Cu cinci ani în urmă, frontiera rețelei a fost bine definită și destul de îngustă, iar tipurile de dispozitive conectate la aceasta au constat,
în primul rând, din calculatoare personale, fie laptop-uri sau desktop-uri, fie platforme de terminale. Acum, frontiera rețelei a devenit mult mai complexă și variată, fiind în continuă extindere. La acest lucru a contribuit adăugarea unui sortiment larg de noi “lucruri” care au conectivitate activată, denumită, în mod obișnuit, ca fiind Internetul Lucrurilor (IoT).
de Nicholas Sargologos, Freescale Semiconductor
Astăzi, termenul “the cloud” (“nor”) este frecvent folosit pentru a descrie suita diversă de hardware constând din routere de ultimă generaţie, switch-uri, controlere de livrare a aplicațiilor și servere, precum și din aplicații bazate pe server, baze de date și servicii care sunt găzduite în centrul de date. Într-un mod similar, termenul “the fog” (“ceața”) este acum folosit pentru a descrie frontiera (marginea) domeniului rețelei în care există toate noile “lucruri” din IoT. Pentru a da o indicație de mărime a numărului dispozitivelor care compun acest strat de ceață, până în 2016 se estimează că va crește la peste 6 miliarde de dispozitive, incluzând peste 90 de milioane de noduri de rețea activată, variind de la simpli senzori portabili, contoare inteligente și controlere de automatizare a clădirilor, până la dispozitive de management al mediului, de monitorizare a securității și de control al accesului. Până în 2025, la nivel mondial, baza instalată de dispozitive conectate la internet este prognosticată să ajungă la 50 de miliarde de dispozitive, ceea ce este echivalent cu 6,5 dispozitive pentru fiecare ființă umană.
Majoritatea aplicațiilor și serviciilor care vor monitoriza, gestiona și controla stratul de ceață în creștere rapidă al dispozitivelor din IoT va fi bazată pe cloud. Un portal IoT permite conectivitate în rețea între dispozitive IoT, operând în stratul de ceață și în nor. Pentru a fi eficient, un portal IoT trebuie să fie capabil să sprijine mediul de conectivitate al ariei locale și protocoalele folosite de către diferitele dispozitive IoT, precum și conectivitatea și protocoalele cerute pentru a se atașa la rețeaua de arie largă, și, la rândul său, la aplicații cloud bazate pe Internet. Se vor detalia în continuare unele dintre aceste considerente cheie de proiectare pentru un portal IoT:
Conectivitate fizică
În funcție de tipul de dispozitiv din IoT, conectivitatea stratului de ceață folosită pentru a activa conectivitatea la rețea (M2M) poate lua forma unui strat fizic wireless, cum ar fi ZigBee, Sub-gigaHz, Z-Wave, low power Bluetooth, low power Wi-Fi sau Near-Field Communication. Pentru rază scurtă de acțiune, dispozitivele captive pot folosi un strat fizic cu fir, cum ar fi Home Plug Green PHY. În scopul găzduirii unei game largi de soluții de conectivitate utilizate de dispozitivele din stratul de ceață, un portal IoT trebuie să furnizeze suficiente porturi de atașare, adecvate ca tip, pentru a sprijini modemurile necesare la conectarea dispozitivelor stratului de ceață. Porturile de atașare utilizate în mod obișnuit de modemurile stratului de ceață sunt, de obicei, porturi de intrare/ieșire (IO) seriale, cum ar fi UART, SPI sau I2C, cu o rată scăzută de date.
Suport pentru protocol
În plus, pentru a sprijini conectivitatea pentru diversele straturi fizice utilizate de dispozitivele stratului de ceață, poarta de acces (gateway) IoT trebuie să fie în măsură să sprijine protocolul utilizat de fiecare tip de dispozitiv din IoT. Aceste protocoale pot include Home Automation, Smart Energy, 802.11n, 6LoPAN și multe altele. Fiecare tip de protocol necesită o anumită cantitate de procesare a volumului de muncă, în scopul de a gestiona stiva de protocol asociată cu fiecare.
Securitate
Necesitatea de a proteja datele transmise într-o rețea este bine recunoscută și există mai multe mecanisme disponibile astăzi pentru a face acest lucru în puncte de acces, precum laptop-urile, folosind protocoale de securitate Wi-Fi sau Ethernet. În plus, față de capabilitatea de criptare a datelor, este necesară protecția împotriva introducerii de software rău intenționat care poate compromite securitatea datelor sau care permite captura neautorizată a datelor înainte de criptare. Aceste caracteristici sunt esențiale în aplicații IoT în cazul în care multe dispozitive din rețea și senzori vor captura și transmite date specifice utilizatorului, între noduri. Este esențial ca datele să fie criptate, deoarece aceste date pot fi legate direct sau legate de un utilizator individual.
Acest lucru este din ce în ce mai reglementat și monitorizat de legislația care extinde specificațiile standardelor de criptare și protocoale, pentru a fi utilizate. Rezultatul inevitabil va fi o cerință prin care procesoarele de comunicare utilizate în aplicații M2M sau IoT trebuie să aibă capacitatea de a efectua operațiuni criptografice, cum ar fi hashing, semnarea și criptarea datelor, precum și o unitate de stocare a cheii de securitate, în scopul de a îndeplini cerințele de reglementare. Furnizarea acestui tip de securitate necesită o gamă completă de mecanisme de protecție a datelor, inclusiv boot securizat, suport pentru o arhitectură de încredere, cum ar fi ARM® TrustZone®, și abilitatea de a detecta intervenții fizice neautorizate în interiorul carcasei unui dispozitiv sau pe o placă.
Fiabilitate
Abilitatea de a sprijini funcționarea continuă într-o platformă de comunicaţie necesită protecție împotriva efectelor particulelor Alpha asupra zonelor de memorie. Pe măsură ce tehnologia de fabricație bazată pe siliciu a avansat, permițând noduri de proiectare din ce în ce mai mici, probabilitatea apariției de erori cauzate de efectele particulelor Alpha în matricea de memorie a crescut în mod semnificativ. Siguranța se realizează prin încorporarea tehnologiei de detectare şi corectare a erorilor (ECC) pe toate memoriile, inclusiv pe straturile 1 şi 2 de memorie cache, precum și pe memoria SRAM și memoria DDR externă, pentru fiabilitate maximă, precum și temporizatoare de tip watchdog.
Conectivitatea fizică, suportul pentru protocol, securitatea și fiabilitatea sunt toate considerente cheie de proiectare ale unui portal IoT. Pe măsură ce numărul de dispozitive din stratul de ceață al IoT continuă să prolifereze, interoperabilitatea acestor considerente diferite pe dispozitive multiple și gateway-uri va deveni repede un alt factor cheie pentru consumatorii care caută să conecteze un număr vast de dispozitive din ceață la nor.
Nick Sargologos este Senior Manager Senior din cadrul grupului de Reţele Digitale de la Freescale Semiconductor.
Surse despre dimensiunea pieţei:
IMT și rapoarte InStat, Q4-2013 și John Chambers, CEO Cisco.
Freescale Semiconductor România S.R.L.
București
Tel: 021 3052 400
officero@freescale.com
www.freescale.ro