%
29.05.2013 38
Urządzenia kontrolujące
Serwer Router GPRS Aplikacja
• Urządzenia monitorujące parametry pracy latarni (pobór mocy, stan żarówki)
• Możliwośd wyłączenia latarni
• Przekazywanie danych do platformy po VPN
• Przekazywanie danych z platformy do urządzeo
• Monitoring parametrów pracy latarnii
• Sterowanie latarniami zgodnie ze zdefiniowanymi scenariuszami (np. przyciemnianie)
• Dostęp do bieżących i historycznych danych
• Informacje o awariach poszczególnych latarnii
x 900 VPN
![Page 39: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/39.jpg)
Sied sensorowa System monitoringu warunków w budynkach
29.05.2013 39
Sensory bezprzewodowe
Platforma w chmurze
Gateway Powiadomienie
SMS / email • Ponad 30 rodzajów
sensorów • Praca na baterii:
około 2 lat • Komunikacja
bezprzewodowa • Topologia mesh
• Agregacja danych z sensorów i transmisja danych do platformy w chmurze
• Kontrola nad sensorami
• Odczyt wartości monitorowanych parametrów
• Zarządzanie sensorami (np. częstośd odczytu)
• Kontrola alarmów
• Powiadomianie użytkownika przez email / SMS o przekroczonych poziomach alarmowych
• Dostęp do danych z sensorów
![Page 40: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/40.jpg)
Agenda
29.05.2013 40
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 41: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/41.jpg)
Bariery (1/2) Do zbudowania systemu M2M potrzeba czterech komponentów
29.05.2013 41
Urządzenia Platforma w
chmurze Transmisja
danych Aplikacja Rozwiązanie
Systemy M2M powinny byd dostarczane w formie gotowych rozwiązao
![Page 42: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/42.jpg)
Bariery (2/2) Istnieje wiele protokołów – problem z integracją urządzeo
29.05.2013 42
Mnogośd protokołów komunikacyjnych utrudnia integrację urządzeo wewnątrz
sieci sensorowej
Ograniczenia wynikające z dostępnej infrastruktury telekomunikacyjnej
Wysokie ceny sprzętu utrudniają wejście na rynek masowy
Prawdopodobnie któryś z protokołów wyprze pozostałe. Sytuacja analogiczna
jak Ethernet i Token Ring
Operatorzy zdają sobie sprawę z potencjału IoT/M2M, telekomy widzą w
tym źródło przyszłych przychodów
Rosnące zainteresowanie IoT i M2M powoduje efekt „ekonomii skali”
prowadzący do spadku cen urządzeo
1
2
3
Nie wszystkie systemy automatyki da się zrealizowad w modelu M2M
Powstająca koncepcja „Fog computing” umożliwia realizacje modelu lokalnie
4
![Page 43: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/43.jpg)
Agenda
29.05.2013 43
• Wstęp
• System IoT / M2M
• Elementy systemu M2M
• Przykłady zastosowao
• Bariery
• Kraków doliną IoT / M2M?
![Page 44: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/44.jpg)
Kraków – dolina IoT / M2M? (1/2) Kraków ma wszystkie zasoby niezbędne do rozwoju M2M
29.05.2013 44
Automatyka i Robotyka
Informatyka
Telekomunikacja
Elektronika
Metrologia
![Page 45: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/45.jpg)
Kraków – dolina IoT / M2M? (2/2) W Krakowie pojawia się wiele inicjatyw w obszarach IoT / M2M
29.05.2013 45
• Przestrzeo Co-workingowa, obecnie przekształcana w „hub” start-upowy
• „ (…) najważniejszym tematem będzie Internet of Things. Mamy ambicję zamienid Kraków w mekkę produktów IoT w Europie.”
• Deutsche Telekom uruchomił inkubator innowacji w Krakowie (hub:raum). Jednym z priorytetów jest M2M
• Operator uruchomił również platformę dla developerów rozwiązao M2M oraz M2M Marketplace – platformę do sprzedaży rozwiązao
• AGH we współpracy z General Electric będzie wdrażało Smart Grid na Miasteczku Studenckim AGH
• Celem projektu jest budowa infrastruktury energetycznej umożliwiającej prowadzenie prac badawczych z zakresu energetyki, automatyki, informatyki i telekomunikacji
![Page 46: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/46.jpg)
Dziękuję za uwagę
29.05.2013 46
![Page 47: Internet Rzeczy (IoT)riad.pk.edu.pl/~lscislo/doc/internet_rzeczy.pdf · Skala Internetu Rzeczy W 2013 roku liczba przedmiotów podłączonych do Sieci przewyższy liczbę ludzi na](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022081402/605d7d1a0b08a56a5454e2f3/html5/thumbnails/47.jpg)
Krajobraz IoT na świecie
29.05.2013 47 Źródło obrazka: www.techcrunch.com