Тема 2

Стандарти та метрики на основі ІоТ системи

 

Інтернет речей (IoT) охоплює широкий спектр технологій і застосувань, що робить стандартизацію надзвичайно важливою, але водночас складною задачею. Стандарти допомагають забезпечити інтероперабельність пристроїв, безпеку даних та узгодженість підходів до розробки і впровадження IoT систем. Гармонізація стандартів передбачає узгодження та інтеграцію різних підходів до стандартизації для забезпечення сумісності та ефективної роботи IoT екосистеми.

Огляд ключових стандартів IoT.

1.              IEEE 802.15.4.

Основа для багатьох бездротових мереж, включаючи Zigbee та 6LoWPAN. Цей стандарт забезпечує низьку енергоспоживання та малу затримку передачі, що важливо для багатьох IoT застосувань.

2.              Zigbee.

Протокол бездротового зв'язку, побудований на основі IEEE 802.15.4. Використовується для створення мереж з малим енергоспоживанням та низькою швидкістю передачі даних. Підходить для домашньої автоматизації та промислових застосувань.

3.              LoRaWAN.

Технологія широкозонного доступу, яка забезпечує низьку швидкість передачі даних на великі відстані. Використовується у випадках, коли потрібно забезпечити покриття великих територій із мінімальними витратами енергії.

4.              MQTT (Message Queuing Telemetry Transport).

Легкий протокол обміну повідомленнями, який використовується для передачі даних між пристроями з низьким енергоспоживанням. Підходить для додатків, де важлива низька затримка та надійність передачі даних.

5.              CoAP (Constrained Application Protocol).

Протокол прикладного рівня, призначений для роботи в умовах обмежених ресурсів. Використовується для управління та контролю IoT пристроями.

Гармонізація стандартів.

Гармонізація стандартів передбачає узгодження існуючих і нових стандартів для забезпечення сумісності пристроїв і систем. Це важливо для уникнення фрагментації ринку та забезпечення можливості різним пристроям і системам ефективно взаємодіяти між собою.

1.              Міжнародна співпраця. Організації, такі як ISO (International Organization for Standardization), ITU (International Telecommunication Union) та IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), активно працюють над створенням та гармонізацією стандартів для IoT.

2.              Консорціуми. Окрім міжнародних організацій, існують різні консорціуми, такі як IoT World Forum та Industrial Internet Consortium, які об'єднують виробників, дослідників та урядові органи для координації зусиль у стандартизації IoT.

Метрики та вимірювання атрибутів IoT.

Вимірювання та оцінка ефективності IoT систем здійснюється через визначення та аналіз відповідних метрик. Ці метрики допомагають оцінити продуктивність, безпеку, енергоефективність та інші ключові атрибути IoT систем.

1.              Продуктивність.

Затримка (Latency): Час, що проходить від моменту відправлення даних до їх отримання. Важлива метрика для реальних систем, де важлива швидка реакція.

Пропускна здатність (Throughput): Обсяг даних, що передаються за одиницю часу. Визначає, наскільки швидко система може обробляти інформацію.

2.              Енергоефективність:

Споживання енергії (Energy Consumption): Кількість енергії, що використовується пристроями для виконання операцій. Критично важлива для пристроїв, що працюють на батареях.

Час роботи від батареї (Battery Life): Тривалість роботи пристрою на одному заряді батареї.

3.              Безпека:

Аналіз ризиків (Risk Assessment): Визначення потенційних загроз та вразливостей системи.

Шифрування даних (Data Encryption): Оцінка ефективності методів шифрування даних, що передаються через IoT мережу.

4.              Надійність:

Середній час безвідмовної роботи (MTBF): Показник, що визначає середній час роботи пристрою без збоїв.

Відмовостійкість (Fault Tolerance): Здатність системи продовжувати функціонувати навіть при виникненні збоїв або пошкоджень.

Домени Інтернету речей.

IoT охоплює різноманітні домени, кожен з яких має свої специфічні вимоги, стандарти та виклики:

·       Промисловий IoT (IIoT). Використовується для моніторингу та управління виробничими процесами, обладнанням, та інфраструктурою на виробництві. Основні вимоги включають високу надійність, безпеку та здатність до роботи в умовах жорстких середовищ.

·       Розумний будинок (Smart Home). Включає пристрої для автоматизації управління освітленням, клімат-контролем, безпекою та іншими аспектами домашнього господарства. Вимоги тут включають зручність використання, енергоефективність та сумісність між пристроями.

·       Розумне місто (Smart City). Орієнтований на використання IoT для покращення міської інфраструктури, включаючи транспорт, енергетику, управління відходами та громадську безпеку. Важливі аспекти включають масштабованість, інтеграцію різних систем і безпеку даних.

·       Медицина та охорона здоров'я (IoT in Healthcare). Включає носимі пристрої, моніторинг пацієнтів у реальному часі та віддалені медичні послуги. Основні вимоги включають високу надійність, конфіденційність даних та інтеграцію з існуючими медичними системами.

·       Транспорт та логістика (IoT in Transportation and Logistics). Включає системи для моніторингу транспортних засобів, управління логістичними ланцюгами та оптимізації маршрутів. Вимоги включають точність даних, низьку затримку та надійність системи.

Гармонізація стандартів і розробка метрик є критичними для забезпечення ефективної та безпечної роботи IoT систем у різних доменах. Співпраця міжнародних організацій, консорціумів і виробників має важливе значення для забезпечення інтероперабельності та розвитку IoT технологій. Метрики та вимірювання атрибутів IoT допомагають оцінити продуктивність, безпеку, енергоефективність та інші ключові аспекти систем, що сприяє їх оптимізації та подальшому вдосконаленню.