Speaker A
Це окремий клас мереж, автомобільні ad hoc мережі, англійською Vehicle Ad Hoc Networks або VANET. І в таких мережах кожен автомобіль виступає як бездротовий вузол або як маршрутизатор.
Лекція про бездротові сенсорні мережі, автомобільні ad hoc мережі VANET, стандарти ITS G5, C-V2X та інтеграцію з глобальними мережами.
Key Takeaways
- VANET створюють динамічні мобільні мережі без централізованої інфраструктури для автомобілів.
- ITS G5 та C-V2X є основними конкурентними технологіями для автомобільних бездротових мереж з різними перевагами.
- Інтеграція сенсорних мереж з глобальними IP-мережами здійснюється через стандарти 6LoWPAN та шлюзи.
- Сервіси в таких мережах підвищують безпеку, ефективність руху та комфорт користувачів.
- Технологічна нейтральність сприяє співіснуванню та розвитку різних комунікаційних технологій в транспорті.
Summary
- Розглядаються автомобільні ad hoc мережі (VANET), де автомобілі виступають як бездротові вузли та маршрутизатори.
- Обговорюється стандарт IEEE 802.11p, що базується на Wi-Fi і орієнтований на високу мобільність транспортних засобів.
- Пояснюється технологія ITS G5, яка працює в режимі ad hoc без підключення до базових станцій, забезпечуючи низьку затримку передачі даних.
- Порівнюються ITS G5 та C-V2X, де остання інтегрується зі стільниковими мережами 4G/5G і має більший потенціал розвитку.
- Описуються сервіси безпеки та допомоги водіям, які надають ці мережі, включаючи попередження про аварії, дорожні умови та інтеграцію з розумним домом.
- Розглядається інтеграція бездротових сенсорних мереж із глобальними мережами через шлюзи та використання протоколу 6LoWPAN для передачі IPv6 трафіку.
- Визначаються типи бездротових сенсорних мереж: прості, розширені та ad hoc ізольовані мережі.
- Підкреслюється важливість стандартизації та уніфікації ІТ-інфраструктури для масштабованості та глобальної адресації.
- Згадуються інші технології, такі як Thread, LoRaWAN, що також забезпечують інтеграцію сенсорних пристроїв в інтернет.
- Пояснюється концепція технологічної нейтральності в ЄС, що дозволяє паралельний розвиток різних технологій для автомобільних мереж.
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
Завдяки цьому вони, транспортні засоби, можуть взаємодіяти між собою на певних відстанях і формувати ось таку собі динамічну мобільну мережу без централізованої інфраструктури.
Speaker A
Що стосується стандартизації, то початково вона здійснювалася в межах сімейства IEEE, зокрема стандарт IEEE 802.11p.
Speaker A
Е-е, значить, він охоплював фізичний рівень та MAC-рівень стандарту 802.11 і був орієнтований на роботу якраз в умовах високої мобільності, там швидкість руху до 200 км/год і дальність зв'язку до 1 км. Тобто це такий собі прокачаний Wi-Fi, можна сказати.
Speaker A
Е, для цієї технології була спеціальна частота виділена 5,9 ГГц приблизно. І воно працювало у Сполучених Штатах і в Європі. В принципі, сьогодні також такі мережі є. Вони еволюціонували.
Speaker A
Стандарт 802.11p ліг в основу технології ITS G5, яка зараз використовується у Європі. А хоча це не єдина система, є і технології, які працюють на базі стільникового зв'язку. Наприклад, відома C-V2X, тобто cellular vehicle to everything.
Speaker A
От. Ну і крім того, є варіанти організації безпосередньо на базі технології 4G та 5G для автомобільних комунікацій. Е-е, стільникові мережі забезпечують в середньому більш просунуту масштабованість, надійність, інтеграцію з існуючою інфраструктурою операторів.
Speaker A
От що стосується безпосередньо стандарту ITS G5, який використовує ось той просунутий Wi-Fi, то розроблений він був Європейським інститутом телекомунікаційних стандартів ETSI спеціально для транспортних засобів.
Speaker A
Е-е, базується на 802.11p, як ми сказали. Щодо принципу роботи, то на відміну від звичайного Wi-Fi, ITS G5 не потребує підключення до базової станції або точки доступу, тобто працює в режимі ad hoc.
Speaker A
Це дозволяє передавати критичні дані про безпеку із затримкою менш ніж 10 мілісекунд. Щодо актуальності, ми сказали, що в принципі на сьогодні технологія ITS G5 — це така зріла, перевірена, готова до впровадження технологія. Вона вже працює в багатьох європейських країнах, в
Speaker A
багатьох європейських містах. Є така магістраль, що об'єднує дороги Австрії, Німеччини та Нідерландів, називається Seots. Ось там також працює ця система. І багато дорожніх операторів надають їй перевагу. Вона надійна, вона незалежна від стільникових операторів.
Speaker A
А ну а конкурентом її є, як ми сказали, технологія C-V2X. Вона має кращу інтеграцію саме з мобільними мережами і вважається, що має більший потенціал розвитку.
Speaker A
Е-е, підтримка 5G у неї, значить, краща і працює вона, в принципі, швидше. Ну, а ITS G5 може працювати там, де немає покриття мобільної мережі, наприклад, тобто в якихось там закинутих районах.
Speaker A
Ось або там, де провайдер цієї послуги не бажає платити мобільному оператору, ну або оператору стільникового зв'язку, да? Значить, ну, а що стосується впровадження, то зараз в ЄС є підхід,
Speaker A
який можна назвати технологічна нейтральність. Тобто там немає такої політики, що ось ми будемо віддавати перевагу такій технології і все. Намагаються розвивати технології паралельно, так, щоб вони співіснували.
Speaker A
Сучасне обладнання роблять часто гібридним, так, щоб автомобіль, наприклад, міг спілкуватися і через ITS G5, і через ось цей C-V2X.
Speaker A
Ну добре, значить, так, так, так. Ну, а що стосується сервісів, які надаються в цих мережах, то це сервіси безпеки.
Speaker A
Зокрема, в рамках цієї технології може надаватися допомога водіям з підтримки зміни самого руху, наприклад, в процесі руху, з навігації, е-е, значить, попередження для запобігання зіткненням, інформація про дорожні умови, там ремонтні роботи, обмеження швидкості. Ну, тобто передаються спеціальні повідомлення, які
Speaker A
далі можна вже візуалізувати за допомогою застосунків на екрані. Попередження про небезпеки, там аварія, перешкода, стан дорожнього покриття і так далі. Тобто будь-яка інформація, яка водієві може бути важливою для зменшення аварійності, е-е, ну і для
Speaker A
підвищення ефективності, в принципі, транспортного руху. Тобто завдяки обміну даними між автомобілями та автомобільною інфраструктурою досягається і оптимізація маршрутів, і зменшення заторів, і скорочення часу поїздок, і зниження споживання пального або електроенергії, якщо це електрокар.
Speaker A
Комфорт користувачів також підвищується, оскільки ця група може включати сервіси, орієнтовані на водія та пасажирів.
Speaker A
Надається інформація про місцезнаходження, про трафік поточний, про погодні умови, доступ до інтернет-сервісів може через цю мережу відбуватися. Розумна взаємодія, зокрема інтеграція системи розумного дому. Тобто ви можете ваш автомобіль як частину розумного дому розглядати або інтегрувати з
Speaker A
розумним будинком. Може поступати до цієї системи інформація від інфраструктури, готелів, заправок, ресторанів і так далі.
Speaker A
Тобто це такий перспективний напрямок розвитку інтернету речей, один з напрямків, який поєднує транспортну інфраструктуру із сучасними комунікаційними технологіями і іншими інфраструктурами.
Speaker A
І можна сказати, що це один з кроків до створення інтелектуального транспортного середовища, яке в свою чергу інтегрується в загальну екосистему інтернету речей.
Speaker A
Ось така цікава, перспективна штука. Ну, давайте ще поговоримо про сполучення бездротових сенсорних мереж із мережами загального користування. В принципі, е-е, ну, будемо окремо говорити. Значить, бездротові сенсорні мережі якось мають спілкуватися з мережами над ними, да? Тобто вони
Speaker A
знаходяться знизу. Е, тут у нас сенсорні пристрої, тут у нас маршрутизатори і через шлюз іде взаємодія з інтернетом безпосередньо, з якимись там віддаленими хмарними серверами і так далі.
Speaker A
Так, перепрошую, тут мене треба вимкнути повідомлення. Так. Так. Так. Так. Зрозуміло. Значить, е, щодо сполучення.
Speaker A
Е-е, значить ідея полягає в тому, щоб забезпечити безшовну взаємодію малопотужних сенсорних пристроїв із глобальними мережами, зокрема з інтернетом, які базуються на TCP/IP протокол стеку.
Speaker A
Історично одним з основних підходів до такої інтеграції стало використання протоколів, що дозволяють передавати IP-трафік поверх ресурсно обмежених бездротових мереж. І тут важливу роль відіграє стандарт 6LoWPAN, тобто IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks.
Speaker A
Цей стандарт був розроблений у межах Internet Engineering Task Force і дозволяє передавати IP-пакети за стандартом IPv6 через низькоенергетичні бездротові мережі, такі як 802.15.4.
Speaker A
Завдяки цьому забезпечується пряма IP-сумісність сенсорних вузлів, і це дозволяє їм взаємодіяти з іншими пристроями та сервісами в інтернеті без складних протокольних перетворень.
Speaker A
Поява цієї технології стала важливим кроком до уніфікації ІТ-інфраструктури, оскільки використання IPv6 забезпечує і глобальну адресацію, і стандартизовану взаємодію, і, в принципі, масштабованість таких мереж.
Speaker A
В архітектурі таких мереж зазвичай виділяють вузли, які ми розглядали. Тобто це ті самі три типи: кінцеві пристрої, сенсорні вузли, маршрутизатори, що забезпечують багатохопову передачу даних, і шлюзи, що виконують роль інтеграції з мережами загального користування.
Speaker A
В залежності від способу організації можна виділити різні типи таких мереж. Це прості мережі. Значить, проста мережа, яка підключена до глобальної мережі через один шлюз.
Speaker A
Розширена, значить, розширена може використовувати декілька шлюзів через магістраль. Ось у нас тут є магістральна лінія зв'язку. Всі шлюзи підключені до неї. І ми можемо вибирати, в принципі, через який канал ми будемо з'єднуватися.
Speaker A
Ну і ad hoc low n мережа. Це ізольована по суті мережа без підключення до зовнішніх мереж зовсім.
Speaker A
Е, ця технологія забезпечує таким чином ось такий стандартизований спосіб підключення сенсорних пристроїв до IP-інфраструктури вже всесвітньої транспортної.
Speaker A
Е-е, ми будемо ще про цю технологію говорити більш докладно. Це просто поки що в рамках теми бездротових сенсорних мереж. Е, треба також сказати, що зараз технологій багато і мож...
Speaker A
зачіпляли. Е-е, він також, значить, Тред - це технологія, яка забезпечує, може забезпечувати пряму інтеграцію в інтернет.
Speaker A
Ее є також технології Laora Ven, наприклад, NBI, тобто Low Power Barea Network, тобто широкі мережі, великі, да, але які на малій потужності працюють. Теж ми будемо про них говорити. вони орієнтовані на велику дальність, на енергоефективність і також є, ну, в собі містять певні, е, засоби
Speaker A
сумісності з зовнішнім інтернетом. Ну, і шлюзові архітектури, коли сенсорні мережі можуть використовувати власні протоколи, а взаємодія з інтернетом з'єднується через спеціалізовані шльози.
Speaker A
Тобто тут не обов'язково на якусь централізовану те технологію спиратися. Можна, в принципі, щось самому придумувати.
Speaker A
Важливо, що в будь-якому з цих рішень шлюз залишається ключовим елементом з'єднання з зовнішніми мережами. Саме він виконує протокольне перетворювання.
Speaker A
Ее саме він реалізує основні функції забезпечення безпеки та керування доступом. І, як правило, він агрегує дані від великої кількості пристроїв, упаковує, щоб потім у підготовленому вигляді вже надсилати на ось ці віддавлені сервери.
Speaker A
Такс-с. Ну, добре. Значить, в принципі, ми бачимо, що завдяки ось такому сполученню бездротових сенсорних мереж з мережами загального призначення, е-е, відбувається створення єдиного інформаційного простору. Тобто, ее найпростіші сенсорні пристрої завдяки цій інтеграції можуть бути повноцінними учасниками загальної мережевої
Speaker A
взаємодії, тобто ее об'єднуватися в таку глобальну систему. Звісно, що на шляху реалізації бездротових сенсорних мереж є певні, е-е, скажімо так, проблеми, виклики, які доводиться вирішувати. І ми, в принципі, про них вже говорили, що енергоспоживання - це ключовий момент.
Speaker A
Робота від батарей вимагає мінімізації витрат енергії. І треба, ее, оптимізувати е режими сну, оптимізувати маршрути передачі. енергоефективні протоколи застосовувати, е, конструкцію вузлів оптимізувати, програмне забезпечення оптимізувати, механізми захисту, все це, ее, все, що з працює в цій системі для того, щоб
Speaker A
вирішувати основні задачі, воно все все може впливати на енергоспоживання. саме керування. Значить, мережі мають автономно функціонувати в екстремальних умовах, самостійно адаптуватися до змін та відмов вузлів без людського втручання. Ну, в принципі, це їх фішка.
Speaker A
обмеження зв'язку. Значить, як ми говорили, коли розглядали технології теоретичні, да, основи ее передачі даних, значить, там є зворотно-квадратичні залежності, тобто з збільшенням відстані е-е потужність має зростати за квадратичною залежністю.
Speaker A
Е, тому, скажімо так, коли ми хочемо охопити більшу територію, то треба думати, як це зробити. Ну, і зазвичай це робиться не завдяки підвищенню потужності сигналу, та тому що це дуже енергозатратно, а використовується ось та сама багатострибкова передача даних через
Speaker A
проміжні вузли, тобто межрежі, вони якраз часто це використовують. Значить далі знов таки в традиційних мережевих архітектурах ми звикли до того, що в нас є централізоване управління. Тобто у нас є якийсь там сервер або якийсь там роутер і з нього йде управління,
Speaker A
наприклад, там роздача IP-адрес і так далі. Таке централізоване управління в сенсорних мережах бездротових. Воно часто неефективне, призводить, зокрема, до великих накладних витрат.
Speaker A
Децентралізовані алгоритми базуються на локальній інформації. Наприклад, кожен вузол знає про своїх сусідів. Ось це локальна інформація. І цієї інформації достатньо для того, щоб е вже там підключитися до мережі, щось куди кудись відправити. Все це, в принципі, економить енергію на сенсорному вузлі. І
Speaker A
завдяки цьому такі мережі можуть краще адаптуватися до змін, до змін у навколишньому середовищі, до змін у своїй структурі.
Speaker A
Тобто децентралізація є, скажімо так, це з одного боку це засіб подолати природні обмеження, да, сенсорних меж, з іншого боку, це виклики, виклик певний для тих, хто розробляє для всієї інфраструктури, там нові протоколи і так далі. Тобто традиційно використовуються
Speaker A
централізовані методи, але тут треба думати, як це все зробити. Ну, і в принципі технології є. Тут вже подумали, вже зробили.
Speaker A
Ее, далі ми говорили, що енергоефективність, вона вимагає оптимізації конструкції. В принципі, намагаються зробити конструкції поменше, ее так щоб габарити були поменше, щоб недорого коштував цей пристрій. І все це накладає певні апаратні обмеження. Тобто чим менше в нас там ті контролери, тим менша
Speaker A
в них обчислювальна потужність, об'єм пам'яті, енергоресурси менші, да, акумулятори маленькі. Ну, а якщо в нас обмежені ресурси, значить, і протоколи відповідно мають це враховувати, тобто більш прості операції виконувати, більш прості алгоритми реалізувати. Тобто все це має бути оптимізовано, знов таки для роботи з
Speaker A
обмеженими ресурсами. Хоча при цьому залишається проблема безпеки і вона з кожним роком, з кожним п'ятиріччям, десятиліттям воно все актуальне і актуальні становиться. стає, значить, вразливість бездротового зв'язку до перехоплення, до атак, вона є природньою.
Speaker A
І все це поєднано з обмеженістю ресурсів. Все це ускладнює застосування традиційних механізмів захисту. Тому розробляються спеціалізовані рішення для автентифікації, для шифрування і так далі.
Speaker A
Стосовно живлення, ми, в принципі, з вами теж вже говорили, коли говорили про ее про кінцеві пристрої і ее сховища електроенергії, ми говорили, що основною вимогою до ее таких сенсорних вузлів є тривалий автономний робочий цикл.
Speaker A
І тому окрім оптимізації безпосередньо споживання енергії схемою вузла, перспективним напрямком є отримання енергії безпосередньо з навколишнього середовища.
Speaker A
Завдяки цьому можна створювати повністю автономні системи, які можуть взагалі, в принципі, акумуляторів і батарейок не використовувати. Ну, треба дивитися, що за джерела у нас є і наскільки вони в нас постійні.
Speaker A
Такими джерелами можуть бути там механічне механічна енергія, наприклад, там вібрації, деформації. Ее якщо в нас, ну, в цеху, наприклад, да, на промисловім підприємстві, наприклад, постійно щось, ее, є якась вібрація, наприклад, і це можна використовувати для генерації енергії.
Speaker A
Далі теплова енергія. Тут у нас графік показує м які види е ну це не графік, діаграма, да, скоріше. Значить, які види е-е джерел і які приблизно діапазони е-е потужності е-е точніше щільності, потужності електроенергії можуть генерувати. Тобто тут у нас логарифмічна шкала по
Speaker A
вертикалі у мікроваттах на сантиметр квадратний або кубічний. І відповідно в якому приблизно діапазоні е-е значить ці джерела дають нам електроенергію. Можемо давати. Тобто тут і механічна енергія, і теплова, і енергія випромінювання, і хімічні джерела.
Speaker A
Ее, ну, отут ми бачимо, що основним джерелом, найбільш потужним, є сонце, тобто сонячна енергія. Звісно, що в приміщеннях цим складно, тобто краще воно працює на відкритому просторі і тоді, коли в нас сонце яскраво світить.
Speaker A
Да, значить, ну, а інші джерела, там вібрації, теплові перепади, тут вже залежить від специфіки самого середовища. Універсального рішення тут немає.
Speaker A
Треба дивитися на умови експлуатації і відповідно вибирати джерела, яке можна використати. Тепер, що стосується того, як цим користуватися, от споживання енергії вузлом можна розділити на три основні режими. Режим очікування або сплячий режим. Ось він у нас тут внизу. Значить, це в нас десь
Speaker A
приблизно 1,5 мкват. Ее, ну, хоча тут варіанти, знов таки, тобто в очікуван в режимі очікування пристрій може знаходитися або взагалі у вимкнутому стані, або у сплячому режимі.
Speaker A
Тобто у сплячому режимі він все одно там щось споживає, але дуже-дуже маленьку потужність. От. Е-е, далі активний режим. Це коли у нас, е-е, просинається наш пристрій. і починає за допомогою свого мікропроцесора, пам'яті щось робити. Ну, наприклад, там дані кудись упаковувати
Speaker A
формат або щось ще. Тобто там взлиття інформації з датчиків ми там лабораторно робили. Ось то, значить, це алгоритм, який ее передбачає, що, звісно, що пристрій має бути активований.
Speaker A
І пікове навантаження - це коли йде передача, тобто активація ось того комунікаційної підсистеми, яка вже задія канали передачі інформації. Це вимагає найбільшої потужності. І тут вже треба до 50 мВт в середньому. Тобто тут десь 500 мкроват до 1 млівт, а тут 50 мВт. Тобто, в
Speaker A
принципі, тут видно наскільки зростає. Хоча це знов таки це не лінійна шкала. Е, якщо ось порівняти ці числа з попередньою діаграмкою, да, то ми бачимо, що е-е більшість сучасних джерел енергії середовища з виходом 10-100 мкровт, вони недостатні для безперервної
Speaker A
роботи в активному режимі, хоча вони можуть забезпечити, скажімо так, життєздатність системи за рахунок імпульсного робочого циклу. Тобто йде накопичення енергії в буфері, тобто є акумулятор.
Speaker A
Ось. І в сплячому режимі, коли пристрій знаходиться, джерело енергії постійно генерує. Ну, може не постійно, а періодично, але частіше, ніж йдуть ці періоди, да, оці періоди цього робочого цифру. Іде поступове накопичення електроенергії в цьому буфері, в акумуляторі.
Speaker A
От. Потім іде активізація в активному режимі, коли тут накопичено, да, ми можемо вже заживити мікроконтролер, сенсор. Сенсор зшитує дані, направляє на мікроконтролера, той зберігає у собі в пам'яті. І потім, е, іде передача даних. Тобто, е-е, деякий час іде накопичення даних з сенсора
Speaker A
в якихось там, е-е, в пам'яті відкладається і потім іде активізація радіопередавача, тобто йде передача даних ось той самий пікове навантаження.
Speaker A
При цьому спустошується наш буфер і потім знов ми переходимо в сплячий режим і чекаємо, поки поступово жирова енергія не наповнить цей буфер.
Speaker A
Ось завдяки такому робочому циклу ми можемо забезпечити таку собі життєздатність системи. Це не буде безперервна робота, да, але постійно наш пристрій буде, скажімо так, е-е підтримувати свою життєздатність.
Speaker A
Так. Ну і власне час, через який треба активізувати цей пристрій, час, через який треба активізувати передачу даних. Тобто інтервал між активізаціями, він залежить від того, який в нас буфер і скільки енергії витрачається на передачу безпосередньо. Тобто це основне, що
Speaker A
впливає на спустошення цього буфера. Тобто м частота активізації кінцевого пристрою - це величина, яка є функцією від потужності і енергії. Тобто енергія - це скільки у нас ее ну потужність енергія, да? Значить, це з одного боку скільки ми накопичили, з
Speaker A
іншого боку скільки нам треба витратити. Ось. Тобто це умовно можна представити собі на цій логарифмічній шкалі як ось така е-е пряма. Пряма. І далі ми дивимося в залежності від того, яку енергію нам треба витратити на ось той самий активний цикл, да, на передачу
Speaker A
даних. І в залежності від того, е, значить, скільки нам доступно, скільки нам доступно. Тобто по цьому ми визначаємо скільки у нас тут період може бути або частота частота активізації нашого сенсорного пристрою.
Speaker A
Так, тобто це йде такий собі розрахунок енергобалансу. Е-е, значить, середнє споживання це в нас пі. Ось середнє споживання. Це в нас енергія, що витрачається на цикл.
Speaker A
Енергія помножена на частоту циклів. Оце йде зв'язок між потужністю енергією та частотою активізації. P = W по на F. Споживання - це енергія на цикл помножена на частоту циклів.
Speaker A
Ну, в багатьох промислових застосуваннях, наприклад, ее такі числа за задіюються. Значить, енергія циклу приблизно 250 500 мкродж, доступна потужність приблизно 100 мВт.
Speaker A
Тоді можлива робота з інтервалом від одної до 10 секунд. Тобто, в принципі, це відповідає багатьом промисловим застосуванням.
Speaker A
Можна так, якщо це, ее, ну, скажімо так, від одної до 10 секунд, в принципі, нормально. Майже безперервно, да, можна сказати.
Speaker A
Треба сказати, що питання забезпечення енергією, вони постійно актуальні і вони постійно розвиваються. Ее є прогрес у зниженні енергоспоживання компонентів. Постійно ее робляться нові мікросхеми, які там більш енергое ефективні.
Speaker A
З іншого боку, ее, більше, як це називається, обчислювальною потужності у нових пристроях. З іншого боку, нові джерела енергії, хоча це нечасто, да, нове джерело енергії, це не часто. Скоріше там іде в напрямку оптимізації робота.
Speaker A
Так, ну добре. Що стосується застосування, так, по застосуванню тут у мене слайду немає. Ну, застосовується це, в принципі, в багатьох сферах. Ее такі переваги бездротових сенсорних мереж, як ее мініатюрність вузлів, низьке енергосжування вбудований радіоінтерфейс, достатня обчислювальна потужність, е,
Speaker A
порівняно невелика вартість самих сенсорних вузлів. Все це вплинуло на досить широке використання таких мереж у багатьох сферах людської діяльності.
Speaker A
Це і дозволяє автомати автоматизувати процеси збору інформації, моніторингу, контролю характеристик різноманітних технічних і природних об'єктах.
Speaker A
Застосовується воно, наприклад моніторингу телекомунікаційної інфраструктури. Ось там провайдери, ее, або оператори, ее мобільни мобільного зв'язку, сенсорних мере, ее, стільникових мереж. вони ставлять на об'єктах своїх ось такі сенсорні вузли, щоб збирати ее інформацію там про температуру і так далі, і так далі, про вологість,
Speaker A
моніторинг транспортних магістралей, там залізниць метрополітену нафтогазопроводів, інженерних мереж, там, енергоспоживання, теплопостачання, е-е контроль та аналіз транспортних вантажопотоків, екологічний контроль. біологічний моніторинг медичний автоматизація систем життєзабезпечення в системах розумного дому, виявлення та попередження надзвичайних ситуацій наприклад моніторинг сейсмічної активності, вулканічної
Speaker A
діяльності, аналіз атмосфери для прогнозу погоди, попереджати про настання стихійних лих і так далі. Ось це такі собі варіанти, де застосовуються бездротові сенсорні мережі.
Speaker A
Тобто, в принципі, широкий спектр застосувань. І от, як я, як я розумію, від загальної розвиненості технологій в країні залежить, наскільки все це зустрічається, наскільки все воно там розгортається.
Speaker A
Ну да. Наступне питання якісь є по бездротових сенсорних мережах. немає. Ну давайте тепер перейдемо до наступної теми. Міжмашинна взаємодія.
Speaker A
Ее ми ще будемо говорити про технології окремі, які застосовуються в бездротових сенсорних мережах. Але поки що я б хотів окремо поговорити про принципи міжмашинної взаємодії, які також, можна сказати м представляють собою е- базову технологію для роботи систем інтернету речей. Тобто
Speaker A
ее інтернет речей і міжмашина взаємодія, вони дуже тісно пов'язані між собою. Дехто навіть вважає, що це, ну, не те, щоб одне і те саме, але що одно інтегрує інше. Тобто хтось вважає, що міжмашинна взаємодія - це е-е це, скажімо так, е
Speaker A
те, що входить в інтернет. От тобто хтось вважає навпаки, що інтернет речей є підмножиною між машинною взаємодії.
Speaker A
Ее, ну, якщо розібратися, то скоріше за все тут іде просто таке перекривання множин. Тобто існують такі застосування між машинної взаємодії, які складно віднести до інтернету речей, ну, тому що вони не використовують інтернет і глобальний зв'язок, да, а просто там,
Speaker A
ну, локально між собою взаємодіють два пристрої. Наприклад, як в NFC, припустимо, там або в рефіді, да, от ми там ключем відкриваємо двері в парадні, да, цефіт технологія застосовується. Там же виходу на інтернет немає, тому це не можна вважати частиною системи інтернет-речей,
Speaker A
якщо ви не під'єднали вашу, значить, ваш будинок до інтернету. От, тобто це також різновид між машиною землі. А от інтернет-речей зі свого боку має багато того, що не входить до безпосередньо міжмашинної взаємодії.
Speaker A
Тобто там, ну, високорівневі там ті самі програмне забезпечення, там хмарні сервіси, ее, вони спрямовані на те, що там до них будуть звертатися машини, да, але самі самі по собі вони представляють собою об'єкт, який безпосередньо з міжмашинною взаємодією не пов'язаний.
Speaker A
Там є такі речі. Тому це просто дві галузі, які так перетинаються плотно між собою.
Speaker A
Ну давайте по порядку. Значить, міжмашинна взаємодія або М2М, який часто позначають, це загальна назва технологій, що дозволяють машинам об'єднуватися, обмінюватися інформацією між собою і передавати її в автоматичному режимі без участі людини.
Speaker A
При всьому своєму практичному різноманітті ідея міжмашинної взаємодії ее можна звести до схеми з трьох елементів. Значить, в нас є машина там або пристрій, а, який здійснює скажімо наприклад збір інформації робить. Е-е, далі у нас є канал зв'язку Б,
Speaker A
який передає зібрані дані там по бездротовому каналу, по дротовому і пристрій С, е, значить, який отримує, е, ці дані, аналізує їх, зберігає, при необхідності генерує керуючі команди для пристрою. А, тобто принцип такий самий, як і в інтернеті речей взагалі, як ми
Speaker A
говорили. Але тут, в принципі, канал зв'язку не зобов'язаний бути частиною інтернету. Хоча треба сказати, що інтернет речей, якщо говорити так уже в широкому сенсі, це не обов'язково ее має бути зав'язано на безпосередній інтернет, який ми знаємо, та тобто інтернет, яким ми
Speaker A
користуємося через TCPIP, через HTTPS. Ось це те, що до чого ми звикли, да? От інтернет-решей не обов'язково має цим користуватися.
Speaker A
Просто вихід на глобальну мережу по своїх власних технологіях - це також система інтернету речи.
Speaker A
Ну добре, значить, схема ця працює без участі людини. Це важливо. Звідки тут і походить назва власне більш машинної взаємодії.
Speaker A
Хтось вважає, що краще було б використовувати скорочення machine to communication network to machine. Тобто машини безпосередньо не не безпосередньо між собою взаємодіють, да, а через якусь телекомунікаційну інфраструктуру.
Speaker A
От, ее, ну, навіть то, тобто у вас все одно має бути якесь середовище, через яке передаються дані, та через яке іде зв'язок.
Speaker A
Навіть коли ви притискаєте картку до вашого терміналу, да, начебто пристрій до пристрою приєднується, все одно використовується на мінімальній відстані, да, значить, іде через середовище передача даних. Тому завжди є ось ця мережа зв'язку, тобто комунікаційна мережа.
Speaker A
Ее, так. Значить, далі виключення людини з електронних комунікацій машин - це важливий момент цієї технології. Завдяки виключенні людини е-е дозволяє виключення людини дозволяє побудувати більш ефективні електронні комплекси, які е не мають таких недоліків, як які мають люди. Тобто люди
Speaker A
повільні, люди схильні до помилок, люди швидко втомлюються, а машини працюють і працюють. Вони можуть помилятися лише, якщо в їх програмному забезпеченні є помилки, які зробили люди, або є певні перешкоди для сигналу, які не були людьми враховані.
Speaker A
Тобто все одно людина є джерелом помилок. Ось така ситуація. Значить, взагалі концепція між машинної взаємодії об'єднує телекомунікаційні та інформаційні технології і дозволяє автоматизувати різноманітні технологічні процеси бізнес-процеси і в енергетиці, і в логістиці, в вантажних перевезеннях. Все, що ми
Speaker A
перераховували раніше, в принципі, все це варіанти між машинною і взаємоню. Ее, якщо говорити про спеціалізовані рішення, ну, от характерний приклад - це вимірювання і передача показників лічильників. От у мене в квартирі стоїть енерголічильник електролічильник який автоматично передає покази,
Speaker A
значить, вста регіональне відділення Детек. Тобто це також між машинна взаємодія. Я ніяк в цьому процесі не приймаю участь.
Speaker A
Ее розумний будинок - це також між машинна взаємодія, там пожежна сигналізація і так далі, і так далі. Ее в якості ось середовища для передачі даних може знов таки використовуватися будь-що, тобто і і радіозв'язок, і волоконоптичні лінії, і дротові лінії,
Speaker A
і електричні лінії. Тобто є варіанти розгортання на електричних мережах. коли по по електричних кабелях передаються сигнали.
Speaker A
Мобільні рішення дуже широко застосовуються в міжмашинних взаємодіях. Якщо брати бездротові комунікації, то перевагами їх є можливість моніторингу та управління віддаленими об'єктами, там де не доцільно або неможливо взагалі прокладати дротовий зв'язок. можливість оперативно і просто підключати нові пристрої без додаткових
Speaker A
витрат. Ну і нарешті управляти об'єктами там, де використання дротів взагалі неможливо в принципі для рухомих пристроїв, наприклад. Тобто, в принципі, основні переваги без дротового зв'язку.
Speaker A
Що стосується стандартизації, то міжмашинні комунікації - це одна з ключових складових концепцій інтернету речей.
Speaker A
І історично розвиток міжмашинних комунікацій супроводжувався активною стандартизацію ще з 2000х років. Ее тоді в цьому процесі значну роль відігравав Європейський інститут телекомунікаційних стандартів ITSi.
Speaker A
Саме він сформував базові підходи до архітектури таких систем, до сервісів, до застосувань міжмашинної взаємодії.
Speaker A
А і він якраз із запропонував розуміння між машинної взаємодії як поєднання телекомунікаційних та інформаційних технологій.
Speaker A
Ее ось у нас є така високорівнева архітектура, яку запропонував свого часу цей інститут телекомунікаційних стандартів європейських.
Speaker A
Е-е значить е, він, як ми бачимо тут, е-е, ця архітектура представляється на декількох рівнях.
Speaker A
В основному тут два домени основні, да, виділені. Знизу у нас домен пристроїв і шлюзів, а верхній рівень - це мережевий домен.
Speaker A
Завдяки цьому поділу зберігається, в принципі, така собі ізоляція вирішення окремих рутинних задач. І такий поділ, він, в принципі, залишається актуальним сьогодні. Хоча сучасні архітектури вони дещо розширили і узагальнили цей підхід. Значить, ну, давайте розглянемо докладніше. Значить, домен пристроїв і
Speaker A
шлюзів. Він включає в себе кінцеві пристрої. там датчики, виконавчі механізми, вбудовані системи. Вони реалізують прикладні функції, вони генерують або споживають дані, підключаються до мережі або безпосередньо, наприклад, через тільниковий зв'язок, через Wi-Fi доступ, або опосередковано через шлюзи.
Speaker A
От у нас тут, наприклад, є шлюз. Тут у нас пристрій, який під'єднаний безпосередньо, да, до мережі доступу. А тут у нас пристрій, який через шлюз, тобто в нас тут є своя мережа зони, яку яка охоплює декілька пристроїв.
Speaker A
І вони далі всі через єдиний шлюз під'єднуються до мережі доступу. Тобто ми бачимо, що шлюз може тут виконувати роль проміжного вузла свого роду проксі, який агрегує дані, забезпечує попередню обробку, забезпечує трансляцію протоколів і взаємодію з мережевою інфраструктурою верхнього
Speaker A
рівня. От, ее, завдяки наявності таких шлюзів, ми можемо робити самі пристрої більш ресурсно обмеженими, більш дешевими.
Speaker A
вони не зобов'язані при цьому підтримувати повноцінний стек мережевих протоколів, тому що тут, ну, має певний протокол застосовуватися, да? Значить, значить, всі пристрої мають його підтримувати, а тут це не обов'язково.
Speaker A
Значить, ее в цьому випадку, значить, мережі пристроїв утворюють свої локальні мережі, свої локальні зони.
Speaker A
Е-е саме ці зони забезпечують взаємодію між сенсорами, виконавчими пристроями та шлюзами. Ну, а середовище тут можуть бути різні. В принципі, технології також різні. Там Bluetooth Lovedчи, який ми згадували, Zigb, можуть бути дротові рішення C, KNX.
Speaker A
В сучасному інтернеті речей ці мережі часто інтегруються якраз IP орієнтованими технологіями, такими як Slowpen.
Speaker A
Так далі, що стосується мережевого домену. Значить, мережевий домен охоплює інфраструктуру, що забезпечує передачу даних і надання сервісів.
Speaker A
Включає мережі доступу, мобільні, фіксовані супутникові транспортні мережі. де більшого IP орієнтовані і платформні компоненти.
Speaker A
Сьогодні домінують технології стільникового зв'язку нового покоління LTM NBI а також йде інтеграція з мережами 3GP, розвиток 5G, 6G рішень для масового інтернету речей. Ну і важливою складовою мережевого домену є сервісний рівень, який тут називається ядро M2M, ядро міжмашинної взаємодії, який забезпечує
Speaker A
такі універсальні функції, які є спільними для різних застосувань. Ну, наприклад, керування пристроями, збір і обробка даних, забезпечення функцій безпеки, управління підключеннями, інтерфейси для розробки застосунків. Все це такі спільні задачі, які значно еволюціонували в сучасних атлатформах за останні там
Speaker A
десятиліття. І саме цей рівень, він е-е значить включає в себе хмарні сервіси, як обчислення.
Speaker A
Так, тут зверху є рівень застосувань або прикладний рівень. Він реалізує конкретну логіку сервісів, там будь-то розумний будинок або там промисловий інтернет речей.
Speaker A
Як правило, сучасні застосування, сучасні системи е-е використовують відкритий API. Часто вони будуються на мікросервісній архітектурі і реалізуються у хмарних, е, серверах. Все це спрощує інтеграцію з таких систем, з ними і масштабування.
Speaker A
Тото, якщо у застосування є відкритий API в хмарі, да, значить будь-хто може до них доєднуватися і користуватися цим сервісом.
Speaker A
Е-е важлива функція - це управління і безпека. Якщо в ранніх системах міжмашиної взаємодії часто використовувалися спеціалізовані механізми ініціації та автентифікації, ну наприклад сервери triple A, протоколи типу діаметр.
Speaker A
Сьогодні дедалі ширше застосовуються сучасні підходи: сертифікатна автентифікація S DTLS керування ідентифікацією пристроїв, а також механізми віддаленого оновлення.
Speaker A
Крім того, зросла роль кібербезпеки, оскільки айт пристрої часто є вразливими до атак. Тобто, що ми бачимо? Ми бачимо, що класична архітектура, яка яку свого часу запропонував Європейський інститут телекомунікаційних стандартів, стала основою для подальшого розвитку інтернету речей. Сьогодні ця е
Speaker A
архітектура трансформувалася в більш універсальні, масштабовані та хмароорієнтовані рішення. Але ось базові принципи, такі як поділ на рівні, використання шлюзів, сервісна абстракція, підтримка різнорідних мереж залишаються актуальними і сьогодні.
Speaker A
Так, добре. Значить, ми тут бачимо, до речі, що є такі собі інтерфейсні точки. Ось бачите, MIA, MID і dia.
Speaker A
Значить, що це таке? Ось тут в нас є, до речі, окремий слайдик по інтерфейсних точках. Тобто ось ця функціональна архітектура міжмашинних комунікацій, ее вона передбачає, що в нас тут будуть стандартизовані інтерфейси взаємодії між різними рівнями системи. Завдяки цим
Speaker A
стандартизованим інтерфейсам забезпечується уніфікований обмін даними між пристроями, між мережевими компонентами, між прикладними сервісами. Все це є досить важливим для того, щоб забезпечити сумісність рішень різних систем інтернету речей і для того, щоб забезпечити їх масштабованість.
Speaker A
Масштабованість в напрямку охоплення, наприклад, інших ее підсистем. Значить, три інтерфейсні точки MIA, DIIA і MID.
Speaker A
Значить, MIA - це в нас перший інтерфейс - це взаємодія між мережевими застосунками та сервісним рівнем.
Speaker A
Значить, ось у нас є там сервісний рівень, є мережа застосувань і ось тут, значить, ця взаємодія MIA, це ось тут ми бачимо застосування і ядро з сервісними можливостями. Значить, саме через цей інтерфейс прикладні системи отримують доступ до функцій платформ.
Speaker A
Наприклад, виконують реєстрацію свою, проходять автентифікацію, ее керують сесіями обміну даними, ее взаємодіють з об'єктами, що розміщені на пристроях або в мережі.
Speaker A
Завдяки інтерфейсу MIA фактично забезпечується абстракція фізичних ресурсів. І саме він дозволяє застосункам працювати через уніфіковані операції з цими абстрагованими фізичними ресурсами.
Speaker A
Тобто такі операції, як читання ее даних, запис даних, виконання команд різних, підписка на події, отримання сповіщень. Ось це ее все йде через цей інтерфейс MIA. Значить, другий інтерфейс реалізує взаємодію всередині домену пристроїв і шлюзів. Значить, це в нас
Speaker A
dia ось у нас застосування і рівень сервісних можливостей всередині пристрою, да, або всередині шлюзу.
Speaker A
забезпечує зв'язок між компонентами, що працюють безпосередньо на пристроях. Завдяки цьому прикладні модулі можуть використовувати функції платформи безпосередньо на рівні пристрою. Ну, наприклад, аутентифікація, вона може відбуватися на місці. От ініціація передачі даних, обробка подій, керування локальними ресурсами.
Speaker A
Це це все це задачі, які вирішуються завдяки тому, що тут є теж отака ієрархія, да, ієрархія застосувань, ієрархія сервісних можливостей на пристрої.
Speaker A
Тобто це важливо якраз для сценаріїв з обмеженою мережею або переривчастою мережею, де частина логіки якраз переноситься ближче до джерел даних.
Speaker A
Тобто, як це називається, edge рівень, обробка. Ну і третій інтерфейс, значить, це MID. Він забезпечує зв'язок між пристроями або шлюзами та мережевим доменом. Ось як це це виглядає. Mid між доменами зв'язок.
Speaker A
Через цей інтерфейс реалізується передача даних у транспортну мережу, доступ до централізованих сервісів, а також виконання процедур керування, таких як реєстрація пристроїв, авторизація, встановлення сесій, обмін повідомленнями.
Speaker A
Фактично, цей інтерфейс є основним каналом інтеграції є фізичних пристроїв із глобальною інфраструктурою інтернету речей.
Speaker A
Ці інтерфейси були визначені для класичних систем міжмашинної взаємодії, але ця концепція, в принципі, зберігає актуальності і в сучасному інтернеті речей. Сьогодні подібні функції можуть реалізовуватися через Restful API, через протоколи MQTT, COAP, HTTP, через хмарній платформи.
Speaker A
Тобто все це надає розробникам стандартизований доступ до ресурсів і даних завдяки цим стандартизованим інтерфейсам.
Speaker A
Ну а подальший розвиток цієї ідеології відбувався в межах глобальної ініціативи one створена була ще у 2012 році з метою формування єдиного сервісного рівня для інтернету речей. Завдяки цьому рівню забезпечується незалежність прикладних рішень від конкретних мережевих технологій постачальника обладнання. В
Speaker A
межах цієї ініціативи було визначено ключові напрямки розвитку, а саме формування вимог, розробка архітектури, забезпечення безпеки і уніфікація моделей даних із сементики.
Speaker A
Сучасні стандартим M2M вийшли за межі концептуальної стадії і активно застосовуються в практичних айт рішеннях.
Speaker A
Орієнтовані вони на використання відкритих інтерфейсів, підтримку хмарних і периферійних обчислень, інтеграцію з різноманітними вертикальними ри ринками.
Speaker A
Ну що ж, тобто ми бачимо, що ця модель, яка була запропонована ITSI, стала основою для формування сучасних підходів до побудови i Айотплатформи.
Speaker A
Саме вона заклала принципи модульності, відкритості та уніфікації взаємодії, які сьогодні реалізуються на новому технологічному рівні з урахуванням сучасних вимог масштабованості, безпеки і гнучкості.
Speaker A
Добре. Значить, по архітектурі є якесь питання? Нема. Ну і в якості прикладу ее технології, що якраз дуже явно відноситься до технології міжмашинної взаємодії, ми розглянемо технології NFC, ее комунікації малого радіусу дії.
Speaker A
Значить, ця технологія є важливим елементом сучасних бездротових систем. Вона широко використовується в екосистемі інтернету речей. була розроблена за участю компанії NXP Semiconductors і Sony як розвиток існуючих технологій безконтактної радіочастотної ідентифікації Airfit.
Speaker A
За своєю суттю NFC є розширенням стандартів безконтактних смарт-карт, зокрема стандарту ISOF 1443. Е-е, значить, ця технологія поєднує в одному пристрої функції зчитувача і карту. Ми говорили, що в RFC, да, є в нас зчитувач, який випромінює енергію і є NFC RFID мітка, да, яка працює за
Speaker A
рахунок цієї енергії. Ось за таким принципом працює і NFC, але в одному пристрої в нас і те, і інше знаходиться.
Speaker A
І це дозволяє NFC пристроям взаємодіяти між собою в різних, ее, скажімо так, режимах. І завдяки цьому вони можуть інтегруватися і взаємодіяти як з традиційною інфраструктурою, там з транспортними картами, з платіжними картами, з банківськими картами і між собою можуть взаємодіяти. Забезпечується
Speaker A
таким чином висока сумісність з вже існуючими системами. А коли у вас є сумісність, то це значить, що ви спираєтесь на існуючу технологію. у вас, як це називається, такий поштох для швидкого впровадження вашої технології.
Speaker A
Значить, ідея з точки зору технології полягає в організації швидкого та простого обміну даними на малих відстанях. Зазвичай це до 10 см. І завдяки цьому обміну передається різноманітна інформація між пристроями.
Speaker A
Там контактні дані, мультимедійний контент може передаватися певний. параметри підключення, цифрові ключі доступу і так далі.
Speaker A
Значить, важливою особливістю NFC є те, що ця технологія підтримує декілька режимів роботи. Ну, наприклад, емуляція картки для безконтактних платежів, режим считувача при роботі з арфімітками, режим піртур, в якому два пристрої можуть обмінюватися даними як рівноправні вузли.
Speaker A
Тобто сам пристрій, він може знаходитися в трьох режимах роботи. Ну, пристрій з підтримкою на всі модуля, да? Значить, емуляція картки, це значить, що він прикидується карткою, він пасивний пристрій. Так, режим зчитувача - це коли він ее активний, може опитувати, да,
Speaker A
пристрої, що знаходяться в його зоні зараз. І режим піртупір, коли він налаштований, також він активний, але він налаштований на взаємодію з іншим активним пристроєм за іншим алгоритмом.
Speaker A
І ось це саме і відрізняє NFC від класичних систем. Там у нас завжди пристрій або активний, або пасивний. А тут пристрій може в одному з трьох ролей, в одній з трьох ролей знаходитися.
Topics:бездротові сенсорні мережіVANETITS G5C-V2XIEEE 802.11pінтернет речей6LoWPANавтомобільні мережітранспортна інфраструктуратехнологічна нейтральність
