IoT_ЛБ#2
.docxМИНИСТЕРСТВО 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
──────────────────────────────────────
Факультет СИ
Кафедра ИСиОТ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
№ 2
по дисциплине «Основы интернета вещей»
на тему:
«Архитектура и стандартизация Интернета
вещей»
Выполнили:
БСС230У
Хххх Х Х
Йййй Й Й
Проверил:
Рогач И. С., Короткова В. И.
(Осенний семестр)
Москва 2026
1. Основные этапы передачи данных в Интернете вещей
Процесс передачи данных в системах Интернета вещей включает пять ключевых этапов:
Сбор данных: датчики и сенсоры собирают информацию из окружающей среды: температуру, влажность, освещённость, движение, давление и другие физические параметры.
Передача данных: собранные данные передаются на шлюз, в облачную платформу или на другое устройство по каналам связи: Wi-Fi, Bluetooth, сотовые сети, LPWAN.
Агрегация данных: данные объединяются, фильтруются и подготавливаются для дальнейшей обработки – как на самих устройствах, так и на промежуточных узлах.
Анализ данных: агрегированные данные используются для выявления закономерностей, построения моделей и оптимизации процессов с применением аналитики и машинного обучения.
Действие: на основе анализа выполняются необходимые действия: автоматическое управление устройствами, отправка уведомлений, корректировка параметров системы.
2. Основные уровни архитектуры. Основные компоненты, входящие в состав IoT-системы
Основные уровни архитектуры:
Уровень устройств – физические объекты: датчики, сенсоры, исполнительные механизмы, камеры, счётчики. Собирают данные и выполняют команды.
Сетевой уровень – передача данных: локальные, глобальные и специализированные сети IoT, шлюзы для преобразования протоколов.
Уровень обработки данных – приём, хранение, агрегация и анализ данных: облачные платформы, системы аналитики и машинного обучения.
Уровень приложений – интерфейсы для пользователей: веб-приложения, мобильные приложения, панели управления.
Основные компоненты IoT-системы:
Устройства – датчики, исполнительные механизмы, сенсоры, камеры, счётчики.
Шлюзы – подключение устройств к сети, преобразование протоколов, первичная обработка данных.
Платформа IoT – управление устройствами, приём и обработка данных, интеграция с приложениями.
Приложения – интерфейсы для мониторинга, управления и анализа данных.
Системы аналитики и хранения данных – долговременное хранение и аналитическая обработка.
Средства безопасности – аутентификация, шифрование, управление доступом, обновление прошивок.
3. Задачи архитектора систем Интернета вещей
Архитектор IoT-систем выполняет следующие задачи:
Проектирование архитектуры – разработка сквозной архитектуры IoT, включая граничные вычисления, шлюзы, облачную платформу и системы аналитики.
Выбор технологий и протоколов – определение оптимального стека протоколов связи под требования проекта.
Обеспечение безопасности – аутентификация устройств, шифрование данных, безопасное обновление прошивок, управление доступом.
Интеграция с существующими системами – совместимость IoT-решения с корпоративными и другими платформами.
Управление проектом и координация – взаимодействие с командами разработки, поставщиками оборудования и конечными пользователями.
Анализ экономической эффективности – оценка стоимости решения, расчёт возврата инвестиций и обоснование выбора технологий.
4. Категории сетей связи в Интернете вещей
Сети связи в IoT классифицируются по дальности действия и энергопотреблению:
Персональные сети малого радиуса действия – Bluetooth Low Energy, Zigbee, WirelessHART. Дальность до 10–100 метров, низкое энергопотребление.
Локальные сети – Wi-Fi (IEEE 802.11). Высокоскоростная передача данных в пределах зоны покрытия точки доступа (до 100 метров).
Сети широкого радиуса действия с низким энергопотреблением — LoRa, Sigfox, NB-IoT, «Стриж». Дальность в несколько километров, низкое энергопотребление, невысокие скорости.
Сотовые сети – технологии 2G/3G/4G/5G, оптимизированные для IoT: EC-GSM, eMTC, NB-IoT. Глобальное покрытие и массовое подключение устройств.
5. Концепция «облачных» вычислений в Интернете вещей
Облачные вычисления предоставляют масштабируемую инфраструктуру для обработки, хранения и анализа данных IoT. Ключевое преимущество – масштабируемость и гибкость: ресурсы динамически выделяются в зависимости от нагрузки, что важно при росте числа устройств. Облако также обеспечивает разгрузку вычислений, снижая нагрузку на локальные устройства и уменьшая энергопотребление. Интеграция с искусственным интеллектом и машинным обучением открывает аналитику в реальном времени: предиктивное обслуживание, обнаружение аномалий, интеллектуальную автоматизацию. Облачные хранилища обеспечивают надёжное хранение больших объёмов данных. Основные проблемы – сетевые задержки, уязвимости безопасности, конфиденциальность данных и совместимость между облачными платформами.
6. Особенности трафика в сетях Интернета вещей
Трафик в IoT-сетях обладает рядом характерных особенностей:
Гетерогенность – комбинация связи машинного типа и связи человеческого типа в массовом масштабе.
Предсказуемость – трафик многих IoT-приложений (например, счётчиков) стабилен и предсказуем по форме и объёму.
Малый объём данных – устройства передают небольшие пакеты с низкой периодичностью.
Массовость подключений – одновременное подключение огромного числа устройств создаёт нагрузку на сети доступа.
Разнообразие требований к качеству обслуживания – разные приложения предъявляют разные требования к задержке, надёжности и пропускной способности.
7. Зачем нужна стандартизация в IoT и какие организации занимаются разработкой стандартов
Стандартизация в IoT необходима для совместимости устройств от разных производителей, упрощения интеграции, снижения стоимости разработки и внедрения, а также для гарантии безопасности и надёжности систем.
Основные организации:
МСЭ – рекомендации Y.4000/Y.2060, Y.4100/Y.2066, X.1352.
ИСО/МЭК – ISO/IEC 30141:2024, ISO/IEC 27400:2022.
IEEE – рабочая группа IEEE P2413 (архитектура IoT).
ETSI – ETSI TS 103 645, ETSI EN 303 645 (кибербезопасность потребительского IoT).
3GPP – TS 22.368, TS 23.682 (связь машинного типа, архитектура IoT/M2M).
oneM2M – TS-0004 (протокол ядра уровня обслуживания).
8. Основные стандарты, разработанные для Интернета вещей
Архитектурные: ISO/IEC 30141:2024 (эталонная архитектура IoT), МСЭ-Т Y.4000/Y.2060 (обзор IoT), МСЭ-Т Y.4100/Y.2066 (общие требования).
Безопасности: ISO/IEC 27400:2022 (безопасность и конфиденциальность IoT), МСЭ-Т X.1352 (требования безопасности устройств и шлюзов), ETSI EN 303 645 (кибербезопасность потребительского IoT).
Связи и протоколов: 3GPP TS 22.368 (связь машинного типа), 3GPP TS 23.682 (архитектура IoT/M2M), oneM2M TS-0004 (протокол ядра уровня обслуживания).
Инфраструктуры: ANSI/TIA-942-C (инфраструктура ЦОД), ANSI/TIA-1179-B (инфраструктура медучреждений).
Результат прохождения тестирования:
Рисунок 1 – Результат тестирования