МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»

_________________________________________

Кафедра «СиССК»

Лабораторная работа №2

«Архитектура и синхронизация Интернета Вещей»

Выполнили студенты БСС2201:

Проверили:

Рогач И. С.

Короткова В. И.

г. Москва, 2025г.

1. Основные этапы передачи данных.

От оконечных устройств, данные передаются к беспроводным/проводным сетям доступа. После чего проходят в закрытые сети или интернет, откуда данные попадают в центр обработки данных («Облако»).

2. Основные уровни архитектуры. Основные компоненты, входящие в состав IoT-системы.

Выделяют следующие основные уровни архитектуры IoT:

Оконечные устройства (датчики, актуаторы, сенсоры и т.д.). Т.е. устройства, собирающие данные, взаимодействующие с окружающим миром.

Сети связи (глобальные сети, сетевое оборудование, локальные сети, связь оконечных устройств). Т.е. средства, предназначенные для связи между оконечными устройствами и следующим уровнем архитектуры.

Платформа IoT (анализ данных, облачные системы). Основная задача этого уровня — обеспечение среды для создания сети оконечных устройств, образующих единую, автоматизированную систему.

3. Задачи архитектора систем IoT.

Основными задачами архитектора систем IoT являются:

Проектировать масштабируемые сети, т.к. в любой момент времени понадобится или увеличить охват системы или уменьшить. В связи с этим, если не учитывать этот факт, могут возникнуть большие проблемы в будущем.

Чётко понимать проблему, которую должна решить автоматизация. Без этого, даже при хорошем знании технической части, будет очень трудно предложить решение, т.к. сферы человеческой деятельности со временем становятся всё более сложными, и поэтому количество факторов, которые надо учитывать при проектировании систем.

Разбираться в типах данных, которые будут передаваться по сети. В противном случае, будет трудно проектировать сети связи, которые являются одним из основных уровней сетей IoT.

Предлагать несколько вариантов решения т.к. есть бесчисленное множество вариантов реализации системы IoT и далеко не всегда, кажущийся оптимальным для архитектора системы, вариант является оптимальным для заказчика.

Сочетать в своём решении инженерную и экономическую составляющие. Это необходимо ввиду того, что далеко не всегда совершенные технические решения оптимальны для решения поставленной задачи. Стоимость системы должна оправдывать цель её внедрения, в противном случае, внедрение системы бессмысленно.

4. Категории сетей связи в IoT.

Системы связи в IoT можно разделить на несколько категорий:

Сети ближнего радиуса действия (не основанные на IP) — Bluetooth 5, ZigBee, Z-wave.

Сети ближнего радиуса действия (основанные на IP) — Wi-Fi, 6LoWPAN, Thread.

Сети дальнего радиуса действия (лицензированный диапозон частот частот) — GSM, LTE, NB-IoT.

Сети связи дальнего радиуса действия (нелицензированный диапозон частот) — LoRaWaN, SigFox, Стриж.

5. Концепция «облачных» вычислений в IoT.

Концепция «облачных» вычислений позволяет обеспечить сбор и хранение от оконечных устройств IoT и подразумевает, что вычислительные услуги, предоставляются по запросу. Набор предоставляемых ресурсов может динамически меняться в зависимости от конкретных нужд. Различают следующие основные модели «облачных» услуг:

SaaS (Software as a Service, программное обеспечение как услуга)

PaaS (Platform as a Service, платформа как услуга)

IaaS (Infrastructure as a Service, инфраструктура как услуга)

6. Особенности трафика в сетях IoT

Непродолжительные сеансы связи между оконечными устройствами Интернета Вещей могут иметь как случайный характер, так и осуществляться по определенному расписанию

Оконечные устройства Интернета Вещей генерируют небольшие объемы трафика, передаваемые по каналам с малой пропускной способностью. Исключением являются приложения Критического Интернета Вещей (Critical Internet of Things) – беспилотный транспорт, «Умная» медицина и т.д

Оконечные устройства IoT обладают низкой мобильностью или же не мобильны вовсе

По низкоходящему каналу передаётся только служебный трафик (крайне низкая загруженность)

Низкое энергопотребление устройствами IoT

Низкие требования к вычислительной мощности, но высокие требования к безопасности.

7. Зачем нужна стандартизация в IoT? Какие организации занимаются разработкой стандартов для IoT?

Стандартизация в IoT решает следующие задачи:

Масштабируемость. Для того, чтобы сети можно было легко и быстро масштабировать, оборудование должно быть взаимозаменяемым. Для этого необходимо приложить усилия для создания единых стандартов, на которые будет опираться работа оборудования.

Безопасность. Чем меньше факторов, которые необходимо учитывать при проектировании сети, тем легче обеспечить безопасность такой сети. Поэтому критически важно для обеспечения безопасности сети стандартизировать решения IoT.

Гибкость. Внедрять инновации, проводить ремонт/модернизацию сетей IoT гораздо проще, когда сеть построена с использованием общепринятых стандартов. Без этого, при необходимости модернизировать сеть, порой будет легче построить новую с нуля, что очень дорого.

Организации, занимающиеся стандартизацией решений IoT:

AllSeen Alliance — один из первых консорциумов по разработке стандартов для IoT. В состав группы входят более 50 организаций, наиболее крупными из которых являются: Panasonic, HTC, LG, Haier, Silicon Image, Microsoft и TP-Link.

The Open Interconnect Consortium (OIC) — консорциум, сформированный корпорацией Intel. В него вошли такие компании как Atmell, Dell, Broadcom и Samsung.

Industrial Internet Consortium (IIC) — крупный консорциум, в который входят следующие компании: AT&T, Cisco, General Electric, IBM.

The Thread Group — группа, состоящая более чем из 100 участников, которая сформирована такими компаниями как OSRAM, Qualcomm, ARM, Nest Labs.

FiWARE — независимое открытое сообщество, участники которого занимаются созданием открытой устойчивой экосистемы на основе общедоступных и бесплатных программных платформ, которые обеспечат разработку новых многофункциональных интеллектуальных приложений.

Hypercat Alliance — глобальная некоммерческая организация, целью которой является обеспечение устойчивой и безопасной инфраструктуры IoT для промышленности и городов.

LoRa Alliance — открытое некоммерческое объединение, которое насчитывает более 500 участников. Занимается разработкой и внедрением протокола LoRaWAN.

8. Какие основные стандарты уже разработаны для IoT?

Примеры основополагающих стандартов ISO в области интернета вещей:

ISO/IEC 21823-2 содержит структуру и требования к функциональной совместимости на транспорте, в целях обеспечения возможности построения систем IoT с обменом информации, одноранговыми соединениями и бесшовной связью как между различными системами IoT, так и между организациями в раках системы интернета вещей.

ISO/IEC TR 30164 содержит общие понятия, терминологию, характеристики, примеры использования и технологии (включая управление данными, координацию, обработку, сетевые функции, гетерогенные вычисления, безопасность, аппаратную/программную оптимизацию) периферийные вычисления для приложений систем IoT. Пограничные вычисления – это отрасль технологий, которые лежат в основе служб удаленных вычислений и хранения, таких как «облако».

ISO/IEC TR 30166 применяется к общим системам и ландшафтам промышленного (IIoT), с описанием характеристик, технических аспектов и функциональных, а также нефункциональных элементов структуры IIoT и перечня организаций по стандартизации, консорциумов и сообществ с открытым исходным кодом, работающих над всеми аспектами IIoT.