Интернет Вещей – это глобальный тренд в мире телекома, который будет трудно затмить в ближайшие 10-15 лет

Киричёк Руслан Владимирович – заместитель заведующего кафедрой Сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, руководитель лаборатории Интернета Вещей, к.т.н., доцент.

Краткая справка:

Лаборатория Интернета Вещей была создана в 2012 году на базе кафедры Сетей связи и передачи данных СПбГУТ. Лаборатория Интернета Вещей – первая в России и одна из первых в мире. На сегодняшний день является ведущей лабораторией, занимающейся комплексным исследованием Интернета Вещей.

Расскажите, пожалуйста, об истории технологии Интернета Вещей.

Термин «Интернет Вещей» официально был стандартизован в 2010 году, и с этого момента Интернет Вещей стал ключевым движущим направлением в развитии телекоммуникаций в краткосрочной и долгосрочной перспективах. Специалисты McKinsey Global Institute включили Интернет Вещей в список 12 прорывных технологий, которые могут кардинально изменить нашу жизнь, бизнес и глобальную экономику совсем скоро — до 2025 года.

Стоит отметить, что к 2010 году возникло два ключевых, на мой взгляд, момента, которые стали основой Интернета Вещей. Первый момент – количество IP -адресов версии 4 было исчерпано, активно стал внедряться протокол IPv6, который предполагает, что каждый человек на Земле может иметь до 7000 IP-адресов и, соответственно, может подключить 7000 устройств. Второй важный момент – в 2008 году количество вещей, подключенных к сети Интернет, превысило количество людей, живущих на Земле. И часто говорят, что Интернет Вещей возник именно тогда, когда главным участником сетевого процесса стала вещь – устройство, подключенное к Интернету, а не человек, как было раньше. С каждым днем эта цифра увеличивается: по прогнозу компании Cisco, сделанному в 2012 году, к 2020 году к Интернету будет подключено 50 млрд. устройств, а численность населения планеты будет примерно 8 млрд. человек. Конечно же, современные сети не готовы к такой нагрузке. Классические архитектуры, по которым они функционируют, не ориентированы на трафик Интернета Вещей, поэтому сейчас для специалистов в области телекоммуникаций открывается очень большая сфера, где можно применить свои знания – это планирование новых видов сетей, оптимизация сетей, исследование параметров сетевого трафика и так далее. Исследованием и развитием этих направлений занимается наша кафедра. Заведующий кафедрой сетей связи и передачи данных профессор Андрей Евгеньевич Кучерявый стоял у истоков создания Интернета Вещей и участвовал в стандартизации терминов и определений по данному направлению в Международном Союзе Электросвязи. Именно он одним из первых стал выступать на конференциях, публиковать статьи, читать лекции по Интернету Вещей ещё в 2010 году, когда этот термин в России всерьез никто не воспринимал. С учетом больших достижений в 2013 года научно-педагогическая школа проф. Кучерявого А.Е. "Интернет вещей и самоорганизующиеся сети" включена в Реестр ведущих научных и научно-педагогических школ Санкт-Петербурга в соответствии с решением Президиума Научно-технического совета при Правительстве Санкт-Петербурга Комитета по науке и высшей школе.

Что Вы можете сказать о безопасности Интернета Вещей? Насколько велика вероятность взлома сетей злоумышленниками?

Вероятность на сегодняшний день, естественно, велика, так как большинство людей, подключая «умный» телевизор или любое другое устройство к Интернету, так или иначе могут оставить пароли, которые были заданы на заводе по умолчанию, например – «adminadmin», «useruser» и так далее. Соответственно, подключившись с такими паролями через web-интерфейс, можно получить полный контроль по управлению устройством и дистанционно заблокировать его работу. Таким образом, сейчас очень велика вероятность взлома устройств, подключаемых к Интернету ввиду того, что большинство соединений являются беспроводными. В частности, в отчете Национального разведывательного совета США Интернет Вещей указывается как одна из потенциально опасных технологий относительно ближайшего будущего.

Так как все устройства небезопасны, так или иначе, ими могут воспользоваться хакеры, плюс есть вероятность активации недекларированных возможностей аппаратуры, поэтому говорить о том, что человек полностью контролирует свои Интернет Вещи нельзя. «Человек посередине» всегда может воспользоваться этой уязвимостью и отключить какое-то, например, жизненно важное устройство. Сейчас многие больные диабетом используют инсулиновые помпы, которые также работают через Интернет. Преднамеренно отключённая помпа может стать причиной смерти человека.

Несмотря на это, технология Интернет Вещей активно развивается и изучается, в том числе и в лаборатории Интернета Вещей в СПбГУТ. А как эта технология используется в повседневной жизни и в чем ее преимущества?

Технология Интернета Вещей, естественно, добавляет комфорт в повседневную жизнь и облегчает ее. Психологи утверждают, что у человека существует внутреннее скрытое желание все контролировать. Интернет Вещей дает ему эту возможность: контроль множества параметров, датчиков – температуры, давления, освещенности, влажности… Систем типа «Умный дом». Сейчас вся молодежь носит фитнес-браслеты, которые отслеживают сон, активность, пульс, шаги в течение дня, и таких устройств становится все больше. По прогнозам компаний-производителей мобильной электроники, до конца 2016 года у рядового тинейджера в мегаполисе будет порядка 18 гаджетов, которые будут иметь IPv6-адреса – это умные часы, браслеты, смартфон, планшет, наушники и другие устройства. Так или иначе, каждое устройство либо через шлюз, либо напрямую будет подключаться к Интернету и, будет являться частью Интернета Вещей.

По данным J’son & PartnersConsulting, несмотря на текущие проблемы в экономике, к 2018 году рынок Интернета Вещей в России достигнет уровня в 32 млн. подключенных устройств.

Какими исследованиями занимается лаборатория?

Прежде всего это комплексное исследование Интернета Вещей. Отсюда вытекают частные задачи:

В лаборатории возможно проводить исследования и тестирование для следующих технологий: Ethernet, WiFi, ZigBee, 6LoWPAN, RPL, Bluetooth Low Energy, Lora, RFID, SAW, для этих целей имеются соответствующие радиомодули с интерфейсами UART, SPI и т.д.

В лаборатории развернута 5-ти сегментная модельная сеть, что позволяет проводить комплексное тестирование как реальных, так и виртуальных параметров Интернета Вещей. Кроме того, создан лабораторный стенд для захвата и последующего анализа сетевого трафика на любом участке модельной сети. Модельная сеть позволяет воссоздать сценарии как межмашинного взаимодействия, так и коммуникации D2D, рассматриваемые в рамках концепции сетей 5G.

Сегмент 1: Беспроводная сенсорная сеть – строится на самоорганизующейся сети: оконечный узел-маршрутизатор-координатор. На базе данного сегмента отрабатываются задачи энергосбережения, сетевой безопасности, кластеризации, введения расписаний для обмена данными.

Сегмент 2: Летающая сенсорная сеть – строится на базе квадрокоптеров общего пользования (в лаборатории используются квадракоптеры 3D Robotics Iris+), которые применяются для сбора данных с сенсорных полей и доставки этих данных в сеть связи общего пользования.

Сегмент 3: Система позиционирования в помещении – строится на базе радиометок (Wifi, ZigBee, BLE), взаимодействующих со смартфоном пользователя и позволяющих определить точные координаты человека в помещении, а также транслировать эти данные на удаленный сервер через ССОП для визуализации.

Сегмент 4: Программно-конфигурируемая сеть (SDN). Данный сегмент модельной сети позволяет обеспечить выполнение задач по исследованию новой архитектуры построения сетей, протоколов взаимодействия Интернет Вещей с ССОП, а также бенчмаркинговое тестирование SDN-контроллеров с учетом трафика Интернета Вещей.

Сегмент 5: Облачная IoT-платформа – строится на базе программного продукта Go+ IoT University Solution, который позволяет организовать взаимодействие пользователей с Интернет Вещами на базе удобного веб-интерфейса, задать алгоритмы функционирования устройств, а также формировать управляющие команды на базе анализа больших объемов данных от IoT-датчиков.

Структура модельной сети, развернутой в лаборатории Интернета Вещей СПбГУТ им. проф.М.А. Бонч-Бруевича

Лаборатория была открыта в 2012 году. Каких успехов ей удалось достичь за 4 года?

Подготовлено более 450 студентов, магистров и аспирантов, владеющих теоретическими знаниями и практическими навыками по разработке и исследованию Интернет Вещей.

Создана магистерская программа по профилю подготовки «Интернет Вещей и самоорганизующиеся сети», которая в настоящее время является единственной на территории РФ. Обучение ведется на русском и английском языках.

В СПбГУТ обучаются студенты, приехавшие по обмену из других стран (Франция, Германия, Финляндии и др.). Ежегодно проводится летняя школа для иностранных студентов. Обязательной дисциплиной для них является «Интернет Вещей». В 2016 году летняя школа «St.Petersburg Summer University on Internet of Things» будет полностью посвящена Интернету Вещей.

Лаборатория Интернета Вещей, СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Есть ли заинтересованность направлением Интернет Вещей среди студентов? Сколько студентов на данный момент привлечены к работе в лаборатории?

Разумеется, что студенты читают интернет сайты, смотрят телевизор, слушают радио… Интернет Вещей – сейчас это глобальный тренд в мире телекома, который трудно затмить в ближайшие 10-15 лет. Студенты понимают это и стараются выбрать правильное направление подготовки в бакалавриате и магистратуре. На протяжении последних двух лет факультатив по Интернету Вещей является самым посещаемым среди студентов. Могу констатировать, что каждый семестр записывается 130-150 студентов, желающие послушать лекции про Интернет Вещей. С 2016 года проводится проектно-ориентированный факультатив, который позволяет закрепить теоретические знания на практике.

В настоящее время в научно-исследовательских проектах работает более 30 студентов, магистров и аспирантов. Тематика проектов достаточно разнообразная, вот лишь некоторые работы:

• Разработка программного генератора трафика Интернета Вещей с заданными параметрами потока;
• Разработка объективных методов контроля качества восприятия на основе эмоций пользователя;
• Разработка программно-аппаратных средств захвата трафика Интернета Вещей.
• Методы управления устройствами Интернета Вещей на базе нейроинтерфейсов, приложений виртуальной и дополненной реальности.

В настоящее время на базе лаборатории проводятся исследования по Грантам Российского фонда фундаментальных исследований:

• «Разработка принципов построения и методов самоорганизации для летающих сенсорных сетей», (2015-2016 гг), №15-07-09431
• "Биодрайвер", (2016-2017гг), № 16-37-00215
• "Разработка принципов интеграции технологии дополненной реальности и Интернета Вещей", (2016-2017гг), № 16-37-00209

Взаимодействует ли Лаборатория Интернета Вещей с другими организациями? Как именно взаимодействует?

Разработанная модельная сеть представляет уникальные возможности по стандартизации, поэтому Лаборатория Интернета Вещей прежде всего взаимодействует с Международным Союзом Электросвязи по вопросам разработки и представлению проектов рекомендаций на базе Вкладов в Исследовательской Комиссии 20 Сектора Стандартизации Телекоммуникаций (МСЭ-Т) «Интернет Вещей и его приложения, включая «умные» города и сообщества». За 2015-2016 гг подготовлены и представлены 5 рекомендаций и проектов стандартов МСЭ-Т. Во вкладах предложены новые методы взаимодействия и тестирования Интернет Вещей. Представленные материалы явились результатом серии натурных экспериментов, выполненных в лаборатории.

Планируется ли расширение лаборатории или закупка нового оборудования в ближайшее время?

В лаборатории с осени 2015 года ведутся работы по созданию сегмента для Промышленного Интернета, взаимоувязанного с другими сегментами модельной сети лаборатории.

На базе модельной сети Промышленного Интернета возможно проведение исследования целого ряда актуальных и нерешенных задач:

• исследование и оптимизация трафика Промышленного Интернета Вещей на базе модельной сети и протоколов;
• планирование топологий Промышленного Интернета Вещей;
• разработка алгоритмов самоорганизации для сетей Промышленного Интернета Вещей;
• тестирование взаимодействия Промышленного Интернет Вещей с сетями связи общего пользования;
• тестирование совместимости устройств Промышленного Интернет Вещей;
• исследования уязвимости Промышленного Интернета Вещей.
• исследования взаимодействия Промышленного Интернета Вещей с программно-конфигурируемыми сетями.

Более подробную информацию о исследованиях и предстоящих событиях можно найти на сайте лаборатории.