Систем IoT уређаја и IoT Server – IOTCA
У оквиру овог пројекта предлаже се развој рачунарско – комуникационог система. Такав систем интегрише IoT (Internet of Things) уређаје и одговарајући сервер (IoT Server) повезан на Интернет. На бази овако осмишљеног приступа омогућена је потпуна интеграција IoT уређаја у систем Интернета и њихово повезивање са удаљеним корисницима. Намена овако замишљеног система је да се развије комуникациона инфраструктура. И да се одговарајућом софтверском подршком обезбеди повезивање са удаљеним објектима и процесима у смислу њиховог праћења и управљања.
У ту сврху IoT уређаји се користе као елементи за прикупљање информација о удаљеним објектима и процесима. С обзиром на поседовање интерне рачунарске подршке IoT уређаји ће по потреби моћи да врше и прелиминарну обраду прикупљених података. На тај начин ће се вршити одређена филтрација података и смањити интензитет комуникације према IoT Serveru и даље Интернету.
Начин рада IoT сервера
Подаци са IoT уређаја ће се прослеђивати ка IoT Serveru. Са циљем складиштења, њихове централизоване обраде и по потреби дистрибуције ка крајњим корисницима. С друге стране удаљени корисници (client) ће моћи посредством овог система да задају своје команде. И на тај начин преко IoT Servera и на њега повезаних IoT уређаја управљају објектима и процесима. Структура система IOTCA приказана је на следећој слици.
Поједини елементи система имају следеће функције:
- L1, L2, … Li – Удаљене локације, које одговарају објектима или процесима који се прате или којима се управља;
- C1, C2, … Ck – Корисници (client) IOTCA система;
- IoT11, IoT12, … IoTij – IoT уређаји придружени објектима – процесима на удаљеним локацијама;
- DS11, DS12, … DSjn – Дигитални сензори (једном IoT уређају може да буде придружено више дигиталних сензора);
- AS11, AS12, … ASjn – Аналогни сензори (једном IoT уређају може да буде придружено више аналогних сензора);
- DA11, DA12, … DAjn – Дигитални актуатори (једном IoT уређају може да буде придружено више дигиталних актуатора);
- AA11, AA12, … AAjn – Аналогни актуатори (једном IoT уређају може да буде придружено више аналогних актуатора);
- R1, R2, … Ri – Рутери за бежично повезивање IoT уређаја на Интернет;
- IoT Server – Сервер који треба да интегрише IOTCA систем у једнствени целину и да омогући његово повезивање на Интернет.
IoT уређаји
Развој Интернета као комуникационе инфраструктуре проширио је могућности у глобалном повезивању система. Интернет као такав је значајно изменио услове у којима се врши обрада података. У том погледу појава IoT концепта је једна од најзначајнијих тековина „доба Интернета“. Захваљујући IoT концепту сваки објекат може да постане део информационог простора формираног око Интернета. Две основне претпоставке функционисања IoT концепта су:
- Постојање комуникационог модула уз жељени уређај са могућношћу размене података са окружењем по TCP/IP протоколу;
- Могућности повезивања у систем Интернета.
Надградња основног концепта
Овај основни концепт је врло брзо проширен уочавањем могућности да се уз комуникациони модул дода рачунарска подршака, као и могућност праћења стања објекта, односно управљања његовим понашањем. На тај начин је заокружен концепт у коме сваки такав уређај или објекат постају IoT уређај. Захваљујући распрострањености комуникационе инфраструктуре на којој се базира Интернет, IoT концепт је посебно добио на значају код повезивања са удаљеним уређајима и објектима. Треба напоменути да је овај концепт поред свих очигледних добитака пред пројектанте поставио и одређене задатке које је требало решити да би корист од IoT концепта била потпуна.
Поред проблема доступности везе ка Интернету на удаљеним локацијама значајан проблем представља напајање IoT уређаја. Логично је да је пут ка решењу водио ка алтернативним начинима напајања, пре свега батеријском напајању. Проблем са напајањем је утицао да се размишља и о енергетској ефикасности рада IoT уређаја, пре свега коришћењем компонената које мало троше. Али и о налажењу оптималних режима рада IoT уређаја којима ће се обезбедити смањена потрошња електричне енергије, а да се при томе не деградира информациони оквир система.
Структура савременог IoT уређаја приказана је на наредној слици. Нагласак је дат на рачунарско – комуникационој надградњи која de facto обезбеђује реализацију IoT концепта. Захваљујући распрострањености IoT концепта, на тржишту се може наћи читав низ компонената које омогућавају реализацију IoT уређаја. А постоје и готова решења.
Шта је IoT уређај?
Да не би било забуне, под IoT уређајем се подразумева спој самог уређаја/објекта и рачунарско – комуникационе надградње чиме се омогућује објекту да буде третиран као чвор Интернета. Као што је приказано на слици централни блок IoT уређаја представља Рачунарски модул који је задужен да преко Сензора прати стање објекта и да преко Комуникационог модула шаље те информације у окружење, до нивоа Интернета. У случајевима када треба да се и управља објектом команде посредством комуникационог модула стижу до рачунарског модула који преко Актуатора утиче на понашање објекта.
У одређеним случајевима рачунарски модул може да врши и прелиминарну обраду података са сензора, као и да реализује одређене управљачке функције, без комуникације са надређеним нивоима управљања. С обзиром да је остваривање комуникације са становишта потрошње електричне енергије критично локализацијом обраде података на нивоу самог IoT штеди се енергија. Што се тиче комуникационих модула они могу да обезбеде различите начине комуникације са окружењем. У складу са тим сам IoT уређај може да има директну или индиректну везу са Интернетом. Сходно томе IoT уређај са наредним комуникационим нивоима може да буде повезан жично или бежично.
На директан приступ Интернет највише је утицао ограничен IP адресни простор код IPv4 верзије IP протокола. Због тога се по правилу врши концентрација веза са већег броја IoT уређаја на другим комуникационим уређаји као што су рутери и мрежни преносници. У том случају повезивање IoT уређаја са датим уређајима коже да буде остварена коришћењем:
-
- ZigBee комуникације;
- WiFi;
- Жичног Ethernet.
Један од начина повезивања IoT уређаја са системом Interneta је и коришћење GPRS (General Packet Radio Service) сервиса мобилне телефоније. Начелно комуникација се може остварити и мешавином поменутих протокола, али то конкретно зависи од намене IoT уређаја, њиховог броја и важности информација које се у оквиру датог система размењују.