13 vragen over het Internet of Things

Het Internet of Things gaat een grote vlucht nemen, daar zijn alle analisten het wel over eens. Maar waar staat het Internet of Things voor, en wat komt er in technisch opzicht bij kijken?

 

1. Haast iedereen heeft het over Internet of Things, maar is dat niet hetzelfde als internet? Internet zoals we dat nu kennen is vooral bedoeld om mensen in verbinding te brengen met elkaar en met informatie. Via diverse apparaten (smartphone, laptop, pc) krijgt een mens toegang tot het netwerk. Via een pc kom je het internet op, via een printer leg je informatie vast op papier en via een diskdrive sla je gegevens op. De mens is ‘in control’ en bepaalt wat er met de internetaansluiting gebeurt. Het ­Internet of Things (IoT) is vooral bedoeld als koppeling tussen voorwerpen die niet direct een link hebben met de mens, maar die geheel zelfstandig communiceren met het netwerk. Om data door te geven of te ontvangen, of allebei.

 

2. Is dat echt nieuw, het koppelen van voorwerpen? Het principe dat apparaten direct met elkaar communiceren is niet nieuw. Al in de vorige eeuw was sprake van machine-to-machine communicatie (M2M). Bij M2M wisselen apparaten onderling informatie uit. In feite is deze techniek een basis voor het Internet of Things. Overigens dateert IoT ook al uit de vorige eeuw, want de term werd in 1999 verzonnen door de Britse ondernemer Kevin Ashton, die wellicht het meest bekend is als de bedenker van een wereldwijde standaard voor RFID-labels.Dat het IoT juist op dit moment zo in de ­belangstelling staat, komt doordat de ontwikkelingen in een stroomversnelling terecht komen, doordat steeds meer partijen op de trein springen.

 

3. Waarin verschilt IoT van M2M? Traditionele M2M-oplossingen waren in de regel gericht op telemetrie en/of beheer en onderhoud op afstand door analyse en eventueel afstemming van de werking van één of meer apparaten van hetzelfde ­type. Daarvoor werden relatief dure hardwaremodules ontworpen en ingezet waarmee via bedrade of mobiele netten rechtstreeks communicatielijnen werden geopend (point-to-point).

In het IoT wordt gebruik gemaakt van de mogelijkheden die zich ­ontvouwen door toepassing van standaard IP-netwerken en goedkope passieve sensoren met lage energiebehoefte, waardoor ook apparaten waarvoor een aparte hardwaremodule niet zou lonen, toch aangesloten kunnen worden. Daarmee verbreedt het doel van de toepassing van communicatie met apparaten zich van voornamelijk beheer en onderhoud, naar verzameling van gegevens waarmee bedrijfsprocessen geoptimaliseerd kunnen worden en nieuwe, innovatieve bedrijfsmodellen bestaansgrond krijgen.

 

4. Om wat voor dingen gaat het eigenlijk? Een slimme energiemeter bijvoorbeeld, die bijhoudt hoeveel stroom er wordt gebruikt en daar zelf melding van doet. Maar het kan ook een heel simpele sensor zijn, die vaststelt of een raam of deur open staat dan wel gesloten is. Of een wat uitgebreidere sensor die in de gaten houdt wat voor weer het is, op basis waarvan een ander systeem bijvoorbeeld de zonwering kan instellen. Of een lamp, die je van afstand aan en uit kunt zetten. Of een auto, die via zijn boordcomputer gegevens ­uitwisselt met bijvoorbeeld de fabrikant.

 

5. Zijn er ook dingen die helemaal niet op het IoT kunnen worden aangesloten? De fantasie is de enige beperkende factor. Wie had ooit gedacht dat een huisdier een aansluiting zou krijgen op internet? Toch is dat mogelijk, door het beestje te voorzien van een elektronische halsband met GPS en camera. Het baasje kan daarmee vaststellen waar het dier is en hoe die omgeving er uit ziet. Ook het baasje zelf ontsnapt er niet aan; door het dragen van een zogeheten wearable – bijvoorbeeld een slim horloge of een polsband met sensoren – wordt het mogelijk om allerlei gegevens omtrent de lichamelijke toestand desgewenst door te geven, al of niet in combinatie met de verblijfplaats van de persoon in kwestie. Sporters kunnen op die manier hun hartslag doorgeven, maar hetzelfde kan ook gebeuren bij een hartpatiënt. Vroeger moest die laatste een ­dedicated sensor op zijn lichaam laten zetten, die via een kabel werd aangesloten op een registratiekastje. Via internet gaat dat allemaal veel makkelijker en heeft de arts direct inzicht in de gezondheidstoestand.

 

6. Kan elk ding zomaar op dat nieuwe internet worden aangesloten? Voorwaarde is natuurlijk wel dat het ding in kwestie gegevens kan uitsturen of ontvangen. Dat wordt mogelijk gemaakt door er een ICT-component aan toe te voegen, bijvoorbeeld een Curie-chip van Intel of een halfgeleider uit de Artik-familie van Samsung. Die kleine computers-­op-een-chip zorgen voor de verzameling van data en het uitsturen ervan.

Die hardware dient natuurlijk ook bestuurd te worden; daar zijn speciale besturingssystemen voor ontwikkeld die weinig ruimte innemen.

 

7. Hoe komt de verbinding met internet tot stand? Dat kan via een bedrade oplossingen, draadloos over korte afstand (via bijvoorbeeld wifi of Bluetooth), of draadloos over langere afstand via mobiele netwerken. De bedrade oplossing zie je vooral bij Home Automation-achtig toepassingen. Het is een robuuste maar relatief dure methode, die bovendien niet erg flexibel is. Als je een ding wilt verplaatsen of toevoegen, is dat bij een bedrade oplossing veel werk. Draadloze oplossingen hebben dat nadeel niet.

Constructies met draadloze verbindingen voor de korte afstand zijn al redelijk uitgekristalliseerd. Ze zijn echter alleen mogelijk wanneer men in staat is in de buurt van de dingen access points te plaatsen die de ­verbinding met internet tot stand brengen. Flexibeler en makkelijker te realiseren en beheren lijken oplossingen met draadloze communicatie over lange afstand. De enige bewezen oplossing daarvoor is via mobiele netwerken van de tweede en derde generatie, waarop dingen met simkaart-technologie worden aangesloten. Goedkopere alternatieven zijn volop in ontwikkeling. Meer daarover leest u in AutomatiseringGids nr. 14 van 27 augustus.

 

8. Hoe zit het met de energievoorziening? Dat is heel simpel wanneer de onderdelen van het ding kunnen worden aangesloten op het elektriciteitsnet. In heel veel gevallen zal men echter moeten terugvallen op een ingebouwde, al dan niet oplaadbare batterij. Met name die variant stelt ontwerpers voor uitdagingen, want lang niet alle dingen zitten op plekken waar je de accu regelmatig kunt vervangen of opladen. Vandaar dat er veel aandacht wordt besteed aan het zo zuinig mogelijk laten werken van de chip, een zuinig besturingssysteem en bijvoorbeeld het zo veel mogelijk beperken van het contact met het internet. Er zijn zowel voor wifi als voor mobiele netwerken al modules ontworpen die het tien jaar uithouden op een standaard AA-batterij.

In het ideale geval kan een sensor zelfs helemaal zonder voeding werken, en wordt gebruik gemaakt van de reflectie van een inkomend ­signaal vanuit het netwerk.

 

9. Moeten we de marktonderzoeksbureaus geloven als ze het over miljarden dingen hebben? Ja, er zullen ongetwijfeld op termijn miljarden dingen komen met een IoT-aansluiting. De vraag is alleen hoe snel dat het geval zal zijn. De ­onderzoekers spreken elkaar op dit punt tegen. Volgens IBM zijn er nu al 15 miljard, en 40 miljard in 2020. IDC voorspelt meer dan 25 miljard ­devices in 2020. Gartner spreekt van 26 miljard devices in 2020. Het is wel zo dat zij hun prognoses haast maandelijks herzien. Voortschrijdend inzicht wijst op steeds grotere aantallen.

We zijn in elk geval al een heel eind gekomen sinds 1982, toen het eerste smart device werd geplaatst. Dat was een frisdrankenautomaat op Carnegie Mellon University, die was voorzien van een telmechanisme en een thermometer. De automaat kon doorgeven of er voldoende cola aanwezig was en of de drankjes wel koel genoeg waren.

 

10. Is er plaats voor zoveel dingen op internet? Op het originele internet, met een IPv4-adressering, was er beslist ­onvoldoende ruimte om elk ding zijn eigen internetadres te geven. Met de komst van IPv6 is er vrijwel geen enkele beperking meer. Miljarden dingen kunnen elk hun eigen adres krijgen, zodat de communicatie steeds in goede banen verloopt en het verkeer niet in de war wordt ­gestuurd.

 

11. Is er voldoende bandbreedte beschikbaar om al die dingen te laten communiceren? Diverse producenten van dingen voor het IoT maken gebruik van delen van het frequentiespectrum die nog niet door andere toepassingen ­worden benut. Wat dat betreft is er dus weinig kans op dat er problemen ontstaan met mobiele telefonie. De ontwerpers van de dingen proberen ook het gebruik van bandbreedte zo klein mogelijk te houden. Zo worden er geen ellenlange lappen data heen en weer gestuurd, maar gaat het om een aantal bytes per keer voor de eenvoudigste apparatuur tot hooguit een paar kilobyte als het een wat ingewikkelder apparaat of functie betreft. Tevens wordt het bereik van de dingen beperkt gehouden. Het is niet zo dat wanneer een sensor in Appingedam een aantal bytes verstuurt, die in Vlaardingen opgevangen kunnen worden. De ­afstand tussen zender en ontvanger is alleen groter in gebieden zonder veel bebouwing of verkeer. Een boei op zee zal bijvoorbeeld over een veel grotere afstand communiceren. Maar ook hiervoor geldt dat het maar een fractie van de totale tijd gebeurt.

Dat betekent niet dat dingen elkaar niet in de weg kunnen zitten. Vaak is dat is echter een minder groot probleem dan bij andere vormen van communicatie. Sensorinformatie is namelijk niet echt tijdkritisch en omdat het maar om kleine pakketjes gaat, kan een ding vaak best ­eventjes wachten met verzenden tot zijn buurman klaar is.

 

12. Hoe zit het met de veiligheid? Door gegevens op een netwerk te plaatsen is het wel mogelijk dat die signalen ook op andere plekken worden opgevangen. Er kan sprake zijn van een beveiligingsrisico. Stel, om even bij de deursensor te blijven, dat de deur meer danéén week dicht blijft. Kwaadwillenden zouden daaruit kunnen afleiden dat de bewoners van het pand met vakantie zijn. Een soortgelijke conclusie kan worden getrokken wanneer blijkt dat de sensor in de kWh-meter een tijd lang een zeer laag verbruik aangeeft. Het is dus zaak om het dataverkeer over het IoT goed te bewaken en waar nodig te versleutelen.

Hoe meer devices er komen, des te meer potentiële toegangen er zijn voor kwaadwillenden. De hackbaarheid van IoT-devices, zowel over het netwerk als fysiek, moet nader bekeken worden. Dit geldt des te meer, aangezien de makers van de dingen meer oog hebben voor de functionaliteit dan voor de beveiliging. Nu heeft het wegproppen van meer functies in een kleine processor de hoogste prioriteit.

Het verkeer tussen de devices binnen het IoT verloopt momenteel vooral direct. Er is geen sprake van encryptie, dus iedereen kan het verkeer afluisteren en er iets onoirbaars mee doen. Ook die encryptie moet veel hoger op de agenda komen.

 

13. Wat kost het om een ding aan te sluiten op het IoT? Dat is afhankelijk van de methode van aansluiten. Bedrade oplossingen zijn duur in aanleg en onderhoud en zijn, zoals gezegd, alleen toepasbaar als de dingen makkelijk bereikbaar zijn en niet te ver uit elkaar staan. Hoe duur ze uitpakken hangt af van de configuratie, van de vraag of de aanleg bij nieuwbouw plaatsvindt, of in een bestaand gebouw, en van de vraag of er wijzigingen kunnen optreden.

Voor draadloze oplossingen zal het ding wel over een zend-ontvangstmodule moeten beschikken. Voor Bluetooth kan dat vanaf 2,50 dollar, wifi-modules en Zigbee-chips – voor wie met minder bandbreedte toekan dan wifi biedt – beginnen bij 4 tot 5 dollar. Daar komen dan nog de kosten van aanschaf en beheer van de access points bij; de kosten daarvan zijn afhankelijk van de omvang van de configuratie.

Draadloze aansluiting via het mobiele net is vooralsnog duur. Voor op SIM-kaarten gebaseerde aansluitingen maakt men kosten tussen de 30 tot 75 euro per jaar. Daar komen dan nog de kosten van een sensor (20 tot 40 euro) en van een GSM-modem (15 tot 20 euro) bij.

Nieuwe initiatieven als LoRa, SigFox en Weightless beloven stukken goedkoper te zijn. In het volgende nummer van AutomatiseringGids gaan we dieper in op de ontwikkelingen op dit vlak.

 

Tag

IoT
M2M

Onderwerp

IoT


Niet gevonden? Vraag het de redactie!

Heeft u het antwoord op uw vraag niet gevonden, of bent u op zoek naar specifieke informatie? Laat het ons weten! Dan zorgen we ervoor dat deze content zo snel mogelijk wordt toegevoegd, of persoonlijk aan u wordt geleverd!

Stel uw vraag