Интернет вещей – это интереснейший мир, в котором сосредоточены самые разные виды деятельности – от обучения, исследований и стандартизации до экономического планирования. Общепринятого определения термина "интернет вещей" не существует, однако он может рассматриваться как возможность вещей и людей дистанционно взаимодействовать через интернет в любом месте и в любое время благодаря конвергенции различных технологий. В настоящее время существует возможность идентифицировать оборудование, предметы быта и виртуальные объекты (такие, как цифровые фотографии) таким же образом, как и отдельных пользователей в интернете людей. Таким образом, вещи могут быть интегрированы в широкую сеть взаимосвязей, в которой они могут взаимодействовать друг с другом или с людьми. По сути, вещи в мире интернета вещей находятся теперь на одном уровне с людьми
У IoT есть важные преимущества перед другими прорывными технологиями. Во-первых, IoT-технологии могут широко применяться как для обслуживаеия потребителей, так и в бизнесе в целом. С другой стороны, для начала использования IoT уже есть в той или иной степени готовая инфраструктура – мобильные и фиксированные сети, а дальнейшее внедрение (сенсоры, приложения, платформы) достаточно дешево.
Целью данной работы является: понижение уровня экономических затрат за счет разработки методики организации радиоканала максимальной дальности с учетом требуемых параметров.
Для достижения поставленных целей необходимо выполнить такие задачи:
1) Анализ составляющей услуги IoT и выявление затратной части с техническими затратами оператора
2) Анализ условий организации радиоканала
3) Имитационное моделирование канала для условий, учитывающих предложенную методику
4) Анализ экономической эффективности предложенной методики
Для реализации функций IoT необходимо следующее:
-способ, при котором устройства будут соединены между собой;
-путь для сбора данных с устройств;
-способ для обработки полученных данных, чтобы принять соответствующие решения
Сегодня на рынке труда сложилась ситуация, когда наиболее востребованы
технические специалисты, которые могут проектировать системы, а не только конструировать
отдельные ее элементы. Это заставляет создавать вертикаль необходимых навчаль-
них курсов, чтобы на выходе специалист имел необходимые знания и навыки для
построения той или иной системы. Реализовать функции IoT - значит побуду-
ваты систему, составляющие которой известны.
Выбор аппаратного обеспечения для обучения не вызывает проблем и од
нозначний: новый Raspberry Pi 3 отличается однокристальной системой
Broadcom BCM2837 с 64-битным 1,2-ГГц процессором на основе четырех
1,2-ГГц ядер ARM Cortex-A53 и графической подсистемой VideoCore IV. да-
ный чип обеспечивает ей прирост производительности 50-60% по сравнению с
Raspberry Pi 2(речь идет о работе в 32-разрядном режиме). Встроенные модули Wi-Fi и Bluetooth без дополнительных затрат обеспечивают канал для
сбор данных с сенсоров и канал доступа в Интернет.
Этот микрокомпьютер Microsoft выбрал основным для внедрения своих
разработок IoT.
Подключенные специализированные устройства содержат множество точек потенциального взаимодействия, которые необходимо учесть при разработке адекватной системы защиты цифрового доступа к этим устройствам. Термином «цифровой доступ» обозначаются все операции, выполняемые путем прямого взаимодействия с устройством, если безопасность обеспечивается с помощью физического контроля доступа. Например, можно поместить устройство в помещение, закрывающееся на замок. Хотя физический доступ нельзя запретить программными и аппаратными средствами, все равно можно принять определенные меры, чтобы предотвратить проникновение в систему путем физического доступа.
При изучении различных механизмов взаимодействия мы должны в равной степени уделять внимание управлению устройством и данным на устройстве. Управление устройством можно понимать как любую информацию, которая предоставляется устройству любым участником обмена данными с целью повлиять на поведение устройства таким образом, чтобы изменить его состояние или состояние его среды. Данные на устройстве — это информация, которую создает само устройство и предоставляет другому участнику обмена данными. Это сведения о состоянии устройства и зарегистрированное состояние его среды.
Чтобы обеспечить более высокий уровень безопасности, рекомендуется в рамках этого упражнения по моделированию рисков разделить стандартную архитектуру IoT на несколько компонентов (зон).
К ним относятся:
-Устройство.
-Полевой шлюз.
-Облачные шлюзы.
-Службы.
Разделение на зоны представляет собой универсальный способ сегментирования решения. Каждая из зон зачастую содержит собственные данные, а также предъявляет отдельные требования к проверке подлинности и авторизации. Разделение на зоны можно использовать, чтобы локализовать ущерб и ограничить влияние зон с низким доверием на зоны с более высоким доверием.
Выбор узла датчика в значительной степени является фактором, который выполняют функции и цели, которые выполняют разработчики. Для простого узла концевого датчика, который воспринимает и передает данные несколько раз в день, 8-битный MCU может быть правильным ответом. Однако для продвинутых конечных узлов или шлюзовых устройств, которые интеллект или необходимость запуска стека протоколов RF или других сложных алгоритмов, 32-разрядный MCU является более подходящий выбор. Некоторые 32-разрядные микроконтроллеры, такие как те, которые основаны на ядре ARM® Cortex®M4 также включают блок с плавающей запятой (FPU), который оказывается полезным для реализации сложных алгоритмов. Более высокая пропускная способность 32-разрядных микроконтроллеров позволяет им быстрее завершить обработку чтобы войти в спящий режим и сохранить мощность. Кроме того, большие размеры вспышки и ОЗУ доступные с 32-битными MCU, позволяют разработчикам реализовывать весь сетевой стек и код приложения на MCU без необходимости использования дополнительного процессора в системе. На 32-битных MCU на основе ARM Cortex-M4 есть FPU с набором команд DSP. Матричное умножение, используется в приложениях мониторинга, которые используют несколько датчиков для получения более точного показания, чем индивидуальные датчики, является операцией, в которой быстрые одноцикличные ПДК (многократное накопление) значительно Internet of Things System Design с интегрированными беспроводными микроконтроллерами 1 сократить время вычислений. Общим алгоритмом корреляции показаний датчика является Кальман Фильтр, который в значительной степени зависит от матричных умножений. Разработка приложений упрощается благодаря интегрированному FPU. 32-битные операции с плавающей запятой выполняются в аппаратном обеспечении, и алгоритмы могут быть записаны непосредственно с плавающей запятой, используя большой динамический диапазон и точность чисел с плавающей запятой. Код может быть более легко разработан, устраняя необходимость в проверках переполнения, необходимых с фиксированной точкой процессоры. Хорошим примером того, где используются MCU на основе ARM Cortex-M4, является полезность, когда устройство сочетает в себе GPS, акселерометр и гироскопические измерения для улучшения точности местоположения.
Одним из основных соображений в реализации IoT является энергопотребление всей системы. Типичные применения выполняются на батареях, срок службы которых ожидается до 20 лет. В большинстве это приложения, MCU обычно остается в режиме с низким энергопотреблением для доминирующей части времени, включаясь только один раз в то время, чтобы считывать датчики или передавать и получать некоторые данные. Существует два аспекта энергопотребления подсистемы MCU - динамическая мощность когда MCU активен, который пропорционален тактовой частоте, а статический мощность, связанная с током утечки (главным образом постоянным), который играет большую роль в состояниях сна. Таким образом, на общую потребляемую мощность влияет ток активного режима, ток в режиме ожидания и количество времени, проведенного в активном режиме. В приложениях, которые проводят большую часть времени, ток сна может быть даже более важным, чем активный ток. С более высокой скоростью обработки 32- разрядные MCU могут экономить электроэнергию, выполняя задачи обработки быстрее и переходя в спящий режим рано. Микроконтроллеры на основе ARM Cortex-M4 со встроенным FPU могут дополнительно сократить обработку и время выполнения сложных алгоритмов. Потребление тока радиоприемника в режиме ожидания, режим передачи и приема также являются важными факторами при определении общей мощности системы потребление. Выбор устройств, которые позволяют периферийным устройствам взаимодействовать друг с другом и для датчиков контролируемый без пробуждения процессора, может значительно снизить общее потребление электроэнергии системой. интегрированный беспроводной микроконтроллер EZR32 является примером такого устройства с периферийной рефлекторной системой, которая позволяет периферийным устройствам взаимодействовать друг с другом без пробуждения CPU и датчика низкой энергии интерфейс, позволяющий контролировать до 16 датчиков, когда процессор находится в режиме глубокого сна. новый режим восприятия преамбулы приемопередатчиков EZRadioPRO значительно сокращает время доступа к каналу без ухудшения чувствительности при значительном уменьшении среднего принимаемого тока. Эти радиостанции требуют только 8 бит преамбулы для обнаружения действительной передачи по сравнению с 32-разрядной требование более традиционных приемопередатчиков Sub GHz. Радио может автоматически проснуться спать и войти в режим приема, чтобы оценить канал на основе обнаружения преамбулы и только просыпаться Internet of Things System Design с интегрированными беспроводными микроконтроллерами 4 до получения MCU, если найден правильный пакет. Если нет действительного пакета, радио автоматически возвращается к спящий режим без прерывания MCU хоста. Комбинация MCU и мощности приемопередатчика экономные методы делают интегрированные беспроводные микроконтроллеры, такие как EZR32 от Silicon Labs, идеальными для IoT-приложения с питанием от батарей.
Итоговой целью исследования является понижение уровня экономических затрат за счет разработки методики организации радиоканала максимальной дальности с учетом требуемых параметров.
В данной работе были рассмотрены основные принципы построения IoT , а также рассмотрены возможности снижения электропотребления.
1. Обзор функций прогнозного обслуживания в предварительно настроенных решениях.https://docs.microsoft.com/en-us/azure/iot-suite/iot-suite-predictive-overview
2. Internet of Things.[Электронный ресурс] : https://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp4975-ru.pdf
3. RFID-технология. Все о радиочастотной идентификации.[Электронный ресурс] : http://www.rst-invent.ru/about/technology/
4. Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана Bauman National Library.[Электронный ресурс] : https://ru.bmstu.wiki/SPP_(Serial_Port_Profile)
5. Internet Of Things Will Deliver $1.9 Trillion Boost To Supply Chain And Logistics Operations : https://newsroom.cisco.com/press-release-content?articleId=1621819
6. Internet of Things Spending Forecast to Reach Nearly $1.3 Trillion in 2019 Led by Widespread Initiatives and Outlays Across Asia/Pacific. http://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS40782915
7. Spending On IoT Security To Reach $348 Mn In 2016: Gartner : http://news.siliconindia.com/technology/Spending-On-IoT-Security-To-Reach-348-Mn-In-2016-Gartner-nid-194756-cid-2.html