Co to jest internet rzeczy (IoT) – platformy i protokoły?

Elementy ekosystemu IoT

Typowy ekosystem IoT składa się z kilku kluczowych elementów:

• Urządzenia (Things/Devices): Fizyczne obiekty wyposażone w czujniki (zbierające dane o otoczeniu, np. temperaturę, wilgotność, położenie, ruch), aktuatory (wykonujące akcje w świecie fizycznym, np. włączenie światła, zamknięcie zaworu) oraz moduły komunikacyjne.
• Łączność (Connectivity): Mechanizmy umożliwiające urządzeniom komunikację z siecią. Mogą to być technologie krótkiego zasięgu (Bluetooth, Zigbee, Z-Wave), sieci komórkowe (LTE-M, NB-IoT, 5G), Wi-Fi, LoRaWAN, Sigfox czy komunikacja satelitarna.
• Platformy IoT (IoT Platforms): Oprogramowanie pośredniczące (middleware), które działa jako centralny punkt zarządzania urządzeniami, zbierania, przechowywania i przetwarzania danych z urządzeń oraz udostępniania ich aplikacjom. Platformy te oferują funkcje takie jak zarządzanie urządzeniami, przetwarzanie danych (w tym strumieniowe), analitykę, wizualizację i integrację z innymi systemami.
• Aplikacje (Applications): Aplikacje końcowe (webowe, mobilne, analityczne), które wykorzystują dane z urządzeń IoT do dostarczania konkretnych wartości użytkownikom lub firmom (np. monitorowanie stanu zdrowia, inteligentne zarządzanie budynkiem, optymalizacja logistyki).

Platformy IoT

Platformy IoT są kluczowym elementem ułatwiającym budowanie i zarządzanie rozwiązaniami IoT. Udostępniają one gotowe komponenty i usługi, przyspieszając rozwój aplikacji. Na rynku dostępnych jest wiele platform IoT, oferowanych zarówno przez dużych dostawców chmury, jak i wyspecjalizowane firmy:

• Platformy chmurowe: AWS IoT Core, Microsoft Azure IoT Hub, Google Cloud IoT Platform. Oferują szeroki ekosystem usług chmurowych zintegrowanych z IoT.
• Platformy specjalistyczne: Siemens MindSphere, Bosch IoT Suite, PTC ThingWorx (skupione na zastosowaniach przemysłowych – IIoT), Particle, Hologram (skupione na łączności i zarządzaniu urządzeniami).
• Platformy open-source: ThingsBoard, Kaa IoT Platform.

Protokoły komunikacyjne w IoT

Ze względu na specyfikę urządzeń IoT (często o ograniczonej mocy obliczeniowej, zasilaniu bateryjnym i działających w sieciach o niskiej przepustowości), wykorzystuje się specjalne, lekkie protokoły komunikacyjne, zoptymalizowane pod kątem tych ograniczeń:

• MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Lekki protokół publikacji/subskrypcji, bardzo popularny w IoT, idealny do przesyłania danych telemetrycznych z czujników.
• CoAP (Constrained Application Protocol): Protokół zaprojektowany dla urządzeń o bardzo ograniczonych zasobach, działający na UDP, wzorowany na HTTP/REST.
• HTTP/HTTPS: Standardowy protokół webowy, również używany w IoT, zwłaszcza dla urządzeń o większych zasobach lub do komunikacji z API platform.
• AMQP (Advanced Message Queuing Protocol): Bardziej zaawansowany protokół kolejkowania wiadomości, oferujący większą niezawodność i funkcjonalność niż MQTT.
• DDS (Data Distribution Service): Standard komunikacji publish/subscribe zorientowany na dane, często stosowany w systemach czasu rzeczywistego i przemysłowych.
• Protokoły warstwy łącza danych i sieci: Specyficzne protokoły związane z technologiami łączności, np. LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT.

Zastosowania IoT

Internet Rzeczy znajduje zastosowanie w niezliczonych dziedzinach, takich jak: inteligentne domy (smart home), inteligentne miasta (smart city), przemysł (Industrial IoT – IIoT, Przemysł 4.0), opieka zdrowotna (monitorowanie pacjentów), rolnictwo precyzyjne, logistyka i transport (śledzenie pojazdów i przesyłek), energetyka (inteligentne sieci energetyczne – smart grid), handel detaliczny (inteligentne półki, beacony) i wiele innych.

Podsumowanie

Internet Rzeczy (IoT) to rewolucyjna koncepcja łącząca świat fizyczny z cyfrowym poprzez sieć połączonych urządzeń. Kluczowymi elementami ekosystemu IoT są urządzenia, łączność, platformy IoT oraz aplikacje. Wykorzystanie odpowiednich platform i lekkich protokołów komunikacyjnych umożliwia budowanie innowacyjnych rozwiązań przynoszących wartość w niemal każdej dziedzinie życia i gospodarki.