luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Как будут «общаться» устройства домашней электроники и почему им нужен один протокол?



Amazon Echo Look

Системы домашней автоматизации — уже будущее с объемом потенциального рынка в сотни миллиардов долларов. Но интернет вещей не может определиться с единой технологией передачи данных. Мобильность находится под угрозой из-за низких скоростей и чересчур высокого уровня энергопотребления.

Мировой рынок IoT-решений, по подсчетам PwC, может превысить $1,2 трлн к 2020 году. Объем российского рынка пока сравнительно небольшой по меркам других стран и в 2020 году., по различным прогнозам, составит от $4 млрд до $9 млрд. Разброс оценок рынка зависит от того, кем осуществляется расчет и какие сегменты учитываются в структуре рынка. Наиболее важным результатом является не объем самого рынка IoT-технологий, а мультипликативный эффект, который эти технологии окажут на отрасли экономики за счет повышения производительности труда и сокращения затрат. Люди используют новейшие технологии с целью экономии времени и денег. Мобильность сегодня – на вес золота, поэтому человек делает выбор в пользу удаленного управления счетами, автомобилем, офисом, домом, квартирой. Заказ билетов на самолет через смартфон, дистанционный запуск двигателя автомобиля, онлайн-запись к врачу, оплата государственных пошлин и другие внедряемые сервисы дают абсолютно новое качество жизни.

Сфера домашней автоматизации также не стоит на месте: «умные» розетки включаются и выключаются с помощью смартфона из любой точки мира где есть интернет. Некоторые компании, например, Samsung, уже сейчас готовятся запустить для широкого использования холодильники с выходом в интернет и сенсорным экраном. На панели в 21,5 дюйм можно вести список покупок, увидеть рецепты или скачать их в Интернете, а утром посмотреть погоду, пробки и прочие новости. Не в новинку теперь и голосовой помощник. Титаны IT индустрии Google и Amazon уже презентовали на суд широкой общественности Google Home и Alexa. Представленные в виде колонок, помощники реагируют на обширный диапазон голосовых команд, и могут исполнять роль хаба для управления системами домашней автоматизации в том числе. Новый уровень комфорта, удобство в использовании и скорость, с которой решаются поставленные задачи, доступность — вот, что является ключевыми и приоритетными направлениями развития Internet of Things («Интернет вещей», IoT).

Стоит отметить, что несмотря на бурное развитие технологий и повсеместное покрытие высокоскоростными сетями, все еще очень мало домов оснащено умными устройствами. Уместным будет спросить, почему? Главная причина, на которую стоит обратить внимание – отсутствие унификации и единой стандартизации в области IoT. На сегодняшний день не существует единой платформы и инфраструктуры для поддержки всех устройств домашней автоматизации. На данный момент беспроводные сети представлены множеством технологий, каждая из которых обладает теми или иными преимуществами. Все использующиеся ныне в системах домашней автоматизации протоколы или создавались для иных целей (Wi-Fi для высокоскоростной передачи данных), или же успели безнадежно устареть (Wireless RF).

Но ни одна из сетей не может полностью удовлетворить все запросы разработчиков и потребителей. У каждой из них присутствует как ряд плюсов, так и минусов. Поэтому все еще отсутствует повсеместное универсальное решение. В результате, наблюдается высокая степень фрагментации рынка IoT.

На сегодняшний день самыми распространенными являются протоколы:

* Wi-Fi
* Bluetooth Low Energy
* Z-Wave
* ZigBee
* Wireless RF

Каждый из протоколов решает определенные проблемы в сфере домашней автоматизации, обладает разной степенью защиты, предусматривает различную скорость передачи данных и, конечно же, соответствует различным стандартам энергопотребления. Между тем, проблема энергопотребления – вопрос ключевой, особенно для устройств, работающих от батареек, например, датчик дыма или движения.

Wi-Fi, один из самых популярных и известных на данный момент, отличается широкой совместимостью оборудования при стоимости чипа от 1$. Однако, высокий уровень энергопотребления главный его минус. Устройства, использующие Wi-Fi в качестве протокола передачи данных, нуждаются в частой замене источника питания, чем провоцируют лишние расходы и неудобства.

BLE, он же Bluetooth Low Energy, отличающийся и высокой скоростью, и надежностью, мог бы выступить конкурентом для перечисленных выше протоколов, но на данный момент функциональность его ограничена весьма короткими расстояниями — до 10 метров. Это существенно препятствует продвижению BLE на рынке «Интернета вещей».

Устройства, работающие на протоколах ZigBee, Z-Wave и Wireless RF не имеют доступа в Интернет напрямую. Для получения данных с этих устройств и управления ими необходимо дополнительное устройство – хаб, который подключается к сети Интернет.

ZigBee и Z-Wave славятся своим низким уровнем энергопотребления. Устройства, подключаемые таким образом, имеют также режим «сна», что позволяет существенно снизить энергопотребление. Однако, и эти протоколы имеют ряд существенных недостатков. Z-Wave, несмотря на стандартизацию на протокольном уровне, в разных странах имеет разные частоты. А самый главный минус — цена чипа (около 7$) и его моральное устаревание. Например, для реализации простейшего шифрования необходимы дополнительные затраты, так как мощности Z-Wave чипа не хватает.

Чипы Zigbee дешевле Z-Wave (около $3). Однако, из-за отсутствия стандартизации, существует огромное количество вариантов реализации протоколов с использованием этой технологии. Поэтому ZigBee устройства разных производителей почти всегда не совместимы между собой. По сравнению с все тем же Wi-Fi, они проигрывают на иных фронтах: ZigBee не способен потягаться в скорости передачи данных, а Z-Wave, при подключении более, чем 30 устройств, становится чересчур дорогим удовольствием.

Wireless RF при цене в $0,1 за устройство отличается ультранизким потреблением энергии, имеет диапазон действия до 100 метров. Однако, дальность действия и сила радиосигнала сильно зависит от наличия препятствий и строительных материалов, из которых они изготовлены. Данная технология значительно проигрывает соперникам в скорости передачи данных и в обеспечении безопасности. Еще один минус отсутствие стандартизации. Каждый разработчик может создавать свой стек протоколов взаимодействия между устройствами радиосети.

Для передачи небольшого количества данных на большие расстояния существуют технологии LoRa и NB-IOT. Они оба подразумевают низкое потребление энергии. LoRa, в свою очередь, активно внедряется для снятия показаний счетчиков, но имеет главный минус: требует наличие сетей покрытия, аналогичных сотовой связи. Для их создания потребуются огромные инвестиции. NB-IOT уже использует в качестве каналов передачи данных существующую сеть сотовой связи, однако все еще остается на стадии внедрения. Мегафон обещает запустить сеть в эксплуатацию в 2017 году.

Пока флагманы IT-индустрии разрабатывают свои платформы, предпринимаются также попытки создания протокола, независимого от производителя. В этом направлении дальше всех продвинулись IBM с MQTT. Впрочем, и там отсутствует стандартизированный канал о получении описания об устройствах, таких как единицы измерения, расположение/комната, функциональная группа (жалюзи или свет).

Что остается в сухом остатке? При всем многообразии стандартов беспроводных сетей, Интернет вещей не может определиться с единой технологией передачи данных. Мобильность находится под угрозой из-за низких скоростей и/или чересчур высокого уровня энергопотребления.

Что же насчет решения? Уже сейчас готовятся альтернативы. Самые крупные и перспективные, на мой взгляд, - у Wi-Fi HaLow и Bluetooth 5.0.

Wi-Fi HaLow, в сущности, нацелен на то, чтобы усовершенствовать уже известный нам беспроводной протокол Wi-Fi, решив, наконец, проблему энергопотребления. Диапазон подключения расширится, затраты энергии существенно снизятся — кажется, Wi-Fi Alliance готовят настоящий переворот в сфере IoT — ожидаем с нетерпением.

Bluetooth 5.0, как и Wi-Fi HaLow, обещает улучшить уже существующее — расширить радиус сигнала практически в четыре раза, что позволит охватить целый дом или же этаж здания. Стоит отметить, что у Bluetooth и Wi-Fi заведомо имеется преимущество перед остальными конкурентами, ведь данные стандарты присутствует в большинстве мобильных устройств, в отличие от таких альтернатив как ZigBee и Z-Wave. Новые технологии обещают всколыхнуть рынок Интернета Вещей уже в этом году.

Еще большие «разброд и шатание» наблюдаются среди протоколов взаимодействия, поскольку каждый из производителей устройств домашней автоматизации изобретает для своей системы свой «велосипед» — платформу, используемую для объединения всех устройств.

Протокол Weave, находящийся в активной разработке Google, в перспективе — библиотека определений и команд, которые будут использоваться на поддерживаемых устройствах. Это общий язык для всех устройств Интернета вещей, и разработчики смогут добавлять свои термины в язык. Совершенно точно, что Google хочет сделать его стандартом для всей индустрии. Однако, даже Weave не может считаться панацеей от всех проблем. Да и, думается, у Apple найдется, чем ответить на выпады конкурента.

Платформа HomeKit от Apple – крайне успешный шаг, позволивший корпорации, не выпуская собственные «умные» устройства, стать подспорьем для сторонних разработчиков. Являясь одним из флагманов в сфере высоких технологий, Apple предложили стандарт, который позволит устройствам разных производителей взаимодействовать друг с другом. Обязательная сертификация MFI призвана повысить качество индустрии в целом, а также помочь потребителю в выборе умных устройств для использования. Еще одним неизменным плюсом платформы HomeKit является возможность голосового управления с помощью Siri. Не обошлось и без минусов. Пожалуй, самый значительный из них — отсутствие поддержки пользователей Android, а это значит — вынужденное игнорирование около 80% от рынка мобильных устройств. Сертификация MFI настолько сложна, что на данный момент ее прошли только несколько десятков производителей: крайне малый показатель для мирового рынка. И это при условии того, что технология была анонсирована в 2014 году.

IoT-рынок остается на сегодняшний день одним из самых перспективных. Согласно данным экспертов, в год рост на разных географических рынках превысит 15-20%. Каждое третье домохозяйство в Европе сейчас охотно использует системы домашней автоматизации. В России, при похожем сценарии развития IoT, подобная картина будет наблюдаться через 4-5 лет, особенно при условии постоянного удорожания энергоресурсов.

Уже в 2018 году количество умных устройств превысит общее количество мобильных телефонов. Революции на рынке IoT и переходу к принципиально новому этапу развития активно способствует развитие сетей пятого поколения, которые позволят значительно снизить затраты на энергопотребление и увеличить количество подключаемых устройств. Аналитики Ericsson предполагают, что 5G получит широкое распространение уже в 2021 году и своим появлением навсегда изменит рынок умных устройств.
Со слов Римма Куреши, старшего вице-президента и директора по развитию компании Ericsson: «Развитие интернета вещей ускоряется по мере падения цен на устройства и возникновения новых инновационных приложений. Коммерческое развертывание сетей стандарта 5G планируется осуществлять с 2020 года. Это обеспечит дополнительные возможности, которые критически важны для сценариев реализации Internet of Things».


IDC ожидает роста мирового рынка Интернета вещей до $1,5 трлн в 2020 году. При этом, для Китая, где Internet of Things имеет политическую и финансовую поддержку государства как стратегическая отрасль промышленности, — рынок в тот же период вырастет до $320 млрд. Одни только закупки оборудования и услуг, связанных с IoT технологиями, в производственном секторе Китая к 2020 году вырастут до $127,5 млрд, увеличиваясь ежегодно в среднем на 14,7%. Основные расходы (около 60%) будут приходиться на долю ПО и услуг.

Наступление эры Internet of Things подстегивает всех производителей электроники и сопутствующих девайсов к решительным действиям. Конечно же гиганты, такие как Apple и Google, используют свое положение для того, чтобы оказать влияние на еще пока весьма и весьма гибкий рынок Интернета вещей.

Например, компания Nest Labs, возглавляемая бывшим сотрудником Apple Тони Фаделлом, стала второй дорогостоящей покупкой Google, уступая только лишь приобретенной в 2012-м году Motorola Mobility. Nest некоторое время работали над созданием собственного протокола Weave, из которого затем вырос Google Thread — еще один беспроводной протокол передачи данных. Несмотря на то, что Thread позволяет объединить в одну ячеистую сеть более 250 устройств и добавлять, и удалять их безо всякого ущерба для системы, этот протокол имеет ряд недостатков. Главный из них — устройства, поддерживающие Thread, пусть и будут совместимы, но не смогут взаимодействовать друг с другом. Все вновь упирается в отсутствие единых правил и стандартов.

Проблемы унификации и стандартизации все еще остаются краеугольным камнем для всех областей, связанных с компьютерными и мобильными технологиями. Реализация концепции «умного дома» сопряжена с проблемами исполнения сразу нескольких критичных требований. Идеальная система домашней автоматизации должна включать в себя широкую номенклатуру исполнительных устройств (вкупе с их стандартизацией согласно единым требованиям), высокую степень защиты протоколов передачи данных, низкие затраты, связанные с энергопотреблением. Объединить все это вместе с широкими возможностями настройки системы, пока что все еще представляет определенные трудности. Рынок Интернета вещей сталкивается с привычной для любых подобных рынков дилеммой — выбор поистине огромен, каждый производитель старается вложиться в собственные разработки по максимуму, вместо того, чтобы работать по единому унифицированному стандарту. Многообразие протоколов, как и передачи данных, так и, тем более, взаимодействия, тормозит перспективность развития IoT. Однако, заглядывая в совсем недалекое будущее, мы склонны отметить то, что ставку стоит сделать на усовершенствованные технологии Wi-Fi и Bluetooth.

Говоря о развитии российского рынка Интернета вещей, мы видим большие перспективы. Два важнейших конкурентных преимущества IoT-технологий: доступность для массового рынка (B2C) и широкое применение на потребительском рынке, в бизнесе и производстве.

Tags: технологии
Subscribe

Posts from This Journal “технологии” Tag

promo luckyea77 july 4, 2016 11:42 2
Buy for 10 tokens
Публикую рейтинги форекс-компаний по таким параметрам, как суммарные капиталы инвесторов, суммарные капиталы управляющих и суммарные доходы ПАММ-счетов за все время по 20 самым крупным ПАММ-счетам. Капитал инвесторов (КИ) 1. PrivateFX - 11 636 000 $ 2. Альфа-Форекс - 7 007 000 $ 3. Alpari…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments