Очень тихое из мира IoT

Тихое – не значит неважное. Скорее, наоборот. Просто для коммерциализации его ещё рано, потому и механизмы распространения информации с таким «сырьём» работают тоже тихо. Но не замечать «тихого» – упустить зарождающуюся «волну».

Многие помнят об одном из многих приобретений Google – Boston Dynamics. В основном, из-за ярких конструкций этой даже не компании, а исследовательской лаборатории. Но, как о всём нетоварном, о Boston Dynamics пошумели недолго, да и забыли. Чем там занимаются – почти полная тайна. Правда, иногда завесу немного приоткрывают, и из доступного минимума информации можно «откопать» неожиданно много интересного.

Итак, в Boston Dynamics явно удовлетворены своими разработками алгоритмов управления шагающими машинами, потому что в списке новых ключевых направлений появился пункт, исключительно важный для всей большой идеи IoT – актуаторы (исполнительные механизмы).

Здесь надо сделать маленькое, но необходимое, отступление. Идея «взаимодействующих без участия человека предметов, дополненных встроенной интеллектуальностью» (лучше определить IoT у меня не получается) предусматривает обязательность неких механизмов, трансформирующих информацию в изменения физических величин. Иначе нет смысла городить сложные защищённые радиоканалы, большие сервисы и масштабные сети – получится не «интернет вещей», а система встроенных вычислителей, без особого смысла усложняющая жизнь (хороший пример – «шагомеры 2.0», ничего принципиально нового не делающие по сравнению с механическими предшественниками, но вводящие море бессмысленных сущностей, вроде никому не нужных карт маршрутов, как будто городские фанатики джоггинга каждый день бегают новыми, полными феерических неожиданностей, маршрутами). Это может быть забавно, на этом можно построить какую-то временную социализацию (что спасает и даже доставляет удовольствие), но не более того. Фундаментальных изменений мира к лучшему, которые ожидаются от IoT, с такими системами не добиться (разве что явные проблемы с приватностью могут породить какие-то новые полезные способы их решения). Для бизнеса и стартапов в частности, эти банальности означают одно – пока «ранний IoT» является зоной повышенных рисков (просто потому, что очень большие игроки всё ещё ведут войну за «простое и традиционное», в первую очередь, за стандарты на всех уровнях реализации).

И пока Google в необычном для компании режиме «очень ограниченного доступа с максимальным затягиванием конкретных анонсов» продвигает платформу Brillo, в Boston Dynamics заняты в том числе «умными актуаторами» (smart actuators). Например, такими:

Это гидравлический исполнительный механизм, очевидно преобразующий информацию (команды) в положение штока (он виден слева). Раз гидравлика, значит очень немаленькие усилия (никто не будет делать гидропривод для усилий, где достаточно моторчика с редуктором) и, при высоком качестве исполнения, – высокая надёжность. Особо присматриваться к фотографии не требуется, чтобы понять – этот актуатор (или технологическая оснастка, извините за сленг из некомпьютерной области, для его производства) изготавливался методом «прямого» (аддитивного) производства, в простонародье – 3D-принтингом (иначе такую сложную геометрию цельной конструкции не получить). То есть, медленно, тихо, но уверенно, где-то внутри Google формируется собственная подсистема проектирования и даже производства актуаторов (кто создал одно работающее устройство – сможет создать и семейство, опыт уже есть). Кто-то там вовсю отрабатывает взаимодействие с серийными производителями прецизионного литья (иными способами сделать такое невероятно дорого), кто-то – высокоуровневым моделированием актуаторов (без него не добиться результирующей точности работы, повторяемости, не построить алгоритмику встроенных вычислителей, потому что те же калмановские фильтры требуют наличия модели).

В общем, тихо-тихо, как и с Brillo, в Google работают и над самым главным в IoT. Актуаторы «обкатываются» на удивительных роботах Boston Dynamics, а что будет дальше с этим вполне самостоятельным сегментом – посмотрим. Может так сложиться, что в итоге именно актуаторы «выстрелят» куда раньше завершённой продукции на основе разработок Boston Dynamics. Просто потому, что они в IoT нужны везде, всегда и принципиально, без них никакого IoT нет.

Теперь посмотрим, что происходит в другом ключевом для IoT секторе – в беспроводных сетях. Здесь тоже тихо сформировалось нечто очень серьёзное. Рабочая группа IEEE 802.11 (занимающаяся разработкой стандартов всего того, что мы называем Wi-Fi) объявила о работе над новыми спецификациями 802.11ah. Финальная версия стандарта 802.11ah ожидается в следующем году, а это означает, что и примерно тогда же появятся и первые коммерчески доступные микросхемы контроллеров.

Можно было бы этого вообще не заметить, если бы не одно «но» - с 802.11ah Wi-Fi становится серьёзным конкурентом всевозможным «IoT-ориентированным» разработкам. Потому что это «очень другой Wi-Fi».

Во-первых, в отличие от прочих, объединённых префиксом 802.11 «вайфаев», 802.11ah будет работать в низкочастотном (до 1 GHz) диапазоне. Точнее, в диапазонах, потому что ниже гигагерца нет единого всемирного ISM (Industrial, Scientific, Medical) диапазона, пригодного для передачи данных с приличной скоростью при антенне небольших габаритов (мы же говорим об «интернете вещей» вообще, а не об «интернете вещей с габаритами, достаточными для установки большой антенны»). Это вызвано особенностями распространения радиоволн и, похоже, нарастающим разочарованием, сформированным попытками добиться устойчивой работы в условиях помещения от устройств всемирного ISM-диапазона 2,4 GHz.

К слову, уже сейчас можно оценить, как строгость госрегуляторов сказывается или может сказаться на перспективах развития IoT – по доступным частотным полосам ISM-диапазонов до 1 GHz. Наибольшие полосы ISM-частот – в Китае (32 MHz) и США (16 MHz), чемпионы строгости же – Европа (2 MHz) и Япония (1 MHz). Эти ограничения несомненно скажутся на всём (включая высокоуровневые архитектуры IoT-систем и даже на принципиальной возможности реализации целых их классов), но 802.11ah будет доступен для всех.

Во-вторых, разработчики спецификаций 802.11ah сразу поставили перед собой задачу – добиться микропотребления на физическом (PHY) и управления доступа к среде (MAC) уровнях. Речь идёт о той же самой «многолетней работе при батарейном питании» как главном проектном критерии, что и в Bluetooth LE. Естественно, это стремление подкрепляется и снижением тактовой частоты всего остального 802.11ah Wi-Fi контроллера в 10 раз и переориентирования всей системы в целом на работу с редкими короткими пакетами.

В-третьих, 802.11ah готовит один большой скрытый сюрприз. Точка доступа 802.11ah сможет обслуживать до 8191 оконечных устройств с иерархической системой идентификаторов (на деле это означает возможность построения логических групп конечных устройств, например, с разными уровнями качества обслуживания QoS, с локализованной в пределах группы «борьбой за канал» и даже с механизмами множественного доступа с разделением по времени, TDMA) в принципиально однохоповой сети (оконечные устройства – точка доступа). С учётом куда более совершенных механизмов модуляции (по сравнению со всем, что надстроено над 802.15.4 и Bluetooth LE) и низкочастотностью (обеспечивающей большую дальность связи при одной и той же мощности) 802.11ah становится очень грозным игроком в мире IoT.

Похоже, некоторые (или даже многие) всерьёз и тихо занятые IoT компании не спешат, ожидая изменений именно на уровне беспроводных сетей – первые восторги прошли, и оказалось, что возможности существующих технологий уже далеки от желаемого и даже требуемого, и ISM диапазон 2,4 GHz останется не столько для IoT, сколько для устройств класса "носимая сеть".

В любом случае, замечательная технология ожидается. Интересующимся (и, особенно, профильно работающим) очень советую довольно сложную, но всё равно обзорную тематическую статью, начинать надо уже сейчас, 802.11ah без сомнения будет (опыт у разработчиков из комитетов 802.11 огромный, кроме того, уже хорошо видны, извините, «грабли», по которым в ISM диапазоне 2,4 GHz «нагулялись» предшественники).

Ну и последнее, о чём вообще слышали разве что специализирующиеся в нише всевозможных биконов (beacons), которые всё обещают революцию то в маркетинге, то в indoor навигации, но ни первого, ни второго не происходит. Google наконец довела до коммерческого уровня своё довольно давнее и очень нишевое начинание Physical Web, и вот появился конкурент iBeacon от Apple, Eddystone™.

Много рассказывать об этом нет смысла – ещё один основанный на Bluetooth LE протокол и поддержка его носимыми вычислителями (библиотеки и API ОС Android и iOS), предназначенный для «маячков» - грубо говоря, передатчиков, периодически выдающих в эфир пакеты, играющие роль «штрих-кодов без каких-либо усилий со стороны пользователя».

Принципиальное отличие Eddystone от iBeacon – полная открытость (open source), способность передавать в пакете URL вместо UUID (следовательно, сторонние сервисы не обязательны), расширенные возможности управления маячком и мониторинга его состояния.

Очень забавная технология, более чем доступная, в которой, как и во всём IoT сегодняшнего дня самое сложное – придумать, что бы такое реально полезное, удобное, нужное людям и монетизируемое (разработчик же должен хотя бы что-то кушать) из этого можно сделать.

В любом случае, появление Eddystone – это очень хорошо, потому что излишние строгости iBeacon в каком-то смысле ограничивали распространение технологии.

С другой стороны, возможность передачи скрытого URL в невидимых пользователю пакетах заставляет вспомнить QR коды (по сути, биконы – это те же QR коды, отличие в цепочке действий пользователя – для биконов пользователь только включает Bluetooth LE, для QR кодов – запускает приложение и сканирует код) и одну маленькую проблему – разработчик предполагает, что система будет эксплуатироваться добропорядочными людьми с чистыми прекрасными намерениями. В реальности же люди остаются людьми, и что там будет в URL – то предугадать непросто (атаки нехорошими URL на доверчивых любителей QR-кодов в своё время сильно навредили этой очень хорошей и «необязывающей пользователя» технологии).

Такие события, о которых мало кто пишет.

Откланиваюсь.