Gartner назвала десять главных направлений, по которым будут развиваться технологии в области Интернета вещей (IoT) в ближайшие годы. По мнению аналитиков, эта информация должна помочь компаниям определять правильную стратегию для развития собственного бизнеса, чтобы учесть возникающие риски и эффективно вкладывать средства в техническое оснащение, выбирая наиболее подходящую архитектуру и коммуникации для возводимых решений.

Безопасность

С появлением новых устройств Интернета вещей появились и новые риски. Ответом на них стали разработки, направленные на обеспечение безопасности IoT-устройств, платформ, операционных систем, средств коммуникаций и тех систем, с которыми IoT-элементы обмениваются данными.

Создаваемые технологии призваны защищать IoT-устройства от атак, направленных на компрометацию собираемой ими информации и манипуляцию ими на физическом уровне. Новые технологии приведут к развитию средств шифрования для защиты передаваемых данных. Они помогут решать новые проблемы, которые не встречались ранее: подмена IoT-устройств на их фальшивые аналоги и проведение атак по выводу из спящего режима (denial-of-sleep) для ненужного расхода ресурсов питания.

Решение возникающих задач, связанных с обеспечением безопасности Интернета вещей, будет усложняться тем, что на многих IoT-устройствах будут установлены процессоры и ОС, сильно ограниченные с точки зрения их функциональных возможностей. Во многих случаях это крайне затруднит реализацию высокоинтеллектуальных методов защиты.

По мнению Ника Джонса, вице-президента Gartner, сегодня в области защиты Интернета вещей наблюдается нехватка опытных специалистов, а предлагаемые решения носят фрагментарный характер и используют решения от большого числа вендоров. Это будет способствовать появлению новых угроз в ближайшие пять лет. Чтобы ситуация не стала катастрофической, все IoT-устройства, предназначенные для длительной эксплуатации, должны предоставлять возможность обновления аппаратной прошивки и ПО.

Аналитика

При внедрении технологий Интернета вещей компании будут выбирать различные бизнес-модели. Однако вне зависимости от их выбора главной задачей будет организация сбора информации и ее анализ. В то же время назначение систем может быть абсолютно разным. Они могут внедряться для оценки потребительского спроса, предоставления определенных услуг, повышения качества выпускаемой продукции, выявления признаков тех или иных бизнес-ситуаций и реализации определенной реакции на их возникновение.

Развитие Интернета вещей приведет к созданию новых методик анализа. Уже сегодня имеются примеры новых инструментов и алгоритмов, направленных на исследование собираемых данных. Объемы накапливаемой информации будут неуклонно расти, по мнению аналитиков, вплоть до 2021 г. Разнообразие IoT-устройств будет также нарастать. Поэтому помимо уже существующих направлений аналитики появятся новые, что станет ответом на перечисленные условия.

Управление устройствами

Многие IoT-изделия имеют длительный период автономной работы. Это потребует от разработчиков уделить пристальное внимание развитию систем управления и мониторинга. Такие системы будут отслеживать нормальную работу устройств, поддерживать установку обновлений для прошивки и приложений, обеспечат проведение диагностики, анализ сбоев, сбор отчетов, управление параметрами физического состояния, например, местоположения. Новые системы управления должны будут обеспечить адекватную реакцию на инциденты с IoT-устройствами, чтобы обеспечить безопасность их работы.

Главной проблемой в развитии систем управления Интернета вещей станет масштаб решаемых задач. Им придется контролировать одновременно тысячи или даже миллионы IoT-устройств.

Энергоэффективные сети обмена данными короткого радиуса действия

IoT-устройства будут подключаться через беспроводные сети. При выборе оптимального варианта подключения придется искать баланс, учитывающий многочисленные требования, многие из которых противоречат друг другу: дальность действия устройства, время его автономной работы, полоса пропускания, плотность размещения устройств, удельные и эксплуатационные расходы.

До 2025 г. приоритетным выбором для подключения IoT-устройств будут оставаться беспроводные сети короткого радиуса действия высокой энергоэффективности — территориальные беспроводные сети будут использоваться как запасной вариант. Однако в каждом конкретном случае окончательный выбор будет делаться на основании компромисса между коммерческими и техническими достоинствами. Поэтому на рынке будут параллельно представлены оба варианта подключения — сети короткого радиуса действия и территориальные сети. На окончательный выбор помимо технологии подключения будет также влиять набор используемых приложений и наличие существующих экосистем различных вендоров.

Энергоэффективные территориальные сети для передачи данных

Привычные сотовые сети не смогут обеспечить требуемый уровень технического оснащения Интернета вещей, если принять во внимание задачу обеспечения невысоких эксплуатационных затрат для работы приложений. С другой стороны, разработчикам потребуется обеспечить в своих решениях соблюдение самых разнообразных требований: значительный территориальный охват; доступность при использовании сравнительно узкого частотного диапазона; продолжительное время автономной работы; низкие затраты на производство IoT-изделий и их эксплуатацию; высокая плотность размещения.

Для решения этих задач потребуется возводить энергоэффективные территориальные сети передачи данных, собираемых с многочисленных IoT-устройств в масштабах страны. Разработчикам потребуется обеспечить скорость доставки данных в диапазоне от несколько сотен бит/с до нескольких десятков кбит/с. Одновременно потребуется обеспечить выполнение и других требований: время автономной работы IoT-устройств от батарей может достигать 10 лет; стоимость изготовления абонентского устройства не должна превышать 5 долл.; количество поддерживаемых устройств, подключаемых к базовой станции, может исчисляться сотнями тысяч.

Первые примеры возведенных территориальных сетей повышенной эффективности (LPWAN) будут выстроены на базе проприетарных технологий. Однако в дальней перспективе победят стандарты, которые сейчас находятся в разработке, например, Narrowband IoT (NB-IoT).

Процессоры для IoT-устройств

Выбор процессора и архитектуры для Интернета вещей во многом задает перечень функций, которыми будет обладать выстроенное решение: доступные средства защиты и шифрования, энергоэффективность, совместимость с определенными ОС, возможность обновления прошивки, допустимость использования встраиваемых агентов управления.

При разработке таких аппаратных систем потребуется отыскивать непростой компромисс между набором получаемых функций, затратами на производство, стоимостью ПО, допустимостью его обновления и пр. С другой стороны, подбор подходящего процессора для реализации того или иного прикладного решения будет требовать глубоких технических знаний в этой области.

Операционные системы для IoT-устройств

Широко распространенные ОС, такие как Windows и iOS, не удастся применять для Интернета вещей в силу отсутствия у них ряда принципиальных свойств, которые не были заложены на стадии их проектирования. В частности, эти традиционные системы потребляют слишком много энергии, требуют применения быстродействующих процессоров, не обладают рядом существенных для Интернета вещей функций, таких как обработка в реальном времени с предоставлением гарантированной максимальной задержки отклика. Кроме того, популярные настольные системы требуют слишком много оперативной памяти, для которой невозможно найти место для размещения в миниатюрных IoT-изделиях.

Вполне возможно, что существующие сегодня ОС не будут поддерживать те процессоры, которые будут созданы для IoT-устройств. Поэтому в последнее время наблюдается запуск многочисленных разработок, целью которых является создание специализированных ОС для IoT-устройств, удовлетворяющих их аппаратным возможностям и наделенных необходимым набором функций, ожидаемых от Интернета вещей.

Обработка потока событий

Задача большинства IoT-устройств состоит в том, чтобы собирать данные и отправлять их на обработку в облако. При этом многие задачи требуют, чтобы анализ полученных данных был выполнен в реальном времени. Сложность заключается в том, что отдельные приложения Интернета вещей могут оказаться крайне интенсивным источником генерации данных. Даже при вполне обычных условиях работы количество генерируемых событий может исчисляться десятками тысяч в секунду. Если же IoT-устройства связаны с работой телекоммуникационных систем или обработкой телеметрии, то каждую секунду может генерироваться несколько миллионов событий.

Для построения систем, отвечающих таким высоким требованиям, стали появляться вычислительные платформы, использующие технологии распределенной обработки потоков данных (distributed stream computing platforms, DSCP). Как правило, они представляют собой специальные архитектурные решения, обеспечивающие расчет аналитики в реальном времени и идентификацию трендов путем проведения параллельных вычислений.

Платформы Интернета вещей

Платформы создаются для того, чтобы объединять разрозненные инфраструктурные элементы, предоставляя в итоге самостоятельный продукт. Для построения таких платформ используются всевозможные службы, которые условно можно разделить на три категории: 1) функции для низкоуровневого управления устройствами и поддержки ими выполнения различных операций, например, реализации коммуникационного обмена данными, мониторинга работы и управления устройством, обеспечения безопасности, обновления прошивок; 2) сбор данных, генерируемых IoT-устройствами, их преобразование и управление ими; 3) приложения для Интернета вещей, в том числе реализация алгоритмов для событийного управления, прикладное программирование, визуализация, аналитика, создание адаптеров к корпоративным системам.

Стандарты и экосистемы

Хотя формирование стандартов и выстраивание экосистем не совсем правильно относить к разработке технологий, их элементы проявляются при создании интерфейсов прикладного программирования (API). В результате развития Интернета вещей появятся многочисленные API, позволяющие разнородным IoT-устройствам работать совместно, обмениваясь потоками данных между собой.

Параллельно будут возникать разнообразные бизнес-модели, связанные с активным использованием потоков данных между физическими устройствами и организациями.

По оценкам Gartner, в ближайшее время можно ожидать появление многочисленных экосистем класса Интернет вещей. Между ними развернется жесткое соперничество. Они будут соревноваться между собой как с точки зрения коммерческой привлекательности, так и по своему техническому совершенству. Наиболее сильная конкуренция, по мнению Gartner, развернется в таких областях, как «умный» дом, «умный» город, здравоохранение.

В этих условиях разработчикам придется прорабатывать свои прикладные системы Интернета вещей в разных вариантах под разные экосистемы или стандарты. Созданные ими продукты не будут вечными. Их потребуется обновлять в течение жизненного цикла по мере появления новых версий стандартов и внедрения новых API.

Версия для печати