|
|
Презентация по компьютерным сетям. Презентация_Гарифулина_ПЗ-19-3. Застосування мережевих технологій в системах розумного будинку
Застосування мережевих технологій в системах розумного будинку
ВСТУП
- Зі збільшенням кількості пристроїв налагодження взаємодії між ними стає дедалі складнішим завданням. Саме тому створенням універсальних SaaS платформ для підтримки систем розумного будинку є актуальним і важливим завданням.
- За ринок конкурує величезна кількість компаній і найбільші IT гіганти: Google, Amazon та Apple.
- Проте нікому з них за останні п’ять років активного розвитку галузі не вдалося вибороти лідерство на цьому новому для всіх ринку. Тому можна зробити висновок, що правильні відповіді на запитання, яким має бути розумний будинок, ще не дано, а отже тема, якою має бути програмна платформа управління розумним будинком, є актуальною.
Необхідна термінологія
Розумний будинок — це сукупність програмного й апаратного забезпечення, що об’єднує та координує роботу всіх пристроїв у приміщенні, а також дає змогу керувати ними як одним цілим.
Міні-система в контексті розумного будинку —це контролер у поєднанні з набором сенсорів і приладів виконавців дій, він є базовою одиницею розумного будинку
Мікроконтролер — це спеціалізована мікропроцесорна система, що включає мікропроцесор, блоки пам’яті для збереження коду програм і даних, порти вводу-виводу та блоки зі спеціальними функціями (лічильники, компаратори, АЦП та інші)
Softwareas a Service (SaaS) — програмне забезпечення як сервіс, тобто модель ліцензування та поширення програмного забезпечення, коли постачальник створює веб-застосунок, розміщує його та забезпечує його стабільну роботу для віддаленого використання клієнтами через Інтернет
Необхідна термінологія
Platformas a Service (PaaS) — це категорія служб хмарних обчислень, яка надає клієнтам платформу для розробки, запуску та керування додатками без складнощів побудови та підтримки інфраструктури .
InternetofThings (ІоТ) — це мережа пристроїв, таких як транспортні засоби та побутова техніка, що містять електроніку, програмне забезпечення, виконавчі пристрої та підключення, які уможливлюють підключення, взаємодію та обмін даними
Веб-сервіс — послуга, пропонована електронним пристроєм для іншого електронного пристрою завдяки спілкуванню між ними через інтернет.
Проблематика предметної області
- Першою проблемою, яку варто виокремити, є наразі висока зв’язність програмного й апаратного забезпечення пристроїв. Ці дві частини є дуже взаємозалежними і розповсюджуються здебільшого разом. Як показав досвід, висока зв’язність програмного й апаратного забезпечення має значні недоліки, саме тому персональні комп’ютери еволюціонували у форму двох взаємозамінних частин. Стало можливим замінювати програмне й апаратне забезпечення практично незалежно одне від одного.
- Відповідно до цієї аналогії можна висунути гіпотезу, що майбутнє розумних пристроїв для розумного будинку полягає саме у такій моделі. Та все ж наразі вона не знайшла широкого вжитку.
Аналіз програмних систем підтримки розумного будинку
- Головною причиною такої ситуації є більша складність для кінцевого користувача при взаємодії з розумними пристроями з метою їх оновлення чи модифікації. Якщо з оновленням програмного забезпечення на розумному пристрої кінцевий користувач ще може впоратися або й пристрій це зробить автоматично, то встановлення іншого програмного забезпечення на пристрої є завданням нетривіальним, а подекуди й взагалі неможливим.
- Використання SaaS може це кардинально змінити: якщо ми винесемо програмне забезпечення у хмару й надаватимемо його як сервіс, то встановлення нового програмного забезпечення стане доступним за допомогою простих операцій.
Подальші проблеми даного напрямку
- Іншою проблемою, на яку варто звернути увагу, є відсутність загальноприйнятих вимог до розробки програмного забезпечення, що керує роботою розумного пристрою. Наприклад, програмні рішення для керування розумним будинком продаються здебільшого у комплекті з пристроями. Вибравши одного виробника, клієнт буде змушений працювати тільки з ним, адже поєднувати пристрої від різних виробників під «одним дахом» складно.
- Ще одною проблемою є закритість екосистем виробників пристроїв та відмінність їхньої архітектури.
Створення SaaS платформи для підтримки систем розумного будинку уможливить подо лання цих проблем, а також надасть низку до даткових можливостей:
- реалізований функціонал буде легко повторно використовуватися в усіх інших підключених до системи будинках;
- можна буде купувати програмне забезпечення у SaaS без купівлі нового апаратного забезпечення;
- збір аналітичних даних і накопичення досвіду на базі всіх будинків, підключених до SaaS, що можна використати для подальшого покращення системи та аналізу її слабких місць;
- легке масштабування системи під будь- яку кількість розумних будинків;
- збільшення ступеня інформаційної безпеки, оскільки програмне забезпечення у вигляді Saas автоматично оновлюватиметься, а отже, програмні вразливості усуватимуться максимально швидко.
CloudMQTT
CloudMQTT
- CloudMQTT можна розглядати як найпростішу SaaS платформу для розумного будинку. Система позиціонує себе як брокер повідомлень для Інтернету речей. Вона доступ на за посиланням https://www.cloudmqtt.com/. Розпочати роботу із цією SaaS можна миттєво, зареєструвавшись чи увійшовши через акаунт Google або GitHub. Одразу можна почати створювати розумні будинки й експериментувати з ними в рамках безкоштовного тарифного плану «Cat».
CloudMQTT
- Після створення системи розумного будинку можна додавати користувачів до неї та визначати їм права доступу. Користувачі — це пристрої розумного будинку, які спілкуються між собою за допомогою повідомлень на певні теми, які можуть мати підтеми. Саме навколо цих тем реалізовано обмеження прав доступу у CloudMQTT: можна визначати доступ для читання/запису на певні теми.
- Можна використовувати шаблони з MQTT, щоб реалізувати складніші права доступу, наприклад, доступ до всіх підтем певної теми.
CloudMQTT
- Також наявні класичні функції брокера повідомлень. Вони надаються через CloudMQTT. У системі наявна можливість створення мостів між підсистемами, надсилання повідомлення через веб-інтерфейс, налагодження моніторингу через систему Amazon Kinesis Stream та перегляду статистичних даних роботи системи.
- CloudMQTT може виконувати функції SaaS платформи для програмних систем розумного будинку, оскільки вона надає можливість легко налагодити комунікацію між пристроями, проте вона не виконує жодних інших функцій, тому все логістичне та функціональне навантаження лягає на кожен конкретний та всі зокрема пристрої будинку. Хоча система і звільняє розробників від потреби реалізовувати серверну частину системи, проте водночас позбавляє можливості розмістити там частину важливої логіки. Тому ця система не може претендувати на звання універсальної SaaS для розумних будинків.
Miotta
Miotta
- Miotta позиціонує себе PaaS та SaaS рішенням для ІоТ. Вона створена для керування взаємодією між пристроями, даними та людьми. Головна мета системи — спрощення взаємозв’язків між компонентами задля прискорення розробки нових рішень. Miotta створила власну SaaS для розробки рішень у галузі безпеки з використанням пристроїв ІоТ. Найвідоміше з рішень — Horned, яке доступне за посиланням https://www.home8alarm.com/.
- Наразі до серверів компанії підключено понад 100 тисяч пристроїв Miotta, а також зареєстровано більше ЗО тисяч пристроїв сторонніх користувачів АРІ . Згідно з даними Play Market застосунок Horned установлено більше, ніж 10 000 разів.
Miotta
- Пропонується три типи взаємодії з АРІ системи. Можливо використовувати Miotta- Арр для контролю та керування своїми пристроями, створювати власний застосунок контролю та керування пристроями Miotta або власними.
- Архітектуру системи подано на рисунку.
Miotta
Miotta
- Інтерфейсом для кінцевого користувача є мобільний застосунок Horned. Це платформа сервісів, яка дає змогу забезпечити безпеку від злодіїв, відеонагляд, охорону здоров’я, енергоефективність, автоматизацію та захист від надзвичайних ситуацій. У застосунку можна додавати нові пристрої та керувати ними. Є можливість інтеграції із Dropbox, GoogleHome, AmazonAlexa. Доступне просте налаштування «якщо щось —тоді» правил за участю розумних пристроїв. Застосунок доступний на Android, iOS та в урізаному вигляді на Apple Watch.
- Можна зробити висновок, що розробникам Miotta вдалося реалізувати цілісну екосистему для розумного будинку на базі моделі SaaS, яка вже сьогодні успішно забезпечує роботу багатьох розумних будинків.
GoogleSmartHome
googlesmarthome
- Сьогодні компанія Google має одну з найрозвиненіших екосистем для розумного будинку. Все почалося із запуску розумного динаміка GoogleHome у 2017 році, який було створено, щоб конкурувати з AmazonAlexa. Аналогічно до екосистеми АІеха, у GoogleSmartHouse є два типи пристроїв: керівні та керовані.
- Керівні — пристрої з вбудованим програмним забезпеченням GoogleAssistant, які здатні приймати людські команди голосом та жестами, та перетворювати їх на формалізовані команди для пристроїв, яких може стосуватися віддана команда.
- Керовані — пристрої з деяким функціоналом, які здатні виконувати формалізовані команди від керуючого пристрою. Підконтрольні пристрої можуть належати до екосистеми Google чи бути сторонніми пристроями, з’єднаними з нею через GoogleSmartHomeActions A P I.
googlesmarthome
На відміну від Amazon, розумний помічник у Google доступний не лише в розумному динаміку, а й у кожному смартфоні з операційною системою Android. Цей факт наділяє суттєвою перевагою Google в порівнянні з Amazon, адже суттєво розширює аудиторію, для якої поріг входження у використання сервісів для розумного будинку є практично нульовим. Забезпечення спілкування між пристроями відбувається через SaaS платформу від Google, у якої є такі основні складові: - HomeGraph — база даних, яка зберігає та надає контекстуальні дані про будинок та його пристрої;
- типи пристроїв визначають, яку граматику слід розпізнавати стосовно пристрою, тобто, як користувач звертатиметься до пристрою голосом;
- заявлені здатності пристроїв визначють можливості типу пристрою;
- призначення — простий формат повідомлень, що описує, як виконувати певну команду, наприклад, вимкнення світла;
- виконання — сервіс, який обробляє намір та виконує відповідну дію
googlesmarthome
- База даних НотеGraph зберігає інформацію про тип будівлі кімнати ,а також пристрої. Так, НотеGraph може представляти концепцію будинку з кухнею, яка містить кілька типів розумних пристроїв різних виробників, на зразок освітлення, чайника та плити. Ця інформація є доступною для GoogleAssistant при виконанні запитів користувачів на базі відповідного контексту.
- Переваги, які надає HomeGraph: ■неявні команди; ■неявне групове позиціонування (якщо в приміщенні є пристрої від декількох різних виробників з однаковою функцією, то команда буде виконана щодо них усіх із використанням різних способів передачі даних )
googlesmarthome
- Важливою складовою системи розумного будинку від Google є зручне виконання команд. GoogleSmartHome надає можливість користувачам керувати пристроями будинку за допомогою динаміка GoogleHome, застосунку GoogleHome, GoogleAssistant на смартфоні чи іншому пристрої, та GoogleNestHubMax.
- Найфункціональнішим засобом для керування будинком є дисплей GoogleNestHubMax, який розширює функціонал динаміка Google Home можливістю отримувати інформацію не лише звуком, а й на дисплеї, а також здійснювати керування жестами та використовувати дисплей для відеодзвінків чи відеонагляду. Керування жестами може бути особливо корисним, якщо в кімнаті шум і система не має можливості почути користувача.
googlesmarthome
- Для інтеграції з GoogleSmartHome виробники пристроїв мають надати веб-сервіс, через який Google має надсилати команди для пристроїв. Google як SaaS надає можливість сприйняття команд від користувача, обробку природної мови та формування формалізованих команд, а виробник пристрою має реалізувати виконання цих формалізованих команд.
- Модель роботи GoogleSmartHome багато в чому спирається на сторонні сервіси виробників пристроїв, система забезпечує повноцінну роботу розумних будинків уже сьогодні.
Muzzley'>Muzzley
Muzzley
- Muzzley позиціонує себе як SaaS рішення, яке надає можливість об’єднати всі пристрої Інтернету речей під єдиним інтерфейсом для користувача. Вона спрощує створення розумного будинку, підпорядковуючи всі розумні пристрої налаштуванням у застосунку Muzzley. На сьогодні система має понад десять тисяч користувачів, яким вона надає можливість працювати з більш ніж двома сотнями пристроїв від різних виробників
Muzzley
- Головною метою SaaS платформи Muzzley є створення ефективного каналу комунікацій між людьми та пристроями для обміну інформацією чи діями. Платформа використовує поняття програмних сервісів, щоб не обмежуватися самими лише взаємодіями з пристроями, але найпоширенішими програмними сервісами в системі є саме пристрої Інтернету речей. Щоб стати програмним сервісом у системі Muzzley, необхідно: отримати облікові дані від Muzzley, які ідентифікуватимуть програмний сервіс; навчити сервіс комунікувати через один із протоколів зв’язку HTTP чи MQTT.
Muzzley
Система підтримує два типи інтеграції:
- Хмара-Хмара — сервіс виробника пристрою має зареєструвати свій пристрій у системі Muzzley та бути готовим виконувати дії зі своїми пристроями відповідно до команди від сервісу Muzzley.
- Хмара-Пристрій — пристрій просить у сервісу свого виробника зареєструвати його в сервісі Muzzley та з отриманими обліковими даними вже безпосередньо спілкується із сервісом Muzzley .
- Варто зазначити, що Muzzley є єдиною з розглянутих систем, яка підтримує інтеграцію Хмара-Пристрій із пристроями сторонніх виробників. Цей підхід у поєднанні з використанням протоколу MQTT робить цю платформу відмовостійкішою та швидшою за інші розглянуті. Проте відсутність лінійки власних пристроїв може стати слабким місцем у конкуренції з компаніями — виробниками пристроїв.
Порівняння платформ для розумного будинку
Висновки
- Здійснено аналіз програмних систем підтримки розумного будинку (CloudMQTT, Мі- otta, GoogleSmartHome), які є лідерами серед розробників відповідного програмного забезпечення.
- Виявлено необхідність розробки нової програмної системи. Ця платформа має поєднувати переваги SaaS та PaaS сервісів, спрямованих на збільшення прибутку від підписок на різні блоки функціоналу керування будинком, від співпраці з виробниками пристроїв у ролі PaaS. Вона має оптимізувати інтеграції «хмара- пристрій» та «хмара-хмара» й реалізовувати АРІ для налаштування інтеграції за протоколом http та керування пристроями за протоколом MQTT.
- Модель роботи платформи має бути схожою на моделі AppleAppStore чи GooglePlayMarket з орієнтацією на окремий розумний пристрій або розумний будинок як ціле.
Джерела:
- https://uk.wikipedia.org/wiki/MiKpoKorrnxuiep
- https://en.wikipedia.org/wiki/Software_as_a_service
- https://en.wikipedia.org/wiki/Platform_as_a_service
- https://en.wikipedia.org/wiki/Intemet_of_things
- https://developer.mivatek.com/index.php
- https://developers.google.com/actions/smarthome
- https://muzzleyintegrations.docs.apiary.io/
|
|
|
Скачать 0.89 Mb.