Εξισορρόπηση της διαλειτουργικότητας με την αποδοτικότητα των φορητών συσκευών

Τεχνικές Θεραπευτικής Μάλαξης (Ενδέχεται 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Ενώ οι συσκευές IoT έχουν συγκλίνει γύρω από το IP, οι πολλές προσεγγίσεις των επιπέδων εφαρμογής πρέπει να επιλυθούν εάν οι σχεδιαστές φορητών συσκευών πρόκειται να μεγιστοποιήσουν τη χρησιμότητά τους

Από τον Patrick Mannion, συνεισφέροντα συντάκτη
Στο ταχέως εξελισσόμενο Διαδίκτυο των πραγμάτων, οι προμηθευτές τεχνολογίας εργάζονται για να συμφωνήσουν σε ένα μοντέλο δεδομένων που θα επιτρέψει σε εκατομμύρια συσκευών με περιορισμένες πηγές να συνδεθούν και να επικοινωνήσουν χρήσιμα. Εν τω μεταξύ, οι σχεδιαστές φορητών συσκευών - για γυμναστήριο, ιατρική παρακολούθηση θέσης, πρόσβαση σε κτίρια ή άλλες εφαρμογές - εξακολουθούν να βρήκαν ότι πρέπει να επιλέξουν πλευρές, μειώνοντας τη διαλειτουργικότητα και περιορίζοντας τη χρησιμότητα των συσκευών.
Υπάρχουν σχεδόν εξίσου λόγοι για να μην υπάρχει διαλειτουργικότητα, καθώς πρέπει να υπάρχει διαλειτουργικότητα, ειδικά εάν μια συσκευή πρέπει να είναι εξαιρετικά χαμηλής ισχύος, όπως συμβαίνει με τα φορητά. Ενώ η διαλειτουργικότητα σε επίπεδο πρωτοκόλλου επιτρέπει σε περισσότερες συσκευές να επικοινωνούν μεταξύ τους, το μειονέκτημα είναι ένα "βαρύ" πρωτόκολλο με υπερβολικά υψηλά έξοδα που προσπαθεί να εξηγήσει πάρα πολλούς τύπους συσκευών και μοντέλα χρήσης που καταναλώνουν υπερβολική μνήμη και καταναλώνουν υπερβολική ισχύ κατά τη διάρκεια επικοινωνία. Προσθέτει επίσης κόστος.
Για τους κατασκευαστές, υπάρχουν ορισμένα στρατηγικά πλεονεκτήματα που πρέπει να αποκτήσετε έχοντας μια ιδιόκτητη προσέγγιση, συμπεριλαμβανομένου του πλήρους ελέγχου της διεπαφής, της εμπειρίας των χρηστών και της ασφάλειας. Το Home Kit της Apple είναι ένα κλασικό παράδειγμα. Για τους τελικούς χρήστες, ωστόσο, το καθαρό αποτέλεσμα είναι μια συσκευή που μπορεί να εκτελέσει τη ρητή λειτουργία της, όπως η ανίχνευση των επιπέδων καρδιακού ρυθμού και εφίδρωσης, αλλά δεν μπορεί να επηρεάσει οποιαδήποτε αλλαγή στο περιβάλλον για να βοηθήσει στην άμβλυνση των άκρων γιατί μπορεί να μην μπορεί να επικοινωνήσει τα χαρακτηριστικά του στο ήδη εγκατεστημένο σύστημα ελέγχου του κλίματος.
Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα της διαλειτουργικότητας για τους προγραμματιστές περιλαμβάνουν επίσης καλύτερη μελλοντική αποτύπωση των σχεδίων, ένα συνολικότερο οικοσύστημα συμβατών συσκευών και καλύτερη γενική υποστήριξη των οικοσυστημάτων κατά τα στάδια ανάπτυξης.
Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν έχει γίνει ουσιαστική προσπάθεια για την επίτευξη της διαλειτουργικότητας. Ο καλύτερος τρόπος για να εκτιμήσουμε τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσεται είναι να εξετάσουμε τα μοντέλα επικοινωνιών OSI και TCP / IP ( Εικ. 1 ).


Εικ. 1: Ενώ οι διάφορες διεπαφές ήταν ιστορικά ασυμβίβαστες, το IoT οδήγησε στη διαλειτουργικότητα στο δίκτυο και τα επίπεδα μεταφορών γύρω από την ΠΕ. Τώρα η έμφαση μετατοπίζεται στον ορισμό μοντέλων δεδομένων για το επίπεδο εφαρμογής. Πηγή εικόνας: Steve Iveson, www.networkstuff.eu.
Ενώ το Wi-Fi είναι εγγενώς IP-διευθυνσιοδοτούμενο, κοινές ασύρματες διεπαφές όπως Bluetooth και zigbee έπρεπε να εργαστούν σε αυτό. Και οι δύο υποστηρίζουν τώρα το IPv6 χρησιμοποιώντας το 6LoWPAN για υποστήριξη IP από άκρο σε άκρο στο δίκτυο και το μεταφορικό επίπεδο, όπως και το Thread, το οποίο δίνει έμφαση στη δικτύωση δικτύων και την ασφάλεια.
Η σύγκλιση είναι σε μεγάλο βαθμό γύρω από το περιορισμένο πρωτόκολλο εφαρμογής (CoAP) πάνω από το πρωτόκολλο δεδομένων πακέτου χρήστη (UDP) χρησιμοποιώντας τη συμπύκνωση JSON (JavaScript Object Notation) και τη συνοπτική αναπαράσταση δυαδικού αντικειμένου (CBOR). Σε αντίθεση με την πιο ώριμη μεταφορά τηλεμετρικών ουρών μηνυμάτων (MQTT), το CoAP υποστηρίζει συγχρονισμένα και ασύγχρονα μηνύματα. Επίσης, είναι ένα πρωτόκολλο μεταφοράς αντιπροσωπευτικών κρατικών μεταφορών (REST) ​​για πρόσβαση σε υπηρεσίες web και υποστηρίζει την ασφάλεια επιπέδου μεταφοράς δεδομένων (DTLS). Άλλα χαρακτηριστικά του CoAP που το καθιστούν ελκυστικό για εφαρμογές χαμηλής κατανάλωσης περιλαμβάνουν έναν γρήγορο κύκλο μετάδοσης και λιγότερους τύπους μηνυμάτων.
Σε σύγκριση με το παλαιότερο πρωτόκολλο πρόσβασης απλού αντικειμένου (SOAP) που εξαρτάται από XML, τα πρωτόκολλα RESTful είναι ελαφρύτερα και μπορούν να χρησιμοποιούν απευθείας διευθύνσεις URL για υπηρεσίες ιστού. Το REST μπορεί να χρησιμοποιήσει πραγματικά ένα πλήθος ρήματα άμεσα - όπως GET, POST, PUT, και DELETE - για την εκτέλεση εργασιών.
Όλα αυτά είναι καλά για φορητές συσκευές που πρέπει να επικοινωνούν ασύγχρονα με ελάχιστη αναστάτωση. Εντούτοις, έχοντας επιλύσει λίγο ή πολύ τη διαλειτουργικότητα στο επίπεδο του δικτύου και των μεταφορών, η έμφαση έχει πλέον μετατοπιστεί στο επίπεδο εφαρμογής και στο μοντέλο δεδομένων, οι οποίες δεν έχουν ακόμη συμφωνηθεί. Ωστόσο, η IPSO Alliance έχει εκπονήσει ορισμένες βασικές απαιτήσεις για το επίπεδο έξυπνου αντικειμένου σε μια προσπάθεια να φτάσει σε κάποιο επίπεδο συναίνεσης ( Εικ. 2 ).

Εικ. 2: Η IPSO Alliance δημιούργησε κάποιες βασικές απαιτήσεις για το επίπεδο των εφαρμογών και των μοντέλων δεδομένων σε μια προσπάθεια επίτευξης συναίνεσης ώστε τα έξυπνα αντικείμενα να μπορούν να επικοινωνούν πιο αποτελεσματικά. Πηγή εικόνας: Centero.
Όπως αναφέρθηκε, το Home Kit από την Apple είναι μια προσέγγιση. Άλλοι περιλαμβάνουν το Google Weave, το Open Connectivity Foundation (OCF), το Z-Wave και η συμμαχία zigbee έχει τραβήξει το σύμπλεγμα προφίλ μαζί και την επικαλύπτει με dotdot για να επιτρέψει στις συσκευές IoT να επικοινωνούν ανεξάρτητα από το υποκείμενο δίκτυο. Όλες οι διευθύνσεις ή είναι συσκευές χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, χαμηλής κατανάλωσης, από φορητές συσκευές μέχρι λάμπες και επιχειρούν να ορίσουν λειτουργικά μοντέλα δεδομένων στο επίπεδο εφαρμογής που θα βοηθήσουν τις διάφορες συσκευές να επικοινωνούν.
Ωστόσο, υπάρχουν μερικά πράγματα που χρειάζονται έναν σαφέστερο ορισμό. Ένα από αυτά είναι πώς να περιγράψουμε ένα αντικείμενο και τις δυνατότητές του και είναι κυριολεκτικά θέμα σημασιολογίας.
Σύμφωνα με τον Geoff Mulligan, ιδρυτή και μέλος του διοικητικού συμβουλίου της IPSO Alliance, "Τώρα είναι όλα τα μοντέλα δεδομένων, η σημασιολογία των δεδομένων IoT". Για παράδειγμα, εάν ένας αισθητήρας θερμοκρασίας στο φορητό ή στο δωμάτιο λέει "40, "Είναι ζεστό ή κρύο; Φαρενάιτ ή Κελσίου; Μήπως η συσκευή να πάρει τον αριθμό γνωρίζει ακόμη και ότι προέρχεται από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας; "Δεν μπορείτε να στείλετε ένα ολόκληρο λεξικό για να πείτε τι σημαίνει 40 και να πω ότι είναι από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας", δήλωσε ο Mulligan. Το τέχνασμα βρίσκει το μοντέλο δεδομένων που δίνει επαρκείς πληροφορίες σχετικά με το έξυπνο αντικείμενο χωρίς να ξεπεράσει το σκάφος.
Από την προοπτική του Mulligan, η βιβλιοθήκη συμπλέγματος zigbee (ZCL) πήρε λάθος το μοντέλο. "Το μοντέλο Smart Object (SO) του IPSO διαχωρίζει το ρήμα από το αντικείμενο. zigbee τους έβαλε και τα δύο μαζί », είπε. Για παράδειγμα, "το ZCL βάζει το 70 μαζί με το" set the temperature to ", έτσι χρειάζεστε μεγαλύτερη δέσμευση μεταξύ πηγής και προορισμού. Αυτή η δέσμευση δημιουργεί ένα εξαιρετικά πολύπλοκο σύστημα που κινδυνεύει να είναι ανεξέλεγκτο και μη εκτεταμένο. "Αντ 'αυτού, το IPSO SO στέλνει ένα μήνυμα λέγοντας:" Temp είναι 70 βαθμοί C ή F ", και στη συνέχεια ο SO ορίζει το πλαίσιο.
Το IPSO Smart Objects βρίσκεται πάνω από το ελαφρύ πρωτόκολλο M2M της Open Mobile Alliance (OMA) (LWM2M) και μπορεί να τρέξει καλά πάνω στο Thread ( Εικ. 3 ). Ωστόσο, θα ανταγωνιστεί με dotdot.

Εικ. 3: Το νήμα είναι ένα καλά καθορισμένο και ασφαλές πρωτόκολλο δικτύωσης δικτύων IP, στο οποίο μπορεί να καθίσει το στρώμα εφαρμογής. Ωστόσο, ο ορισμός ενός αποδεκτού, διαλειτουργικού μοντέλου δεδομένων για το επίπεδο εφαρμογής θέτει dotdot του zigbee σε ανταγωνισμό με τα Smart Objects της IPSO. Πηγή εικόνας: Centero.
"Θέλουμε ένα σύστημα που να είναι αδέσμευτο σε οποιοδήποτε κατώτερο στρώμα", δήλωσε ο Mulligan. "Το IPSO SO θα τρέξει ωραία πάνω από zigbee, αλλά επί του παρόντος επιδιώκουν dotdot."
Τουλάχιστον οι dotdot και η IPSO SO προσπαθούν να ορίσουν μια διαλειτουργική προσέγγιση. Άλλοι, όπως το LONWorks, είναι αυστηρά ιδιοκτησιακοί και δημοφιλείς στα συστήματα ελέγχου κτιρίων. Τότε υπάρχει η Siemens και η Emerson, οι οποίες είναι επίσης πλεγμένες. "Καθένας ορίζει τα ενεργειακά χαρακτηριστικά με ιδιόκτητο τρόπο", δήλωσε ο Mulligan. Αυτό παρέχει κλασικό κλείδωμα προμηθευτή. "Το Wi-Sun είναι πιο ανοιχτό, αλλά ακόμα και πολλά ανοικτά πρότυπα έχουν ένα κλειστό σύνολο μοντέλων δεδομένων, έτσι είστε κλειδωμένοι στη λύση τους".
Ένα μεταμοντέλο μοντέλων: Είστε τρελοί;
Η κλειστή και πλεγμένη προσέγγιση έχει πολλές ελλείψεις. Μεταξύ αυτών, σύμφωνα με τον Skip Ashton, αντιπρόεδρο λογισμικού της Silicon Labs, είναι ότι, από την άποψη του χρήστη, διάφορες συσκευές δεν είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν και να ενισχύονται ο ένας στον άλλο. Από την άποψη του προγραμματιστή, η συνολική διαθέσιμη αγορά για μια συσκευή είναι τεχνητά περιορισμένη.
Σίγουρα, οι οργανισμοί οικοδομούν γέφυρες μεταξύ των δικτύων, έτσι μια συσκευή zigbee μπορεί να πάρει σε ένα δίκτυο της Apple Home Kit, αλλά γενικά, η ικανότητά της σε κλίμακα είναι περιορισμένη. Επίσης, οι προγραμματιστές είναι επιφυλακτικοί για την ανάπτυξη για ένα δίκτυο που είναι τόσο smartphone-κεντρικό και ελέγχεται από μία ή δύο εταιρείες (Apple Home Kit και Google Weave). Ένα σύστημα ασφαλείας Apple Home Kit δεν θα μιλήσει με μια κλειδαριά πόρτας Android.
Για την άποψη του αντικειμενικού μοντέλου, η Ashton βλέπει τις πολυάριθμες προσεγγίσεις να καταρρέουν σε δύο ή τρεις, και είναι προκατειλημμένη προς το dotdot πάνω από το Thread. Τούτου λεχθέντος, αγωνίζεται με τη μοντελοποίηση γενικά. Από τη μία πλευρά, βλέπει την ανάγκη για απόλυτη σαφήνεια στις περιγραφές των χαρακτηριστικών ενός αντικειμένου, όπως αυτές που σχετίζονται με έναν λαμπτήρα. Εντούτοις, η περιγραφή του είναι επίσης οριστικά εμπόδιο στη διαλειτουργικότητα έως ότου όλοι συγκλίνουν σε μια παγκόσμια περιγραφή του, "Τι θα έπρεπε ένα αντικείμενο λαμπτήρα να μοιάζει με μια κανονική αλήθεια;"
Η Άστον έχει ακούσει μια λύση που θα μπορούσε να λύσει το αίνιγμα: ένα μεταμοντέλο μοντέλων. "Σηματικά, αυτό το παίρνει ένα στρώμα και επομένως μπορείτε να χαρτογραφήσετε όλα αυτά (άλλα πρωτόκολλα) σε αυτό", δήλωσε ο Ashton. "Αυτό ακούγεται καλό, αλλά αν πάω σε έναν λαμπτήρα ή έναν κατασκευαστή θυρών και προτείνω αυτό, θα σκέφτονται ότι είμαι τρελός." Από τη δική τους άποψη, το μεταμοντέλο των μοντέλων προσθέτει μόνο το κόστος. Το κόστος είναι μικρό, αλλά όταν στέλνουν εκατομμύρια, οι πένες προστίθενται γρήγορα. "Έτσι, δεν θέλουν να υποδείξουν οτιδήποτε σεμαντικά. θέλουν να είναι πολύ συγκεκριμένες. "
συμπέρασμα
Ο τρόπος με τον οποίο η μοντελοποίηση των αντικειμένων εξελίσσεται τα επόμενα χρόνια θα επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την αποτελεσματικότητα και την χρησιμότητα των φορητών συσκευών. Είναι σαφές ότι υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις και βάσιμοι λόγοι για αυτές τις προσεγγίσεις, αλλά το έργο της IPSO Alliance (Smart Objects) και του zigbee (dotdot), ενώ ανταγωνίζονται, μπορεί να καταλήξει σε μια αμοιβαία επωφελή λύση που θα βοηθήσει τους σχεδιαστές να διευρύνουν την διαθέσιμη αγορά για τα προϊόντα τους.