Согласно прогнозам Forrester Research, опубликованным в отчете 'Predictions 2021: Internet Of Things', огромное количество различных технологий подключения, доступное устройствам Интернета вещей, обещает создать уже в следующем году настоящий хаос в корпоративных сетях.

Поскольку единого варианта на все случаи жизни не существует, компаниям придется одновременно рассматривать проприетарные опции с низким энергопотреблением Zigbee, нелицензируемые стандарты (например, Bluetooth), а также публичные и частные разновидности 5G, Wi-Fi и даже спутниковой связи.

В 2021 году темпы развертывания сетей 5G и Wi-Fi существенно замедлятся в силу разобщенности рынка сетей Интернета вещей. Часть затрат перейдет в спутниковый и другие сегменты, доля которых в следующем году, по мнению аналитиков Forrester, вырастет на 20%.

Большая часть растущего интереса, который непосредственно коррелируется с использованием и продажами, связана с рынком систем здравоохранения, поскольку распространение COVID-19 привело к значительному увеличению инвестиций в технологии и дистанционное медицинское обслуживание. Благодаря пандемии актуальность носимых устройств и дистанционных датчиков для оценки состояния здоровья пациентов в домашних условиях заметно возросла. Потребительский интерес растет благодаря фактору удобства, а страховщики рады получить дополнительные данные о своих пациентах и оценке состояния их здоровья.

Хотя общее использование офисного пространства продолжает оставаться на исторически низком уровне, компании, которые планируют вернуться в офисы в случае снижения заболеваемости COVID-19, могут внедрить у себя множество приложений Интернета вещей для обеспечения безопасности сотрудников и повышения эффективности их труда. В качестве потенциальных вариантов использования Интернета вещей в умных офисах называются интеллектуальные системы освещения, мониторинг окружающей среды, мониторинг активности с помощью датчиков и системы оптимизации использования пространства.

В 2021 году промышленное использование подключенных машин должно быть поставлено на поток. Хотя подключенное оборудование существует уже давно, в Forrester заявили, что до недавнего времени многие пользователи не слишком охотно стремились получать полноценную отдачу от подключенных устройств. И снова в ситуацию вмешался COVID-19.

«Клиенты, которые ранее требовали от производителей регулярных визитов инженеров, теперь наслаждаются удобством машин, которые самостоятельно обращаются за помощью, привлекая удаленных экспертов к ремонту без длительных простоев и дорогостоящих поездок», – указывается в отчете.

По мнению аналитиков Forrester, как только базовые подключения получат повсеместное распространение, на сцену выйдут более продвинутые модели Промышленного интернета, предназначенные для прогнозной поддержки и ведения бизнеса и опирающиеся на облачные сервисы.

С другими прогнозами Forrester на 2021 год можно бесплатно ознакомиться здесь .

Технология Bluetooth готова поддерживать образование ячеистых сетей (mesh networking), и, что особенно радует, новое оборудование для этого, возможно, и не потребуется.

Ячеистые сети упростят подключение датчиков к промышленным объектам, создание умных домов и построение автоматизированных сетей. Вместо того чтобы тратить лишнюю энергию на поддержку удаленных шлюзов, устройства будут «нашептывать» все необходимое своим соседям, инициируя ретрансляцию сообщений с их помощью.

Таким образом, появляется новый способ подключения устройств к Интернету вещей. «Если в здании имеется, например, ячеистая сеть для управления освещением, устройства могут использовать ее в качестве беспроводной инфраструктуры для других приложений, включая отслеживание ресурсов и поиск маршрутов», – указал Мартин Вули, менеджер технических программ из некоммерческой организации Bluetooth SIG, ответственной за развитие стандарта Bluetooth.

Bluetooth рассматривает ячеистые сети как еще одну сетевую топологию, построенную на основе Bluetooth Low Energy, поэтому, если у вас имеются устройства с поддержкой этой технологии, то для подключения, скорее всего, достаточно будет лишь обновить программное обеспечение. Это относится в том числе и к смартфонам с планшетами: если они поддерживают Bluetooth LE, потребуется лишь запустить соответствующее приложение.

Теоретически стартовым выстрелом к гонке производителей совместимых устройств должна стать публикация первой версии стандарта ячеистой сети Bluetooth, но на практике эта гонка уже началась.

Отрасль уже знакома с предварительными требованиями спецификаций. Рабочая группа, занимавшаяся их проектированием, объединяет почти 120 компаний, тогда как типичная рабочая группа Bluetooth SIG обычно включает лишь 10-20 компаний.

Соответствующие тестирования уже прошли. «Мы не завершаем работу над спецификациями, пока не проведем необходимых испытаний, – пояснил Вули. – Нами выполнено уже 15 тестовых мероприятий, охватывающих все спецификации в полной мере. Аппаратные модули с поддержкой ячеистого стека Bluetooth появятся в ближайшие месяцы. Поставщики могут, конечно, попытаться заработать еще и за счет дополнительного программного обеспечения, но мне пока неизвестно о патентных лицензиях, которые нужны были бы для доступа к новым функциям».

Следует отметить, что не все узлы в ячеистой сети Bluetooth одинаковы. Некоторые (например, контроллеры осветительного оборудования) потребляют довольно много энергии, другие же (выключатели света, датчики температуры) работают от батареи на протяжении многих лет. Спецификации предусматривают два способа экономии электроэнергии.

Первый — это модель «публикация и подписка» для отправки сообщений. Выключателям света на кухне, к примеру, не нужно расходовать энергию на поддержание списка адресов устройств, которые будут включаться и выключаться. Достаточно лишь сообщения о «включении», которое должно привлечь внимание кухонных источников света. Сообщение транслируется по ячеистой сети, и устройства в зависимости от своей подписки сами решают, нужно ли на него реагировать.

Другой способ базируется на устройствах, ограничивающих энергопотребление, так называемых друзьях. Так, датчикам температуры не требуется отправлять регулярные результаты измерений, они информируют лишь о выходе температуры за пределы заданного диапазона. Это позволяет экономить энергию при передаче, а датчики выдают лишь сигналы о редких исключениях. Постоянное прослушивание сообщений позволяет быстро приводить температуру в норму. Определяя устройство с достаточной мощностью в качестве «друга», подобные датчики должны включать свой радиоприемник лишь раз в день (или с согласованными интервалами). В эти моменты их «друг» передает все сообщения, накопленные во время нахождения устройств в автономном состоянии. Это напоминает переадресацию почты.

Процесс выбора ячеистой сети, к которой следует присоединиться, или устройств, которые будут выполнять роль друзей, немного сложнее, чем подключение друг к другу двух устройств Bluetooth при установлении двухточечного соединения.

Такой процесс, получивший название инициализации, потребует приложения, работающего на смартфоне, планшете или компьютере с поддержкой Bluetooth. Новые устройства ячеистых сетей, будь то лампочки, промышленные датчики или камеры безопасности, будут поставляться в неинициализированном виде и для их присоединения к сети потребуется загрузить из приложения ключи шифрования.

Ключи могут быть отозваны при помощи того же приложения, поэтому разбитую умную лампочку можно выбросить в мусорный бак, не опасаясь, что кто-то сможет восстановить ключи из этой лампочки и использовать их для получения несанкционированного доступа к сети.

Разработчики спецификаций позаботились также о том, чтобы защитить ячеистые сети Bluetooth от атак воспроизведения: гарантируется, что каждое сообщение будет иметь уникальный последовательный номер.

Спецификации предусматривают различные уровни шифрования для сетевой инфраструктуры и выполняемых в ней приложений. Это означает, что интеллектуальная сеть освещения гостиницы может направлять команды на разблокирование двери гостиничного номера, но только гостиничные смартфоны будут иметь ключи шифрования, требуемые для генерирования таких сообщений.

По словам старшего аналитика компании ABI Research Эндрю Зиньяни, поддержка ячеистых сетей поможет базовой технологии Bluetooth преодолеть ряд существующих ограничений частотного диапазона и размеров сети.

«Ячеистая сеть представляет собой новую фазу эволюции Bluetooth и станет важнейшим средством организации передачи из персональной сети в более надежные, масштабируемые и энергоэкономичные решения Интернета вещей с возможностью подключения к различным устройствам посредством электронной почты», – указал он.

С появлением пятой версии протокола беспроводной связи, которая обещает в два раза увеличить скорость обмена данными между устройствами с низким энергопотреблением, технология Bluetooth становится явно ориентирована на Интернет вещей.

Согласно заявлению Bluetooth Special Interest Group, стек Bluetooth Low Energy (BLE), в наибольшей степени выигравший от новых спецификаций Bluetooth 5, обеспечивает теперь передачу данных на скорости до 2 Мбит/с, а зона его покрытия способна охватить целый этаж здания или даже весь дом. Эти особенности должны помочь Bluetooth в дальнейшем освоении как умных домов, так и некоторых корпоративных сред.

«В настоящее время область домашнего Интернета вещей совершенно открыта, поскольку в большинстве домохозяйств еще не начали покупать подключаемые к сети термостаты и дверные замки, – указал аналитик ABI Research Эви Грингарт. – Технология Bluetooth обладает определенными преимуществами перед конкурентами, поскольку уже сейчас встроена в большинство существующих смартфонов и планшетов. Что же касается альтернатив, к которым относятся, например, ZigBee и Z-Wave, они пока не пользуются особой популярностью. Резонно предположить, что в ближайшие два-три года фактически каждый телефон будет поддерживать Bluetooth 5. А зачастую именно повсеместное распространение становится важнейшим преимуществом стандарта».

И если новый протокол будет поддерживаться телефонами, пользователи смогут управлять устройствами с Bluetooth 5 без дополнительных концентраторов.

Сейчас мы становимся свидетелями постепенного перехода от одной разновидности протокола к другой. «Классический» тип на протяжении многих лет обеспечивал связь между сотовыми телефонами и автомобилями, а также отвечал за соединение мыши с ПК. Вариант BLE потребляет меньше электроэнергии и может работать в небольших устройствах, которые питаются от батареи и способны долгое время функционировать без вмешательства со стороны человека.

«Уже сегодня по распространенности BLE превосходит 'классический' Bluetooth, – отметил директор программ Bluetooth SIG для разработчиков Стив Хегендерфер. – А большинство современных чипов поддерживают оба режима. С появлением Bluetooth 5, BLE сравняется по скорости со старыми системами, а со временем производители скорее всего начнут отдавать предпочтение версии с меньшим энергопотреблением».

Дальность действия Bluetooth 5 выросла вчетверо, и пользователям больше не нужно думать о том, что к интеллектуальным устройствам надо держаться поближе. «А домашние системы безопасности – наиболее распространенные технологии умного дома – смогут поддерживать связь с другими устройствами Bluetooth 5 в пределах всего дома», – подчеркнул аналитик Parks Associates Том Кербер.

Еще одно расширение новой версии поможет корпоративным клиентам использовать маячки Bluetooth для определения местоположения. В BLE заложена функция широковещательной рассылки устройствами информации о том, что они из себя представляют и какие операции способны выполнять. Это помогает координировать их действия с другим оборудованием. До недавнего времени размер сообщений такого рода был ограничен 31 байтом.

Теперь же он увеличился в восемь раз, упростив обмен сведениями о текущем местоположении и условиях корпоративного применения. Это относится, например, к медицинским устройствам в больницах. Концепция Google Physical Web, призванная упростить пользователям взаимодействие с объектами, базируется как раз на маячках BLE.

Впрочем, отдельные части мозаики Bluetooth еще нуждаются в заполнении.

«Увеличение дальности действия является важным улучшением, но ячеистые сети все же остаются более предпочтительными, – заметил Грингарт. – В ячеистой конфигурации, поддерживаемой конкурирующими сетями ZigBee и Thread, любое устройство подключается к тому, что находится в непосредственной близости от него. Это позволяет экономить электроэнергию и является более эффективным решением по сравнению с покрытием каждым устройством всего дома, поскольку стены и другие препятствия ослабляют сигнал, не позволяя ему достигать самых дальних точек. В настоящее время группа Bluetooth SIG работает над спецификациями для ячеистых сетей».

Потребители ждут также поддержки передачи аудиосигналов класса Hi-Fi на беспроводные телефоны. Эта задача приобретает все большую актуальность по мере того, как производители телефонов отказываются от оснащения своих аппаратов аудиовыходами. Что же касается ячеистых сетей, их поддержка предполагается, но еще не готова.

Хотя Bluetooth 5 позволяет сделать важный шаг в направлении дальнейшего развития Интернета вещей, область эта по-прежнему остается неосвоенной. И успех здесь может сопутствовать практически любому решению, включая Wi-Fi.

Устройства, соответствующие новой версии спецификаций Bluetooth, позволят увеличить радиус действия беспроводной связи и повысить ее скорость.

Новая версия Bluetooth 5 претерпела весьма существенные изменения по сравнению со спецификациями Bluetooth 4.2. По словам аналитиков The Linley Group, радиус действия связи в зоне прямой видимости теперь будет достигать 400 метров. Это означает, что пользователь сможет подключать смартфон к динамику Bluetooth, который ему даже не виден.

Окончательный вариант спецификаций будет опубликован в конце текущего или в начале следующего года.

«В типичных ситуациях Bluetooth 5 будет обеспечивать дальность действия до 120 метров, что в четыре раза превышает возможности Bluetooth 4.2, – сообщил Чак Сабин, директор по стратегии бизнеса организации Bluetooth Special Interest Group, утверждающей стандарты Bluetooth. – При этом скорость передачи данных вырастет вдвое, до 2 Мбит/с. Наш опыт показывает, что устройства, соответствующие новому стандарту, выпускаются в кратчайшие сроки после утверждения окончательных спецификаций. Так что, если спецификации Bluetooth 5 будут утверждены в конце текущего года, появления устройств можно ждать в начале следующего».

Предыдущие версии Bluetooth находили применение в аудиооборудовании, наушниках и автомобилях. Но стандарт продолжает развиваться, и сегодня он используется в устройствах Интернета вещей, продуктах для умного дома, в медицинской технике, дронах, роботах, интеллектуальных счетчиках и носимых устройствах. Bluetooth составляет конкуренцию другим беспроводным технологиям, в том числе Wi-Fi и ZigBee.

«Увеличение скорости и дальности действия, а также реализация в Bluetooth 5 функций коррекции ошибок упрощает дистанционное обновление прошивки устройств, – указал Сабин. – Особую важность это имеет для автомобилей, интеллектуальных счетчиков и медицинских устройств, размещенных внутри тела человека».

Bluetooth 5 сможет поддерживать циркулярную рассылку сообщений. Можно будет, например, инициировать передачу данных с носимого устройства на множество других устройств. Эта функция окажется весьма полезной в сфере Интернета вещей, где интеллектуальный счетчик сможет пересылать данные сразу нескольким компьютерам и прочему оборудованию.

Еще одним плюсом Bluetooth 5 станет возможность широковещательной рассылки данных, включая информацию о местоположении, URL-адреса и мультимедийные файлы. Датчики в магазине, к примеру, могли бы обеспечивать навигацию в стиле GPS к конкретным товарам. Интерфейс Bluetooth 5 будет полезен и для самодвижущихся автомобилей, которым необходимо поддерживать взаимодействие с множеством датчиков и внешних источников (в частности, со светофорами).

Устройства с последними версиями Bluetooth и Bluetooth Low-Energy можно будет обновить до стандарта Bluetooth 5, изменив их прошивку. Для всех остальных понадобятся новые чипы и контроллеры, которые уже начали разрабатываться. Спецификации Bluetooth 5 будет поддерживать, к примеру, беспроводной чип Texas Instruments CC2640.

Группа Bluetooth Special Interest Group ставит перед собой цель связать устройства, оснащенные интерфейсом Bluetooth, с Интернетом вещей. Разработанный ею набор инструментов позволит выстраивать шлюзы между беспроводными сетями короткого радиуса действия и Интернетом.

Новый набор инструментов упрощает создание шлюзов, которые принимают данные с устройств, поддерживающих Bluetooth, и пересылают их в облако по каналам Ethernet, с помощью мобильной широкополосной связи или других сетей.

Благодаря таким шлюзам медицинские устройства могли бы автоматически передавать и принимать в дистанционном режиме необходимую информацию от врачей. А умные лампочки, подключенные в зданиях к сетям Bluetooth, начнут пересылать в облачные сервисы сведения о режиме своего использования для последующего анализа.

«Набор инструментов, в состав которого входят образцы архитектуры, прошивок и драйверов, позволит разработчикам быстро создавать шлюзы такого рода», – пояснил директор Bluetooth SIG по программам для разработчиков Стив Хегендерфер.

Шлюзы можно проектировать на базе довольно дешевых устройств, например одноплатных компьютеров. Так, команда Хегендерфера построила маршрутизатор на базе компьютера Raspberry Pi 2 стоимостью 35 долл., у которого уже имеется интерфейс Bluetooth и порт Ethernet.

Архитектура шлюза предназначена для объединения данных, поступающих с разнообразных датчиков и подключенных устройств. Конечно, данные с устройств Bluetooth можно было бы собирать и с помощью поддерживающих связь с Интернетом смартфонов и планшетов, но шлюзы позволяют оперировать с гораздо более значительными масштабами. Кроме того, процесс сбора и передачи данных в этом случае требует меньшего вмешательства со стороны человека.

Первым делом новые шлюзы появятся в умных домах. Затем к ним начнут подключать промышленное оборудование. У многих маршрутизаторов и других подключенных к Интернету устройств уже имеется интерфейс Bluetooth, а установив новый набор инструментов, можно активнее применять его на практике.

Архитектура шлюзов разрабатывалась в соответствии со стратегией Bluetooth SIG, направленной на освоение пространства Интернета вещей и средств домашней автоматизации. С помощью шлюза можно увеличить протяженность маршрутов передачи данных и вывести их за пределы зоны действия Bluetooth. Очередная версия протокола Bluetooth, которую устройства начнут поддерживать в 2017 году, позволит передавать данные со скоростью 2 Мбит/с на расстояние в четыре раза больше, чем может «осилить» используемый сегодня протокол версии 4.2. Шлюзы будут работать и с существующими устройствами Bluetooth, а переход на новую версию протокола откроет перед пользователями новые возможности, в том числе и в части укрепления безопасности.

В прошлом году было отгружено около 3 млрд устройств, подключаемых к сетям Bluetooth. Согласно прогнозам аналитиков, к 2020 году в мире будет функционировать порядка 25 млрд таких устройств, а перед Bluetooth SIG по мере роста этого рынка встанут задачи совершенно иного масштаба.

Конкуренция на рынке средств, информирующих пользователя о том, что находится в непосредственной близости от него, обостряется. Недавно объединение Wi-Fi Alliance представило собственное решение Wi-Fi Aware, являющееся альтернативой технологии Bluetooth Smart, на основе которой были разработаны спецификации Apple iBeacon и Google Eddystone.

Возникает вопрос, достаточно ли конкурентоспособна технология Wi-Fi Aware для того, чтобы привлечь разработчиков маячков (beacon) и приложений, оповещающих об окружающих нас объектах?

Напомним, решения, информирующие о том, что находится поблизости, привязывают цифровой контент к местам и объектам физического мира. Технология Apple iBeacon ориентирована главным образом на приложения для смартфонов, а большинство разработчиков приложений для iBeacon ставят перед собой цель привлечь покупателей в магазины розничной торговли. Технология Google Eddystone ориентирована на создание паутины из датчиков и машин, доступ к которым осуществляется через мобильные браузеры. В обоих случаях небольшие и незаметные устройства снова и снова рассылают одни и те же короткие сообщения. Смонтировать их можно практически везде, а работать они могут годами, получая напряжение питания от крошечной батарейки размером с мелкую монету.

Рынок маячков находится пока на начальном этапе своего развития. В настоящее время в мире используется порядка 100 тыс. подобных датчиков. Однако их число очень быстро может вырасти до 50 млн. Пока большинство компаний вкладывают деньги и ресурсы в маячки Bluetooth, но конкурирующие технологии имеют шанс за достаточно короткий срок перехватить инициативу и в конечном счете обеспечить себе доминирование на рынке.

Подобно Bluetooth Smart, технология Wi-Fi Aware предлагает общую платформу для локальной рекламы. Однако Wi-Fi Alliance акцентирует внимание на трех ключевых отличиях Wi-Fi Aware.

Во-первых, технология Wi-Fi Aware проектировалась с прицелом на дальнейшее развитие инфраструктуры Wi-Fi. Устройства, формирующие эту инфраструктуру, могут одновременно выполнять роль точек доступа и маячков. Например, крупный розничный магазин, использующий сеть Wi-Fi для управления запасами, может обеспечить подключение покупателей к уже имеющейся у него сети. Маячки, находящиеся в многофункциональных устройствах, не нуждаются в батареях и легко могут быть интегрированы в системы управления сетями Wi-Fi. По информации, распространенной Wi-Fi Alliance, обновление прошивки у некоторых уже существующих устройств Wi-Fi обеспечит их совместимость с Wi-Fi Aware. Впрочем, вопросы сроков и целесообразности проведения такого обновления будут решать непосредственные производители этих устройств.

Во-вторых, Wi-Fi Aware использует собственные каналы связи. Маячки Bluetooth подключаются к сотовым сетям или сетям Wi-Fi, что порождает разного рода осложнения. Например, маяк Bluetooth, находящийся внутри здания и подключаемый к сотовой сети, может поддерживать связь с одними абонентами мобильных сетей и не поддерживать с другими, потому что зоны покрытия у разных операторов отличаются. (Сигналы одних телефонных частот распространяются внутри здания лучше, а других — хуже.) Конечно, любой оператор всегда может отдельно смонтировать маячки Bluetooth и оборудование сетей Wi-Fi, но проще все же управлять единой «двухрежимной» сетью.

В-третьих, технология Wi-Fi Aware работает в двух направлениях. Правда, в этом она мало чем отличается от конкурирующего решения. Теоретически Bluetooth Smart также поддерживает связь в двух направлениях. Обычно маячки Bluetooth настраиваются для работы в вещательном режиме, но многие из них могут и принимать данные для организации мониторинга и управления. Сообщество Bluetooth предпочитает акцентировать внимание на том, что однонаправленные маячки годами работают от батареи. Wi-Fi Alliance же указывает на преимущества двунаправленного взаимодействия устройств, подключенных к электрической сети.

Неудивительно, что Wi-Fi Alliance позиционирует Wi-Fi Aware как технологию, которая может делать все, что умеет Bluetooth Smart, и даже больше. Главным ее преимуществом является поддержка растущей инфраструктуры Wi-Fi, а недостатком – поздний выход на рынок. Уже по крайней мере два ведущих поставщика (Aruba Networks и Cisco Meraki) предлагают точки доступа Wi-Fi с интегрированными в них маячками Bluetooth. Для Wi-Fi Alliance лучший способ убедить отрасль в целесообразности перехода на Wi-Fi Aware — это привести аргументы в пользу того, что ее стоило ждать.

Первые продукты с поддержкой Wi-Fi Aware вряд ли появятся до конца текущего года, а пока мы не увидим их в деле, трудно утверждать что-то определенное. Wi-Fi Alliance приложил немало усилий к тому, чтобы повысить эффективность энергопотребления Wi-Fi Aware. Увидим ли мы компактные, работающие от батареи маячки Wi-Fi Aware, которые смогут составить конкуренцию маячкам Bluetooth? (Последние уже выпускаются даже в виде стикеров.) Рынкам локальной рекламы нужна критическая масса пользователей. Сколько времени пройдет, прежде чем в мире появятся десятки миллионов устройств, поддерживающих Wi-Fi Aware? И наконец, будут ли точки доступа Wi-Fi с интегрированными в них компонентами Wi-Fi Aware иметь какие-то преимущества в производительности или функциональности перед точками доступа с интегрированными маячками Bluetooth?

В 2005 году группа Bluetooth Special Interest Group анонсировала разработку высокоскоростной технологии ultra-wideband, которая велась в сотрудничестве с другими промышленными объединениями. Но разработчики столкнулись с рядом серьезных препятствий, и в конечном итоге Bluetooth SIG пришла к выводу, что для работы в высокоскоростном режиме лучше использовать уже проверенную и завоевавшую популярность технологию Wi-Fi.

Вспоминая эту историю, уместно спросить, почему объединение Wi-Fi Alliance решило отказаться от уже проверенной и популярной технологии Bluetooth Smart? В конце концов, главное преимущество Wi-Fi Aware – совместимость с высокоскоростной инфраструктурой Wi-Fi, обслуживающей приложения с двунаправленной передачей данных, можно реализовать и с помощью комбинации Bluetooth Smart и Wi-Fi. Что ж, время покажет, сумеет ли технология Wi-Fi Aware стать востребованным альтернативным вариантом или же ей уготован статус упущенных возможностей.

Разработчики маячков, а вы что думаете по этому поводу?