IoT | 2. 10. 2017

Co to je IoT?

Internet of Things (IoT) = „Internet věcí“ je téma, které se přemílá již drahnou řádku let. Bohužel velmi často jen ve velmi mlhavých obrysech, že jde například o internet pro stroje nebo, že jde o závan brzké sci-fi budoucnosti, kdy mezi sebou budou všechna zařízení komunikovat a kávovar bude „vědět“, že se jeho majitel vrací domů a připraví mu jeho oblíbenou kávu a domluví se s osvětlením domácnosti na navození příjemné atmosféry. Nyní omezíme tyto poutavé scénáře a podíváme se na technické aspekty IoT a toho co znamená, kde vývoj IoT nyní je, co nás čeká a proč je to tak velké téma.

Obr. 1 Zdroj Oracle Corporation

Jistě jste si všimli, že okolo nás začalo postupně existovat více a více zařízení komunikujících po síti. Nejprve šlo o zařízení připojená na kabelový Ethernet, jako třeba laboratorní přístroje, jednoduché senzory nebo jednoúčelové vzdálené ovládací prvky. Poté následovala doba bezdrátová, kde se vyskytovala zařízení připojující se pomocí Bluetooth na Gateway (dedikovaná zařízení nebo třeba smartphone), která byla připojena do internetu. Toto řešení je vhodné pro pokrytí malé oblasti, jako je třeba domácnost, větším počtem zařízení. S lepší dostupností WiFi nebo GSM modulů je již běžnější, že se zařízení připojuje do sítě přímo bez specializované Gateway a dosah se tím omezuje pouze na dostupnost pokrytí WiFi nebo GSM sítě. Tato řešení ale naráží na energetickou náročnost (obtížně použitelné u bateriově napájených zařízení) a další komplikace plynoucí z faktu, že tyto sítě mají jiné určení, pro které byly i konstruovány.

Současné pojetí IoT je vlastně pokus vytvořit unifikovaný ekosystém, který pomocí specializované bezdrátové sítě umožní energeticky efektivní komunikaci ve velké oblasti. Jako vhodný příměr se mi jeví srovnání k pokrytí mobilní sítí GSM, kde existuje poskytovatel/provozovatel sítě. Do této sítě se zařízení připojí a skrz síť komunikuje. Operátor sítě dokáže komunikaci směrovat pomocí internetu i dále. Sítí existuje již několik. Liší se jak použitou komunikační technologií, ze které vychází i propustnost sítě, ale i svým pokrytím, a především finančním modelem (přenos dat je placený). Výčet všech možností by nás zde zbytečně odváděl od stručného popisu IoT, který je cílem tohoto článku. Ještě nedošlo k ustálení, nebo k favorizaci některé konkrétní technologie. Pomyslné hřiště v tomto teprve vzniká a konkrétní řešení jsou vždy přizpůsobena uvažované skupině aplikací. Stručně ale lze říci, že dochází obvykle k přenosu krátkých zpráv (typicky pouze desítky bajtů) několikrát za den. Komunikační kanál přitom nemusí být obousměrný, může existovat pouze kanál směrem od zařízení do sítě. I když existuje kanál ze sítě k zařízení, tak bývá kapacitně omezený a vzhledem k cílení na energetické úspory se přenos koná až na pokyn koncového zařízení. Typicky ve chvíli, kdy odesílá svá data. Po hardwarové stránce doporučuje každý z provozovatelů sítě konkrétní moduly pro bezproblémové fungování komunikace. Kompatibilita mezi sítěmi je omezená, až neexistující. Pro větší datové přenosy (jako třeba video monitoring) se zatím předpokládá využití běžného internetu, protože tam, kde jsou velké zdroje dat obvykle nejde o fungování zařízení na baterie. IoT tedy není určeno typem komunikace, ale pro IoT vznikají nové možnosti komunikace.

Tím ale IoT nekončí. Je potřeba si představit, že komunikujících zařízení se očekává obrovský počet (desítky miliard). Jakkoliv zanedbatelná datová zpráva násobená miliardou je i v dnešní době řádným výpočetním problémem. V IoT se mají scházet informace z různých systémů, jak od jednoduchých teplotních senzorů, tak třeba od monitorovacích kamer a IoT má generovat společné výsledky z těchto rozličných zdrojů. Z toho plyne, že další vrstvou IoT jsou serverové farmy/cloudy, které ukládají a analyzují veškerá data tak, aby z nich mohly být vyvozeny patřičné závěry (regulace napájecí sítě, diagnostika a servis strojů a infrastruktury). Zde již nastupují do hry typičtí IT giganti jako Google, Microsoft, IBM, Oracle ale i mnoho menších hráčů. Cílem je akumulovat data z velkého množství různých zdrojů (archivace, API pro komunikaci), poskytnout jejich intenzivní zpracování (validace, analýzy, automatizované akce) a unifikovaný přístup k výsledkům (vizualizace, API pro monitoring).

Finálním stavem IoT mají být systémy interagující mezi sebou právě na úrovní vzájemné komunikace mezi cloudy (více systémů mezi sebou sdílí a vyhodnocuje informace), kde jde opět teprve o vznikající možnost. Očekává se přitom i předvídání budoucích stavů na principu big dat – předvídání poruch, předvídání využití služeb apod. Konkrétně odhady spotřeb energií na vytápění nebo detekce poruch energetických systémů. Až ve finální fázi se možná projeví tyto efekty přímo pro koncové uživatele v podobě inteligentních spotřebičů, ale spíše půjde jen o raritu.

Čím se IoT komplikuje

Jak jsme již uvedli, současnou komplikací je neexistence společných standardů. Sítě i cloudy pro IoT vznikají podle aktuálních potřeb a často jde o proprietární řešení, které komplikuje existenci systémů na různých kontinentech a konverzi dat mezi jednotlivými poskytovateli.

Poskytovatelé sítí i cloudů se přitom v současné úvodní fázi orientují logicky na velké hráče a budují svá řešení podle jejich potřeb. Je to nutné kvůli získání financí na klíčové investice. Lze předpokládat, že po ustálení stavu a „rozebrání“ trhu přijde jako obvykle řada na menší a menší zákazníky, což si vyžádá přizpůsobení nabídky i technických řešení.

Další, a nyní technickou, komplikací je očekávaná rozsáhlost IoT systémů a s ní spojený management – registrace a identifikace nových zařízení, výměny porouchaných zařízení, aktualizace jejich nastavení a firmware atd. Tento management si také hledá svou cestu.

Proč je okolo IoT takový povyk

Proč se IoT skloňuje denně v tolika článcích a zprávách? Všechny ty miliardy zařízení bude někdo muset navrhnout, vyrobit, prodat a pak také provozovat. To vše generuje nejen primární obraty, ale i sekundární požadavky na vývojové, vizualizační, zálohovací a další nástroje.

Stačí si uvědomit i množství nově poskytovaných služeb, které jsou pro IoT potřeba – vše okolo zmíněného poskytování síťové konektivity, cloudových služeb, ale i zabezpečení a výzkum. K tomu i potřebná školení, certifikace a poradenství. Jde o nový segment trhu, který vzniká a matadoři poučení z expanze dříve neexistujících trhů jako byly osobní počítače nebo mobilní telefony chtějí být u toho, aby si na tomto novém území vydobyli své postavení.

Současný stav IoT

Shrnuto, IoT lze nyní považovat za vznikající ekosystém komunikace a zpracování dat z velkého množství koncových zařízení, kde se předpokládá, že většina bude tvořena zařízeními na úrovni jednoduchých bezdrátově komunikujících senzorů s přísnými nároky na energeticky úsporné fungování.

Po světě vznikají komunikační sítě s tímto zaměřením, které rostou co do svého pokrytí. Zařízení lze k těmto sítím připojit jednoduše zaintegrováním doporučeného komunikačního modulu. Chybějící standardy ale znemožňují vzájemnou interoperabilitu zařízení v různých sítích.

Velké objemy dat pocházející z těchto zařízení se zpracovávají v cloudových systémech (serverové farmy), které se starají o výpočetně náročné vyhodnocení dat a vyhodnocují reakce na získaná data, případně se starají o vizualizaci těchto dat. Standardizace této části IoT je opět v počátcích a na trhu jsou především proprietární řešení jednotlivých poskytovatelů služeb.

Potenciál skrývající se v IoT je velký a stejně jako u dřívějších nových „technologií“ lze těžko odhadovat, kam nás rozšíření IoT systémů přivede. Je ale jasné, že jejich plné využití nastane až ve chvíli, kdy bude zajištěno snadné propojování více systémů mezi sebou. IoT bublina vzniká především nesprávnými interpretacemi toho, co mají IoT systémy přinášet koncovým zákazníkům, ale celkový význam „vzájemně“ komunikujících zařízení je bez diskuze.

Redakce