Стандартизация в сфере Интернета вещей: состояние, проблемы и перспективы

Стандартизация в сфере Интернета вещей: состояние, проблемы и перспективы

да

о

сч

to

OI

о ш m

X

<

m о х

X

Мартюшов Михаил Валентинович,

аспирант, ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики", martyushovmv@gmail.com

Активное развитие информационных технологий и, в частности, парадигмы Интернета вещей в последнее время привело к увеличению количества устройств, имеющих доступ к глобальной сети. Несмотря на активное применение данной технологии в различных сферах деятельности, в том числе и в самых передовых, существует ряд нерешённых проблем, которые заслуживают особого внимания. В статье рассматривается тема стандартизации в сфере Интернета вещей: текущее состояние процесса стандартизации, существующие проблемы, а также возможные варианты дальнейшего развития ситуации. Разработка стандартов и их внедрение является необходимым шагом на пути к обеспечению устойчивого взаимодействия между интеллектуальными устройствами (преодолению разнородности), а также к решению проблем безопасности и конфиденциальности в сетях Интернета вещей. Ключевые слова: Интернет вещей, стандартизация, умный дом, умный город, информационные технологии.

Интернет вещей (Internet of Things, IoT) является технологией доступа в Интернет, которая обеспечивает возможность самоидентификации различным объектам физического мира, придавая им «интеллектуальное» поведение посредством обеспечения среды для обмена информацией друг с другом и с облаком в режиме реального времени без непосредственного участия человека.

В настоящее время наблюдается динамичное развитие и внедрение технологии Интернета вещей, а также рост количества устройств, использующих данную технологию в качестве основы для выполнения своих главных и второстепенных функций. Это устройства, относящиеся к различным областям деятельности, таким как домашняя автоматизация, промышленное производство, здравоохранение и мониторинг окружающей среды. Таким образом формируется база для новых типов приложений таких как интеллектуальный транспорт, умный дом, умный город, а также совершенно новых видов цифровых услуг и сервисов.

Главной тенденцией, присущей IoT, так же, как и его главной проблемой, является довольно быстрое увеличение числа конечных устройств, подключенных к сети [1]. С ростом количества «умных» устройств помимо множества очевидных преимуществ их использования, возникают и недостатки, связанные с управлением большим потоком данных, создаваемых этими устройствами, а также с выбором наиболее удачного решения при развёртывании сетей из таких устройств и с обеспечением взаимодействия внутри сети.

Высокая конкуренция между производителями в сфере Интернета вещей делает взаимодействие между интеллектуальными устройствами еще более сложной задачей. Кроме того, технологии беспроводной связи постоянно развиваются и быстро меняются, что создаёт дополнительные трудности при организации сетей Интернета вещей. Такое положение дел привело к появлению на рынке большого количества разнородных устройств, которые не могут взаимодействовать друг с другом, что неблагоприятно сказывается на развитии отрасли в целом. Отсутствие единого стандарта и наработанных практик беспрепятственного и устойчивого взаимодействия различных устройств на данный момент является одной из основных проблем.

Стоит учесть, что наличие данной проблемы оказывает значительное влияние на безопасность внутри сетей Интернета вещей. Смежным вопросом, который заслуживает отдельного внимания, является интеллектуальная собственность на решения и протоколы, относящиеся к устройствам Интернета вещей, а также задача обеспечения конкуренции в рассматриваемой сфере [2].

Текущую ситуацию можно охарактеризовать как некую конкуренцию стандартов. Можно выделить несколько консорциумов и союзов, которые были созданы для формирования и развития стандартов взаимодействия, связи, конфиденциальности и безопасности. Появление данных объединений способствовало улучшению ситуации в области стандартизации Интернета вещей. Но сама проблема при этом никуда не исчезла, и для её решения требуются большие усилия и активное сотрудничество. Стоит отметить, что различные организации - производители интеллектуальных устройств вступают в эти объединения и поддерживают этот подход. Наиболее влиятельными консорциумами являются:

1. AllSeen Alliance - один из первых консорциумов по разработке стандартов для Интернета вещей. В состав данной группы входят более 50 организаций, наиболее крупными из которых являются LG, HTC, Panasonic, Haier, Silicon Image, Microsoft и TP-Link. Основной целью альянса является создание открытой структуры, позволяющей объединить все интеллектуальные устройства в доме, которые имеют подключение к Интернету. Для достижения данной цели был разработан фреймворк с открытым исходным кодом AllJoyn. В 2016 году AllSeen Alliance объединился с другим консорциумом OIC для разработки нового фреймворка, который будет полностью совместим с AllJoyn.

2. The Open Interconnect Consortium (OIC) -консорциум, сформированный корпорацией Intel. В него вошли такие компании как Atmel, Dell, Broadcom и Samsung. Главным направлением группы является разработка требований для совместимости IoT-устройств. Особое внимание в данном консорциуме уделяется вопросам безопасности. В качестве достижений группы можно считать разработанный фреймворк с открытым исходным кодом - IoTivity.

3. Industrial Internet Consortium (IIC) - крупный консорциум, основанный такими известными компаниями как AT&T, Cisco, General Electric, IBM. Группа включает в себя более 250 участников, совместно занимающихся разработкой стандартов связи для IoT-устройств. Стоит также отметить, что данный консорциум заключил соглашение с Open Interconnect Consortium об обмене информацией, касающейся стандартов совместимости устройств. Наиболее приоритетными направлениями для консорциума являются конфиденциальность и безопасность.

4. The Thread Group - группа, состоящая более чем из 100 участников, которая была сформирована такими компаниями как OSRAM, Qualcomm, ARM, Nest Labs. Одной из целей группы является создание лучшего способа подключения и управления устройствами в умном доме. Данная группа занимается продвижением своего беспроводного сетевого протокола на основе IP - Thread Networking Protocol.

5. FiWARE - независимое открытое сообщество, участники которого объединились для выполнения важной миссии: «создать открытую устойчивую экосистему на основе общедоступных и бесплатных внедряемых стандартов программных платформ, которые облегчат разработку новых многофункциональных интеллектуальных приложений». Сообщество FiWARE формируется не только теми, кто вносит вклад в технологию (непосредственно платформу FiWARE), но и теми, кто вносит вклад в создание экосистемы FiWARE и обеспечение ее устойчивости с течением времени [3]. На данный момент объединение насчитывает порядка 60 участников.

6. Hypercat Alliance - глобальная некоммерческая организация, целью которой является обеспечение устойчивой и безопасной инфраструктуры Интернета вещей для промышленности и городов. Участниками организации являются как технологические компании и поставщики телекоммуникационных услуг, так и местные органы власти и исследовательские институты. Альянс разработал стандарт Hypercat для Интернета вещей. Спецификация Hypercat призвана обеспечить клиентам IoT приложении поиск и обнаружение (раскрытие) информации о доступных сервисах в сети Интернет [4]. Кроме того, организация также тесно сотрудничает с отраслевыми и государственными игроками, которые заинтересованы в содействии разработке интеллектуальных, безопасных и совместимых IoT-решений.

7. LoRa Alliance - открытое некоммерческое объединение, которое с момента своего создания в марте 2015 года выросло до более чем 500 участников, став крупнейшим и наиболее быстро растущим альянсом в технологическом секторе. Его члены тесно сотрудничают и обмениваются опытом, чтобы продвигать и стимулировать развитие протокола LoRaWAN, как ведущего открытого глобального стандарта для обеспечения безопасного соединения в LPWAN-сетях Интернета вещей.

На рисунке 1 представлена схема перечисленных консорциумов союзов и групп с указанием их основного уклона.

Анализ текущего состояния процесса стандартизации в сфере Интернета вещей показал, что работа по решению проблем активно ведётся на уровне крупных корпораций, которые являются ведущими производителями IoT-устройств. Но

х

X

о го А с.

X

го m

о

ю 6

M

о

to

говорить о полном устранении проблемы отсутствия беспрепятственного взаимодействия разнородных устройств пока что нельзя. Стоит выделить ряд возможных мер, которые могли бы каким-то образом повлиять на ситуацию:

да

о

сч

to

OI

о ш m

X

3

<

m о х

X

SOUiCf.

Рисунок 2. Схема 1оТ-консорциумов и их стандартов [5]

• Необходимо выработать и использовать минимальные критерии для взаимодействия (совместимости) устройств и приложений различных производителей, в том числе, для целей недопущения антиконкурентных практик, развития технологий и предотвращения фрагментации.

• Следует рассмотреть вопрос об обязанности производителей предоставить любым третьим лицам доступ к API устройств и приложений, что может быть связано с проблематикой неприкосновенности частной жизни пользователей и технологий [2].

• Вариантом решения проблемы могут стать специальные механизмы предпродажной экспертизы интеллектуальных устройств на их совместимость (основываясь на выработанных минимальных требованиях о совместимости IoT-устройств). Примером подобного решения может служить программа сертификации LoRa. Программа сертификации сможет подтвердить, что конечное устройство отвечает функциональным требованиям спецификации протокола LoRaWAN, и будет включать в себя набор тестов для сертификации LoRa [6].

• Ещё одной мерой, которую можно применить, является разработка универсальной онтологии, которая содержала бы все необходимые знания, в том числе правила взаимодействия между интеллектуальными устройствами, а также логику работы сетей Интернета вещей и т.д.

Использование парадигмы Интернета вещей в различных сферах деятельности человека, а также активное её развитие позволяют говорить о том, что за этой технологией будущее. Умный дом и умный город значительно повысили уровень комфортности и безопасности жизни людей. Тем не менее, IoT требует стандартизированного

подхода для ИТ-инфраструктуры, существующей и создаваемой, схем идентификации, протоколов обмена данными и согласования используемых частот [7]. Существующая проблема стандартизации постепенно решается, но пока не будут разработаны единые правила и протоколы взаимодействия интеллектуальных устройств, пока консорциумы не договорятся между собой и не заключат соответствующие соглашения, трудности в организации сетей Интернета вещей никуда не исчезнут. Однако стоит принять во внимание, что научным сообществом и сообществом разработчиков обсуждаются меры, которые позволили бы существенно улучшить ситуацию. Возможно, в ближайшем будущем появится решение, которое устроит всех и станет применяться повсеместно.

Литература

1. Коршунов Н.С., Верба М.В. Анализ проблем безопасности интернета вещей // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. -2019. - № 2-1. - С. 92-95.

2. Правовые аспекты Интернета вещей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://unicongress.ru/wp-content/uploads/iot16/pz-3.pdf, своб.

3. FiWARE [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.fiware.org/, своб.

4. Намиот Д. Е., Куприяновский В. П., Зубарева Е. В. HyperCat - структура и модели применения // Современные информационные технологии и ИТ-образование. - 2016. - Т. 12. - №. 1. - С. 208-213.

5. IoT alliances and interoperability [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.more-with-mobile.com/2015/06/iot-alliances-and-interoperability.html, своб.

6. LoRa Alliance запускает сертификацию LoRaWAN устройств [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://lo-ra.ru/lora-alliance-cert/, своб.

7. Чаадаев К.В. Перспективные технологии Интернета вещей // Аллея науки. - 2018. - Т. 2. - №. 9 (25). - С. 830-834.

Standardization of the Internet of Things: state of the art,

challenges and prospects Martyushov M.V.

Saint-Petersburg National Research University of Information

Technologies, Mechanics and Optics The dynamic development of information technology and, in particular, the paradigm of the Internet of Things has recently led to an increase in the number of devices that have access to the global network. Despite the active use of this technology in various fields of activity, including the most advanced ones, there are several unsolved problems that deserve special attention. The article deals with the topic of standardization in the field of the Internet of Things: the current state of the standardization process, existing problems, as well as possible options for further changes of the situation. The development of standards and their implementation is a necessary step towards providing interoperability between intelligent devices (overcoming heterogeneity), as well as solving security and privacy issues in the Internet of Things.

Keywords: Internet of Things, standardization, smart home, smart

city, loT, information technology. References

1. Korshunov N.S., Verba M.V. Analysis of the security problems

of the Internet of Things // International Journal of Humanities and Natural Sciences. - 2019. - № 2-1. - pp. 92-95.

2. Legal aspects of the Internet of Things [Electronic resource]. -

Access mode: http://unicongress.ru/wp-

content/uploads/iot16/pz-3.pdf, free.

3. FiWARE [Electronic resource]. - Access mode: https://www.fiware.org/, free.

4. Namiot D. E., Kupriyanovsky V. P., Zubareva E. V. HyperCat -

structure and application models // Modern information technologies and IT education. - 2016. - V. 12. - №. 1. - p. 208-213.

5. loT alliances and interoperability [Electronic resource]. - Access

mode: http://www.more-with-mobile.com/2015/06/iot-alliances-and-interoperability.html, free.

6. LoRa Alliance launches LoRaWAN device certification [Electronic resource]. - Access mode: http://lo-ra.ru/lora-alliance-cert/, free.

7. Chaadaev K.V. Perspective Technologies of the Internet of Things // Alley of Science. - 2018. - V. 2. - №. 9 (25). - p. 830834.

X X

o

OD A C.

X

OD m

o

io 6

IO

o

to