Файл: Технологии с каждым годом развиваются все стремительнее и стремительнее.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 22
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
">http://www.allbest.ru
Введение
Технологии с каждым годом развиваются все стремительнее и стремительнее. Еще недавно людям было сложно представить, что для оплаты различных услуг не надо будет выходить из дома, что для того, чтобы узнать какую-либо информацию, достаточно просто написать запрос в приложении, а для общения не нужен живой человек. Наша жизнь кардинально изменилась за последние десятилетия и продолжает изменяться дальше. Никого уже не удивить роботами, онлайн покупками или молниеносной отправкой письма на другой конец мира. Но все же, даже сейчас человечеству есть к чему стремиться.
Люди всегда пытались улучшить и облегчить условия жизни. Наши предки изобрели колесо, на основе которого создали возможность переносить большие грузы и передвигаться быстрее, создали электричество, чтобы имелась возможность функционировать в темноте, полетели в космос, чтобы была возможность расширить свой мир. Но что дальше? А дальше настал век интернет-вещей.
Интернет-вещей стал новым шагом развития. С ним можно сравнить изобретение парового двигателя или индустриализацию электричества. Данная концепция позволяет различным предметам, оснащенным технологиями взаимодействовать друг с другом, обмениваться процессами и «общаться» между собой. Стоит отметить, что работы в этой области только ведутся. То, что можно достичь и то, что есть сейчас – это совершенно разные вещи. Однажды планируется, что интернет-вещей активно будут участвовать в различных процессах: информационных, социальных, экономических, бизнес. Они будут обмениваться информацией об окружающей среде и происходящих ситуациях, анализировать и реагировать, не привлекая к этому человека.
Интернет-вещей могут помогать, замещать человека практически в любой сфере: экономике, финансах, ИТ технологиях и так далее. И в каждой области это будет незаменимый помощник, облегчающий жизнь людей. Главное же, что такая технология избавит от множества проблем, с который человек сталкивается так или иначе в повседневной жизни. Сложные технологичные процессы, кропотливые работы – это вещи, которые замечают в первую очередь и над которыми более активно ведутся наработки. Но мало кто вспоминает то, что все привыкли делать – домашние дела, походы в магазин, оплата жилищно-коммунальное хозяйство (здесь и далее - ЖКХ). Если первые два заменить концепцией интернет-вещей сложнее, то о последнем как раз и пойдет речь в данной работе.
Рисунок 1. Интернет Вещей в сфере ЖКХ
Услуги ЖКХ – это то, с чем пересекается любой человек, и все понимают, как процесс оказания данных услуг бывает не приятен, со сколькими проблемами приходится сталкиваться ежемесячно. Снятие показателей с датчиков, оплата – все кажется простым и легким. Но стоит только углубиться в процесс, то тут же замечаются тысячи недостатков – неверные показания этих самых датчиков, не верный расчет со стороны непосредственно ЖКХ, обход в показаниях, переплата и так далее. Сложно найти того, кто ни разу не возмущался на процесс работы этих самых служб. А что, если жилая площадь находится за несколько километров от текущего местоположения и отследить достоверность датчиков не предоставляется возможным? И вот тут как раз «вступает в игру» интернет-вещей.
В ходе данной работы будут рассматриваться способы снятия показаний с датчиков, возможности предоставления их пользователю и оплата за оказанные услуги онлайн.
Объектом исследования является модель обращения данных в сфере ЖКХ при использовании IoT.
Предметом исследования являются технологии процесса передачи данных от конечных узлов к базам данных.
Основной целью данной работы является выбор оптимальных технологий для решения задачи агрегации данных.
Практическая значимость данного исследования заключается в обеспечении возможности мониторинга состояния датчиков ЖКХ для обеспечения качественного обслуживания конечных пользователей, возможности проверки данных и их автоматизированный сбор.
1. Интернет-вещей
Рассмотрим более подробно, что же такое подразумевается под этим странным словосочетанием, которое вначале ставит людей в ступор.
Как говорил Роб Ван Краненбург: «IOT (она же Интернет вещей) — концепция пространства, в котором все из аналогового и цифрового миров может быть совмещено – это переопределит наши отношения с объектами, а также свойства и суть самих объектов».
Интернет вещей – это концепция вычислительной сети технологически оснащенных предметов взаимодействовать друг с другом, обмениваться информацией и на основе ее правильно реагировать. Данная концепция подразумевает под собой то, что при правильной и корректной разработке вмешательство человека не потребуется вовсе, и все будет работать только на технологиях.
Разработка этой сферы станет новым скачком развития нашего общества и продвинет технологичный прогресс вперед. Цифровые технологии уже достигли значительных целей, и сложно сказать, что ждет нас дальше. Но все понимают, что мы находимся только в начале пути в этом развитии, что впереди ждет что-то действительно грандиозное, что позволит не только улучшить качество жизни, то и поможет человечеству познать новые, ранее не изведанные стороны разных областей.
К сожалению, любое развитие происходит неравномерно, прорабатывая какие-то части вначале лучше других. Такие сферы, как электроника, логистика, финансы, транспорт готовы к изменениям в любой момент, у них есть основа, позволяющая технологиям быстрее и точнее включить их в реализацию нового этапа, то есть в концепцию интернет-вещей. С сельским хозяйством же, например, дела обстоят куда сложнее. Данная сфера с давних пор основывалась в первую очередь на человека, нежели на машины, от чего технологии тут сложнее интегрировать. Но и в данной области создаются интересные и полезные доработки, ожидающие нас в скорейшем будущем, что означает, что «замещение» человечества сумеет коснуться всех частей нашей жизни, какими бы своеобразными и зависящими от человека ни были.
Для более наглядного рассмотрения работы IoT рассмотрим «умный город». Согласно исследованиям Beecham Research, Pike Research, iSupply Telematics и министерства транспорта США в рамках данных проектов существует миллиарды устройств, отвечающие за городские системы: управление транспортом, водоснабжение, безопасность, здравоохранение и так далее. Сюда же стоит включить умные парковки, позволяющие оптимизировать использование мест для стоянки. Стали встречаться умные остановки для городского общественного транспорта, показывающие информацию о времени ожидания транспорта. Эта лишь малая часть, внедренная и разрабатывающая на основе интернет вещей.
В промышленности также функционирует множество устройств, готовых внедриться в нашу повседневную жизнь. Также стоит сделать акцент на сфере энергетики и ЖКХ. На данный момент уже существуют «умные» предметы, облегчающие работу с этими областями. Разработаны множество счетчиков, элементов автоматики распределительных сетей, электрозарядная инфраструктура, улучшена часть возобновляемых и распределительных источников энергии.
Планируется увеличение количества машинных подключений примерно на 25% в год. По примерным показаниям к 2021 году нас ожидает около 28 миллиардов различных технологичных устройств, где только 13 миллиардом придется на уже примитивные пользовательские гаджеты (планшеты, смартфоны, персональные компьютеры и так далее). Остальные 15 миллиардов составят промышленные устройств. Сюда стоит включить различные терминалы для продаж, индикаторы, автомобили, датчики и так далее [1].
С каждым годом цифры подключаемых устройств к IoT растут. В скором времени к 2020 году ожидается запуск сетей 5G, что также позволит подключить еще больше устройств. В связи с этим прогнозируют, что будет более 50 миллиардов «вещей», которые обретут способность делиться друг с другом информацией для обмена ей и выполнения различных функций.
Массовый характер подключений и различные сценарии использования диктуют требования к сетевым технологиям IoT в самом широком диапазоне. Скорости передачи данных, задержки, надежность (гарантированность) передачи определяются особенностями конкретного применения. И тем не менее есть ряд общих целевых показателей, которые требуют от нас отдельно рассматривать сетевые технологии для IoT и их отличия от традиционных сетей мобильной связи.
Вначале стоит отметить стоимость реализации сетевой технологии. Ее показатели, как предполагается, должны быть значительно меньше существующих сегодня моделей GSM/WCDMA/LTE, которые используются во всех смартфонах и модемах на сегодняшний день. Но пока массовая реализация подключенных устройств прерывается на моменте той же стоимости, а именно цена чипсета, реализующего полной стек сетевых технологий, в том числе управление голосом и многие другие функциональности, являющиеся неотъемлемой частью интернет вещей [2].
Также положительным качеством интернет вещей является низкое электропотребление и продолжительное время автономной работы. Были рассмотрены многие стороны использования IoT, и почти все предусматривают автономное питание подключенных устройств от встроенных элементов питания. Дизайн таких «вещей» будет энергоэффективным, а сетевые модели упрощены, что позволит добиться времени автономной работы до 10 лет, когда емкость питания будет составлять всего 5 Вт*ч. Всего этого получается достичь за счет того, что снижается объем передаваемых данных и используется продолжительный период «тишины», то есть время, в течении которого устройство не переделает и не получает информацию, а значит не потребляет энергию. Но, стоит отметить, что все эти показателя сильно условны, так как зависят от конкретного устройства, технологии и сферы их деятельности.
Что же касается покрытия сети? На сегодняшний день покрытие мобильной сети обеспечивает устойчивую передачу данных как снаружи, так и внутри помещений. Но устройства могут быть не только там, где поток людей нескончаемый – города, торговые центры, дома, но и там, где людей нет – железнодорожные перегоны, подвалы, поверхность водоемов, металлические и бетонные короба, отдаленные районы, лифтовые шахты и так далее, перечислять можно долго. Для решения этой задачи предприняты попытки улучшения бюджета линии на 20 dB относительно
традиционных сетей GSM, являющихся лидером по покрытию среди мобильных технологий сегодня.
Каждая область требует разных сценариев использования Интернета вещей. Любая технология разработана по своему принципу, и ей необходим индивидуальный подход, зависящий непосредственно от того, в какой индустрии её предполагается использовать. В том числе, использование подключаемых устройств напрямую зависит от сложности проработки и сферы. Если для полива виноградника надо использовать простые датчики, то в области здравоохранения дела обстоят совершенно иначе. Например, оборудование для телемедицины. Такие комплексы используются для проведения дистанционной диагностики, мониторинга сложных медицинских манипуляций и удаленного обучения с использованием видеосвязи в режиме реального времени. Такие конструкциям необходимо совершенно другие требования для передачи данных, задержки сигнала, безопасности и тому подобное. При разработке комплекса устройств IoT нельзя с точностью сказать обо всех потребляемых ресурсах, энергии и так далее, каждый механизм надо рассматривать на частном уровне, что несколько усложняет процесс развития и прогнозирования.
Концепция Интернета вещей должна быть гибкой, чтобы обеспечить любой набор технологичных характеристик, основываясь на области использования. Миллионы подключенных устройств, десятки сценариев использования, гибкое управление и контроль – все это должно быть реализовано в рамках единой сети.
Последние года отданы на попытки поиска решений всех поставленных задач в сфере беспроводной передачи данных. Люди рассматривают возможности адаптировать уже созданные сетевые архитектуры для возможности разработки IoT, а также пытаются придумать новые решения с нуля. Уже мы видим успешные шаги в этой области, которые позволяют решать задачи Интернета вещей коммуникаций в размах ограниченной территории. Например, к этому этапу можно причислить Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee и другие аналоги.
Но в тоже время современные мобильные технологии находятся вне конкуренции со стороны обеспечения покрытия сети и масштабируемости управляемой инфраструктуры. Согласно исследованию Ericsson Mobility Report, покрытие GSM составляет 90% населенной территории планеты, сети WCDMA и LTE 65% и 40% соответственно при активно продолжающемся строительстве сетей.
В рамках развития стандартов мобильной сети как раз направлены на решение задач в области Интернет вещей при сохранении тех положительных сторон использования глобальной экосистемы. Эволюция этих технологий станет основой будущих модификаций стандартов мобильной связи, в том числе стандартов сетей пятого поколения (5G) [3].
