Современная электроника №3/2020

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2020 Туманный Интернет вещей В статье рассмотрены альтернативные (отличные от предлагаемых правительством и программой «Цифровая экономика») подходы к решению проблемы возрождения полупроводниковой индустрии страны и создания индустрии Интернета вещей, основанные на новой парадигме в архитектуре и обеспечении безопасности беспроводного Интернета вещей, ориентированных на конвергенцию Интернета вещей и концепции туманных вычислений. Алексей Галицын (Москва) Введение По данным всемирного исследования PwC Digital IQ® за 2017 год, Интернет вещей (IoT) занимает первое место сре- ди восьми прорывных технологий, спо- собных изменить бизнес-модели ком- паний или целых индустрий, опережая в этом рейтинге искусственный интел- лект, дополненную реальность, техно- логию, связанную с созданием дронов и управлением ими, блокчейн и целый ряд других технологий [1]. В отличие от рынков большинства других технологий, рынок Интернета вещей практически безграничен, и, по прогнозам компаний Cisco и IBM, объ- ёммирового IoT-рынка уже к 2020 году должен превысить $7 трлн (это прак- тически четверть бюджета США или Китая). Однако эти амбициозные ожи- дания в настоящее время сдерживают- ся «из-за отсутствия стандартизации протоколов, отсутствия совмести- мости и однозначной идентифика- ции IoT-устройств, отсутствия единых стандартов в сфере кибербезопасности Интернета вещей, а также в связи с уяз- вимостью IoT-устройств к внешним про- никновениям и внешним воздействиям, которые могут привести к существен- ному репутационному и финансовому ущербу для компаний. Ещё одной, впол- не очевидной проблемой является доро- говизна существующих решений, ведь IoT – это не только сенсоры, но и слож- ная инфраструктура. Наконец, суще- ственным сдерживающим фактором являются возможности канала переда- чи информации – в данном случае огра- ничения по дистанции использования датчиков, объёму передаваемой инфор- мации и помехозащищённости» [2]. Проблемы вертикальной интеграции IoT Интернет вещей – это необъят- ное число подключённых датчиков, камер, смартфонов, компьютеров и устройств, которые взаимодействуют с другими устройствами, веб-сайтами, серверами и облаками [3]. Большин- ство приложений Интернета вещей, взаимодействующих с реальным миром, чувствительны к задержкам и требуют быстрой реакции. Для тако- го рода приложений, работающих в реальном времени, нужна новая рас- пределённая модель вычислений, а также новая архитектура, в которой функционал облачных вычислений, сетевого взаимодействия и хранения критической информации должен быть опущен с «облаков на землю», т.е. на периферию бурно расширяю- щейся сети. При этом благодаря бли- зости процесса вычислений нового туманного сегмента облака к вещам, производимые в «тумане» операции могут выполняться в реальном мас- штабе времени, без каких-либо задер- жек, потерь связи и т.п. Таким образом, для дальнейшего развития Интернета вещей необходимо создание и внедре- ние новой концепции – концепции туманных вычислений и новой пара- дигмы в архитектуре [4] расширяю- щейся сети Интернет. Концепция туманных вычислений Туманные вычисления (от англ. fog computing) – это подход к построению приложений, в которых обработка данных и серверные компоненты для обслуживания время чувствительных транзакций размещаются не в обла- ке, а ближе к периферии – на конеч- ных устройствах (или рядом с ними): компьютерах, мобильных устрой- ствах, датчиках, смарт-узлах и т.п., не теряя при этом связи с облачной инфраструктурой, решая основные проблемы и устраняя недостатки тра- диционной облачной модели (воз- можные задержки, необходимость в высокоскоростном «трансконтинен- тальном» соединении, непредвиден- ные сетевые заторы, сбои, потери свя- зи, которые становятся критичными при расширении Интернета до уров- ня Интернета вещей). Таким образом, в туманных вычислениях дополни- тельная обработка данных и сервис должны быть размещены на конеч- ных устройствах (end points), точках доступа или выделенных периферий- ных серверах. Классические облач- ные технологии очень хороши, но имеют один явный минус: облачная технология упирается в пропускную способность канала связи, которая небезгранична – уже сейчас каналы перегружены. И чем больше пользо- вателей, тем сильнее эта перегрузка. Архитектура туманных вычислений снижает загруженность каналов свя- зи путём подгрузки итоговых данных (вместо обеспечения постоянного соединения) от облаков, что требует новой (другой) организации приклад- ных процессов. Туманные вычисления – следую- щий шаг в эволюции облаков, кото- рый открывает новые возможности для бизнеса за счёт поддержки локаль- ной высокоскоростной обработки данных на узлах периферии сети, т.е. непосредственно на IoT-сенсорах и исполнительных механизмах, кото- рые могут оперировать вместе со свя- занными облачными сервисами, что- бы обеспечить функции хранения, вычисления, сетевого взаимодей- ствия и управления в зависимости от рабочей нагрузки. Это потребует дру- гой организации приложений (кото- рые должны будут уметь работать как в облачном, так и в частично автоном- ном режиме) и новой архитектуры самой сети – распределённой гори- зонтальной архитектуры системно- Статья публикуется в авторской редакции. Мнение редакции не всегда совпадает с пози- цией автора. Но редакция открыта для диалога и предоставляет специалистам возможность донести свои идеи до аудитории журнала. Специализированный журнал – это информа- ционная площадка, на которой порой встре- чаются самые невероятные проявления твор- ческой мысли.