Балансиране на оперативната съвместимост с ефективност при носене

Suspense: The Dunwich Horror / The Bet / Murder Off Key (Юли 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Докато устройствата на IoT са се сближили около IP, много от подходите за прилагане на слоя трябва да бъдат решени, ако дизайнерите на устройства, които могат да се носят, трябва да максимизират полезността си

От Патрик Маннион, съдействащ редактор
В бързо развиващия се интернет на нещата производителите на технологии работят, за да се споразумеят за модел за данни, който ще позволи на милиони устройства, ограничени от ресурси, да се свързват и общуват полезно. Междувременно дизайнерите на носими устройства - за фитнес, медицински, проследяване на местоположението, достъп до сгради или други приложения - продължават да се налага да избират страни, да намалят оперативната съвместимост и да ограничат полезността на устройствата.
Съществуват почти толкова много причини да не бъдете оперативно съвместими, тъй като трябва да има оперативна съвместимост, особено ако устройството трябва да е с ултра ниска мощност, какъвто е случаят с носене на дрехи. Докато оперативната съвместимост на ниво протокол позволява повече устройства да комуникират помежду си, недостатъкът е "тежък" протокол с твърде много режийни разходи, който се опитва да отчита твърде много типове устройства и модели на използване, които заемат твърде много памет и консумират твърде много енергия по време комуникация. Той също така добавя и разходи.
За производителите съществуват известни стратегически предимства, които трябва да се постигнат чрез собствен подход, включително пълен контрол върху интерфейса, потребителския опит и сигурността. Apple's Home Kit е класически пример. За крайните потребители обаче нетният резултат е устройство, което може да изпълнява своята изрична функция, като откриване на сърдечен ритъм и нива на изпотяване, но не може да повлияе на всяка промяна в средата, за да облекчи крайностите, защото може да не е в състояние да комуникира неговите свойства към вече инсталираната система за контрол на климата.
Предимствата на оперативната съвместимост за разработчиците обаче включват по-добра бъдеща проверка на дизайна, цялостна по-голяма екосистема от съвместими устройства и по-добра цялостна поддръжка на екосистемите по време на етапите на разработване.
Това не означава, че все още не са положени значителни усилия за постигане на оперативна съвместимост. Най-добрият начин да оцените как се развива това е да погледнете комуникационните модели OSI и TCP / IP ( Фигура 1 ).


Фигура 1: Докато различните интерфейси в миналото са били несъвместими, IoT е задвижвало оперативната съвместимост на мрежовите и транспортните слоеве около IP. Сега акцентът се пренасочва към дефиниране на моделите данни за слоя на приложение. Източник на изображението: Стив Ивесън, www.networkstuff.eu.
Докато Wi-Fi може да се адресира по подразбиране, трябва да работят с обикновени безжични интерфейси като Bluetooth и zigbee. Сега и двата поддържат IPv6, използвайки 6LoWPAN за поддръжка на IP от край до край в мрежовия и транспортния слой, както и Thread, който също така набляга на мрежата и сигурността.
Конвергенцията до голяма степен е свързана с ограничен протокол за приложение (CoAP) спрямо протокола за потребителски дейтаграми (UDP), използващ JavaScript компресия на обектно-ориентираното изображение (JSON) и компресията на компресиран бинарен обект (CBOR). За разлика от по-зрелия транспортен телеметален транспорт (MQTT), CoAP поддържа както синхронни, така и асинхронни съобщения. Също така представлява протокол за репрезентативно предаване на данни (REST) ​​ful за достъп до уеб услуги и поддържа DTLS. Други характеристики на CoAP, които го правят привлекателна за приложения с ниска мощност, включват бърз цикъл на предаване и по-малко типове съобщения.
В сравнение с по-стария XML-зависим протокол за достъп до прости обекти (SOAP), RESTful протоколите са по-леки и могат да използват URL адреси директно за уеб услуги. REST може действително да използва няколко глагола директно - като GET, POST, PUT и DELETE - за изпълнение на задачи.
Всичко това е подходящо за носене на устройства, които трябва да комуникират асинхронно с минимални шумове. Въпреки това, с повече или по-малко решаване на оперативната съвместимост на мрежовия и транспортния слой, акцентът вече се е изместил към слоя за кандидатстване и модела за данни, които все още не са договорени. Въпреки това, IPSO Alliance определи някои основни изисквания за слой на приложение за интелигентен обект в опит да достигне известно ниво на консенсус ( Фигура 2 ).

Фигура 2: IPSO Alliance определи някои основни изисквания на ниво приложение и модел на данните в опит да постигне консенсус, така че интелигентните обекти да могат да комуникират по-ефективно. Източник на изображението: Centero.
Както беше споменато, Home Kit от Apple е един подход. Останалите включват Google Weave, Open Connectivity Foundation (OCF), Z-Wave, а zigbee alliance извади своя клъстер от профили заедно и го презаложи с dotdot, за да позволи на устройствата на IoT да комуникират независимо от основната мрежа. Целият адрес или устройства с ниска мощност, с нисък ресурс, от умокряеми до електрически крушки и се опитват да дефинират работещи модели за данни на слоя на приложението, които ще помогнат на различни устройства да комуникират.
Има обаче няколко неща, които се нуждаят от по-ясна дефиниция. Едно от тях е как да опишем обект и неговите възможности и това буквално е въпрос на семантика.
Според Геоф Мълиган, член на учредител и член на борда на директорите на IPSO Alliance, "Сега става дума за модела за данни, семантиката на данните за интернет на нещата". Например, ако температурен датчик на носене или в стаята казва "40, "Това е ли топло или студено? Фаренхайт или Целзий? Дали устройството получава номера, дори знае, че идва от датчик за температура? "Не можете да изпратите цял речник, за да кажете какво означава 40 и да кажете, че е от датчик за температура", каза Мълиган. Номерът намират модела за данни, който дава достатъчно информация за интелигентния обект, без да се пресича.
От гледна точка на Мълиган, библиотеката на логическия клъстер (ZCL) е сгрешила. "Моделът на Smart Objects (SO) на IPSO отделя глагола от обекта; Зигби ги обедини заедно ", каза той. Например "ZCL поставя 70 заедно с" задаване на температурата на ", така че е необходимо повече свързване между източника и дестинацията. Това обвързване създава изключително сложна система, която рискува да бъде неуправляема и неразшиваща се. "Вместо това IPSO SO изпраща съобщение, " Температурата е 70 градуса С или F ", а след това ИС дефинира контекста.
IPSO Smart Objects се намира на върха на олекотения протокол M2M на Open Mobile Alliance (OMA) (LWM2M) и може да се движи добре над Thread ( фигура 3 ). Въпреки това, той ще се конкурира с dotdot.

Фигура 3: Тръбата е добре дефиниран и сигурен протокол за мрежова мрежова връзка, върху който може да се постави слоят за кандидатстване. Определянето на приемлив, оперативно съвместим модел за данни за слоя на приложението поставя dotdot на zigbee в конкуренция с Smart Objects на IPSO. Източник на изображението: Centero.
"Ние искаме система, която е несвързана с всеки долен слой", каза Мълиган. "IPSO SO ще тичам добре над зигби, но те в момента преследват dotdot."
Най-малко dotdot и IPSO SO полагат усилия да определят един оперативно съвместим подход. Други, като LONWorks, са строго патентовани и популярни в системите за управление на сградите. След това има Siemens и Emerson, които също са насинени. "Всеки определя енергийните характеристики по собствен начин", каза Мълиган. Това осигурява заключване на класическия доставчик. "Wi-Sun е по-отворен, но дори много от отворените стандарти имат затворен набор от модели за данни, така че вие ​​сте заключени в тяхното решение."
Един метамодел на модели: Луд ли си?
Затварящият и набит подход има много недостатъци. Сред тях, според Skip Ashton, вицепрезидент на софтуера на Silicon Labs, е, че от гледна точка на потребителя различните устройства не са в състояние да си взаимодействат и да се укрепват един друг. От гледна точка на разработчика общият наличен пазар за дадено устройство е изкуствено ограничен.
Разбира се, организациите изграждат мостове между мрежите, така че устройството с zigbee може да се свърже с мрежата на Apple Home Kit, но като цяло способността му за мащабиране е ограничена. Също така, разработчиците са предпазливи да се развиват за мрежа, която е толкова смартфон-ориентирана и контролирана от една или две компании (Apple's Home Kit и Google Weave). Системата за сигурност на Home Kit на Apple няма да говори с заключване на вратите на Android.
За целите на модела на обекта, Аштън вижда многобройните подходи, които се сриват до две или три, и той е пристрастен към dotdot на върха на Thread. Това каза, че се бори с моделирането като цяло. От една страна, той вижда необходимостта от абсолютна яснота в описанията на атрибутите на даден обект, като тези, свързани с електрическата крушка. Описанието му обаче пречи на оперативната съвместимост, докато всички се доближат до универсалното описание на "Какво трябва да изглежда като канонична истина?"
Аштън е чул за решение, което може да реши проблема: метамодел на моделите. "Семантично, това отнема един слой и затова можете да ги преместите (други протоколи)", каза Аштън. "Това звучи добре, но ако отида на производител на електрическа крушка или ключалка и предполагам това, те ще мислят, че съм луд". От тяхната гледна точка, метамоделът на моделите само добавя разходи. Цената е малка, но когато се експедират милиони, пените бързо се прибавят. "Така че те не искат да моделират семантично нищо; те искат тя да бъде много специфична. "
заключение
Как моделирането на обектите се развива през следващите години, ще окаже силно влияние върху ефективността и полезността на носещите устройства. Ясно е, че има много подходи и добри причини за тези подходи, но работата на IPSO Alliance (Smart Objects) и zigbee (dotdot), докато се конкурират, може да завърши с взаимноизгодно решение, което ще помогне на дизайнерите да разширят наличния пазар за дизайна на техните продукти.