МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное образовательное бюджетное
учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Направляющие телекоммуникационные среды»
«ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Лекция 5 ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ
2025 г.
Вверху слева - Джон Ромки и его тостер, вверху справа - тот самый автомат Coca Cola, внизу слева - снимки кофемашины вебкамерой.
Слайд из презентации Общества пользователей компьютеров и телекоммуникаций Rio Grande do Sul
IoT = Сенсоры (датчики) + Данные + Сети + Услуги
2
Сферы применения технологии IoT
Интернет
вещей
Архитектура Интернета вещей |
ПРИЛОЖЕНИЯ |
Прикладные задачи: окружающая среда, логистика, медицина, наблюдение, энергетика и т.д.
СЕРВИСЫ
Услуги: анализ данных, статистическая аналитика, хранение данных, контроль доступа, управление устройствами, протоколы, моделирование процессов, выполнение процессов и другие
ШЛЮЗЫ И СЕТЬ WAN
Глобальная сеть: GSM, LTE и др.
Шлюзы: микроконтроллер, радиомодуль, сигнальный процессор и др.
СЕНСОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И СЕНСОРНЫЕ СЕТИ
Сенсорные сети: Wi-Fi, Ethernet, ZigBee, Bluetooth |
|
и др. |
|
Сенсорные устройства: фотоэлектрические, |
|
электромеханические, инфракрасные, гироскопы, |
|
акселерометры и др. |
|
Рисунок 1 - Архитектура Интернета вещей |
4 |
Идентификация вещей
Каждому идентификатору сопутствует набор метаданных – детальных сведений об объекте. Для управления идентификацией вещей применяют набор различных технологий, которые адекватны уровням архитектуры интернета вещей:
идентификаторы |
коммуникационны |
идентификаторы |
объектов |
е идентификаторы |
приложений |
Для идентификации вещи 15- |
Для организации обмена данными |
разрядное число хранится |
между вещами по сети. Ими могут |
во встроенном в нее чипе. |
быть сетевые адреса и/или |
Этот способ используется |
маршруты. |
при слиянии физического |
При идентификации по маршруту |
объекта с его цифровой |
устройства запоминают через |
копией. |
какие узлы проходит к ним |
Пример - RFID системы. |
соединение. Этот маршрут остается |
|
статичным в памяти какое-то время |
|
и может служить идентификатором |
|
для обозначения вещи в сети. |
Это URL-адреса, которые используется для нахождения сервисов и приложений в рамках интернета вещей.
5
RFID системы
RFID система содержит уникальный номер объекта, к которому прикреплена, дополнительные сведения о нем и пароль для доступа к ячейке памяти
По схеме источника питания RFID-метки бывают:
•активные,
•пассивные
•полуактивные
По диапазону рабочих частот:
•Низкочастотные теги — LF (low frequency): 30–300 кГц.
Стандартный диапазон — 125–134,2 кГц. Функционируют на расстоянии от 1–2 см до 2 м (в зависимости от размеров). Устойчивы к воздействию жидкостей и металлов. Регламентируются стандартами ISO 14223 и IEC 18000-2
•Высокочастотные теги — HF (high frequency): 3–30 МГц.
Стандартный диапазон — 13,56 МГц. Функционируют на расстоянии от 20 см до 2 м (это зависит от мощности антенны)
•Ультравысокочастотные — UHF (ultra high frequency): от 300
МГц до 3 ГГц. Стандартный диапазон — 860—960 МГц. Работают в радиусе до 300 м.
6
Способы взаимодействия в сети интернета вещей
Рисунок 2– Прямое взаимодействие
Рисунок 3 – Взаимодействие в IoT посредством шлюза
Рисунок 4 – Взаимодействие в IoT посредством сервера |
7 |
Облачные технологии в интернете вещей
«Умный город»
Облачные ЦОД
Распределенные управляющие ЦОД
Вычислительные устройства умных вещей
Рисунок 5 – Туманные и облачные вычисления |
8 |
|
Протоколы интернета вещей
Последовательность участков установления связи:
Сенсорные устройства (вещи) и пользовательское устройство (компьютер, планшет, мобильный телефон и т.д.) устанавливают друг с другом связь, это участок взаимодействия
«Device-to-Device» (D2D)
Собранные данные передаются в серверную инфраструктуру (облако), это участок взаимодействия «Device-to-Server» (D2S)
Серверная инфраструктура должна совместно использовать данные, иметь возможность предавать их обратно устройствам, программам анализа или пользователям. Это участок взаимодействия «Server-2-Server»
•DDS – быстрая шина для интегрирования интеллектуальных устройств (D2D);
•CoAP – протокол для передачи информации о состоянии узла на сервер (D2D);
•MQTT - протокол для сбора данных устройств и передачи их серверам (D2D);
•XMPP – протокол для соединения устройств с пользователями, частный случай D2S-схемы, когда пользователи соединяются с серверами;
•STOMP – протокол для обмена сообщениями между устройством и сервером,
реализованными на разных языках и платформах (D2S); |
|
• AMQP – система организации очередей для соединения серверов между собой (S2S). |
9 |
Сравнение протоколов интернета вещей
10