Διαδίκτυο των Αντικειμένων - IoT.

Transcript

1 Διαδίκτυο των Αντικειμένων - IoT

2 ΑΠΟΚΤΗΣΗ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗΣ ΕΜΠΕΙΡΙΑΣ ΣΕ ΝΕΟΥΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΚΑΤΟΧΟΥΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΟΥ ΣΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ (ΦΚ/MIS) Ε.655/

3 IoT OSI Physical Data Link: WiFi, Bluetooth, Low Power Wide Area Netwrok, Cellular, IEEE Network: IPv4, IPv6 Transport: TCP, UDP Application: MQTT, XMPP, LWM2M, Rest

4 IoT OSI

5 IoT Protocol Stack

6 Ομαδοποίηση των πρωτοκόλλων Connectivity (ex: Wifi, Bluetooth, LPWAN, LoRa, SigFox) Infrastructure (ex: 6LowPAN, IPv4/IPv6, RPL) Discovery (ex: Physical Web, mdns) Data Protocols (ex: MQTT, CoAP, AMQP, Websocket) Semantic (ex: JSON-LD, Web Thing Model) Multilayer (HomeKit, Weave)

7 Connectivity Ethernet Wifi (IEEE ) n, Μέγιστος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων 300Mbps, range 190m, Zώνες συχνοτήτων 2.4GHz και 5GHz IEEE Ρυθμός μετάδοσης 250Kbps, χαμηλό κόστος, μικρές αποστάσεις, long batter life, Universal ζώνη συχνοτήτων 2.4GHz NFC Zώνη συχνοτήτων MHz. Ρυθμός μετάδοσης δεδομένων, 424 Κbps, αποστάσεις μερικών μέτρων Bluetooth/BLE - Zώνη συχνοτήτων στα 2.4 GHz. Ρυθμός μετάδοσης δεδομένων έως 3 Mbps και μέγιστος εύρος 100m.

8 WiMax (IEEE ) - Wireless Metropolitan Area Networks. Εύρος έως 50 km και κινητοί σταθμοί από 5 έως 15 km. Zώνες συχνοτήτων από 2.5 GHz έως 5.8 GHz ρυθμός μετάδοσης δεδομένων έως 40Mbps LoRAWAN Semtech, εύρος δεκάδες km. Tο LoRaWAN προσφέρει μοναδικά χαρακτηριστικά, όπως η πολύ μεγάλη εμβέλεια και η χαμηλή κατανάλωση ενέργεια NB-IOT - NarrowBand IoT Low Power Wide Area Network που βασίζεται σε cellular telecommunications bands. Standard: 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Cellular : 4G/5G broadband Connectivity

9 Infrastructure IPv6 - Internet Layer πρωτόκολλο, 128-bit διευθυνσιοδότησης, ιεραρχική κατανομή διευθύνσεων, end-to-end datagram transmission μεταξύ IP networks. Ο συνδυασμός με το transport TCP=> TCP/IP 6LoWPAN - "6LoWPAN : IPv6 για Low power Wireless Personal Area Networks, adaption layer για IPv6 σε IEEE links. Λειτουργία στα 2.4 GHz frequency range με 250 kbps transfer rate. UDP (User Datagram Protocol) - transport layer πρωτόκολλο για client/server network applications βασιζόμενο στο Internet Protocol (IP), real-time performance.

10 Infrastructure QUIC - υποστηρίζει multiplexed connections μεταξύ δύο endpoints πάνω από User Datagram Protocol (UDP), και σχεδιάστηκε με ένα διαφορετικό security μηχανισμό παρόμοιο του TLS/SSL, συνδυάζει μείωση καθυστέρησης σε connectivity και transport επίπεδο, και εκτίμηση του εύρους ζώνης αποφεύγοντας τη δικτυακή συμφόρηση και τις συγκρούσεις. uip - TCP/IP stack ανοιχτού κώδικα που χρησιμοποιείται από tiny 8- και 16-bit microcontrollers. DTLS - (Datagram Transport Layer) παρέχει ασφάλεια επικοινωνίας σε datagram protocols. χρήση σε client/server applications για αποφυγή eavesdropping, message forgery.

11 Infrastructure NanoIP - Internet-like networking services σε embedded και sensor devices χωρίς το overhead του TCP/IP, local addressing in mind." Time Synchronized Mesh Protocol - (TSMP) Επικοινωνιακό πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται σε Aυτό-οργανωμένα δίκτυα από wireless devices, motes. Τα TSMP devices συγχρονίζονται και επικοινωνούν σε timeslots, παρόμοια με άλλα TDM (time-division multiplexing) συστήματα. ROLL / RPL - (IPv6 routing πρωτόκολλο για low power/lossy Wireless Sensor Networks)

12 Discovery mdns (multicast Domain Name System) κάνει resolve host names σε IP addresses Physical Web: χρησιμοποιείται από τα Bluetooth Low Energy (BLE) beacons, που μεταδίδουν broadcast urls που σχετίζονται με αντικείμενα ή τοποθεσίες κάνοντας χρήση του Eddystone format. UPnP (Universal Plug and Play) καθοδηγός : Open Connectivity Foundation, καθορίζει ένα σύνολο set πρωτοκόλλων που επιτρέπουν σε networked devices να ανακαλύψει το ένα το άλλο και να ιδρύσουν κανάλια επικοινωνίας για data sharing και άλλα networking services.

13 Data Protocols MQTT - publish/subscribe, small code footprint, εύκολη ανταλλαγή δεομένων σε remote devices, σύνδεση με broker (mosquito, paho), αυτόματη one-to multicast επικοινωνία, ευέλικτο management CoAP - εύκολη μετάφραση σε HTTP για γρήγορη διασύνδεση με το Internet, multicast support, μικρό overhead, δυνατότητα υποστήριξης πάνω από UDP συνδέσεις XMPP - Extensible Messaging and Presence Protocol, ΧΜL, Jabber, Ιnstant Messaging, Presence Information, contact list, VoIP, file transfer (facebook, Google, Slack)

14 Data Protocols AMQP- Advanced Message Queuing Protocol μηνύματα γίνονται published σε exchanges, που παρομοιάζονται με mailboxes. Τα Exchanges κατανέμουν αντίγραφα των μηνυμάτων (message copies) σε ουρές (queues) με χρήση κανόνων που ονομάζονται bindings. Στη συνέχεις οι AMQP brokers είτε μεταδίδουν τα μηνύματα στους καταναλωτές ( consumers) που έχουν ήδη κάνει subscribe στις queues, ή οι καταναλωτές κάνουν fetch/pull μηνύματα από queues κατ απαίτηση (on demand). LWM2M: Υποστηρίζεται από την Open Mobile Alliance. Υλοποιεί DTLS, CoAP. {/Object/Instance/Resource}. Read, Write, Execute, Observe.

15 Data Protocols Restful HTTP - GET/POST/PUT /DELETE, WebServices, Access Tokens WebSocket TCP based πρωτόκολλο => οι websocket συνδέσεις είναι μόνιμες (persistent), δικατευθυντήριες, αποφυγή polling τεχνικών, message based, υποστηρίζεται από το σύνολο των browsers. Το αρχικό handshake (request/response), αποτελείται από ένα HTTP Connect statement που ζητά τη δημιουργία ενός TCP connection GET ws://echo.websocket.org/?encoding=text HTTP/ WebSocket Protocol Handshake HTTP/1.1 Date: Fri, 10 Feb :38:18 GMT Origin: Connection: Upgrade Cookie: utma=99as Server: Kaazing Gateway Connection: Upgrade Upgrade: WebSocket Host: echo.websocket.org Access-Control-Allow-Origin: Sec-WebSocket-Key: urovsczjnol/umbtt5ukmw== Access-Control-Allow-Credentials: true Upgrade: websocket Sec-WebSocket-Accept: rlhckw/skso9gah/zsfhbatdkru= Sec-WebSocket-Version: 13 Access-Control-Allow-Headers: content-type

16 Semantic you don't need to know how to talk to every different type of Thing IOTDB - JSON / Linked Data standards για την περιγραφή του Internet of Things SensorML - standard models και XML encoding σχήματα για την περιγραφή sensors και μετρήσεων LsDL - Lemonbeat smart Device Language, Κάθε device αντικατοπτρίζεται σε μια σειρά τιμών