Использование радиотехнологий в системах Интернета Вещей. Учитывая критический характер многих приложений IoT, безопасность всегда является обязательным условием.

Введение
Изначально понятие "Интернет вещей" было предложено членами RFID-сообщества, которые говорили о возможности получения информации о помеченном объекте путем просмотра интернет-адреса или записи в базе данных, соответствующей определенной технологии RFID или Near Field Communication. В научной статье "Исследование и применение умного дома на основе компонентных технологий и Интернета вещей" в качестве ключевых технологий IoT рассматриваются RFID, сенсорные технологии, нано-технологии и интеллектуальные встраиваемые технологии. Среди них RFID является основой и сетевым ядром построения Интернета вещей. Интернет вещей (IoT) позволил пользователям перенести физические объекты в сферу кибернетического мира. Это стало возможным благодаря различным технологиям маркировки, таким как NFC, RFID и 2D-штрихкод, которые позволяют идентифицировать физические объекты и связываться с ними через Интернет. IoT, интегрированная с сенсорными и радиочастотными технологиями, представляет собой вездесущую сеть, основанную на вездесущих аппаратных ресурсах Интернета, - это Интернет, объединяющий объекты. Это также новая волна ИТ-индустрии, поскольку в ней нашли применение вычислительные области, коммуникационные сети и технология глобального роуминга. Она включает в себя не только сложные технологии компьютерных и коммуникационных сетей, но и множество новых вспомогательных технологий Интернета вещей, таких как технологии сбора информации, технологии дистанционной связи, технологии дистанционной передачи информации, технологии анализа и контроля информационной разведки морских глубин.
В ближайшие годы прогнозируется быстрый рост Интернета вещей (IoT), к которому подключены физические объекты.
Например, по оценкам Cisco, среднегодовой темп роста составит 38 %. с 2015 года для сотовых соединений "машина-машина". что приведет к появлению более 3 миллиардов подключенных устройств к 2020 году [1]. К 2025 году до 75 миллиардов устройств будут подключены к Интернету вещей (IoT), а потенциальный экономический эффект составит около 11,1 триллиона долларов в год. Основой IoT является большое количество взаимосвязанных устройств, которые обмениваются информацией и предоставляют услуги [2]. Анализируя системы Интернета вещей, можно отметить, что основным связующим звеном являются системы обмена информации и передачи данных. Как правило, обмен информации происходит по беспроводным каналам связи с использованием радиотехнологий.
В данной работе рассматриваются основные применяемые на сегодняшний день радиотехнологии Интернета вещей, работа с такой тематикой является актуальной.
В англоязычной литературе в качестве обозначения Интернета вещей часто используется обозначение IoT – Интернет вещей по способу архитектуры его компонентов можно рассматривать как комбинацию датчиков и исполнительных устройств, которые предоставляют и получают определенные данные - эти данные далее оцифровываются и передаются в обоих направлениях по сетям связи. В дальнейшем эти данные оцифровываются и передаются в обоих направлениях по сетям связи, так что они могут использоваться множеством различных служб и конечных пользователей.
К одному объекту или устройству может быть подключено множество датчиков, которые затем могут измерять широкий спектр физических величин или событий и впоследствии передавать полученные данные в облако. Такое измерение можно рассматривать как модель сервиса.
Одним из главных связующих всех компонентов Интернета вещей является способ передачи данных, который основывается на радиотехнологиях.
В настоящее время информационная архитектура на основе Интернета обеспечивает обмен услугами и продуктами между всеми сетевыми элементами, устройствами и объектами. IoT относится к сетевому подключению обычных объектов, которые часто наделены интеллектом. В этом смысле Интернет также может служить платформой для гаджетов, которые связываются с внешним миром электронным способом и обмениваются информацией. В этом смысле IoT можно рассматривать как реальное развитие всего того, что подразумевается под названием Интернет, с добавлением большей взаимосвязанности, большей осознанности предоставляемой информации и расширенных интеллектуальных услуг. В прошлом в Интернете использовались ориентированные на соединение прикладные протоколы, такие как HTTP (Hypertext Transfer Protocol) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).
IoT - это развивающаяся глобальная техническая архитектура на основе Интернета, которая облегчает обмен товарами и услугами в рамках глобальных сетей цепочки поставок. Для достижения технологической тенденции все более высокой скорости передачи данных и уменьшения задержек при передаче, предполагается, что Интернет будет удваиваться в размерах каждые 5,3 года.
Облачные вычисления могут сыграть решающую роль в этом развитии, так как являются критически важными для поддержки IoT. Большинство "вещей" реального мира будут интегрированы в виртуальный мир благодаря возможности полного подключения к Интернету в любое время и в любом месте.
Беспроводная передача данных является неотъемлемой частью Интернета вещей. Проводные соединения в принципе менее подвержены помехам и краже данных. Однако во многих случаях использование кабелей либо слишком дорого, либо невозможно, либо слишком неудобно — например, при использовании большого количества датчиков, установленных в труднодоступных местах. Однако в Интернете вещей преобладает не одна беспроводная технология. Потому что у разных приложений разные требования: для многих устройств, например, важно низкое энергопотребление, а для других важна высокая скорость передачи. Для других приложений диапазон может быть критическим.
Далее сосредоточимся на радиотехнологиях, используемых для Интернета вещей. Это могут быть такие технологии, как 6LoWPAN, LoRa, B-IoT, LTE-M, Zigbee
Работа состоит из введения, заключения, основной части, в которой описываются основные радиотехнологии интернета вещей.

Основная часть
Одним из самых популярных слов в области информационных технологий является Интернет вещей (IoT). Будущее - за Интернетом вещей, который превратит объекты реального мира в интеллектуальные виртуальные объекты. Цель IoT - объединить все в нашем мире под общей инфраструктурой, что позволит нам не только контролировать окружающие нас вещи, но и быть в курсе их состояния.
Интернет вещей - это новая смена парадигмы в области информационных технологий. Словосочетание "Интернет вещей", которое также коротко известно как IoT, образовано из двух слов: первое - "Интернет", второе - "вещи". Интернет - это глобальная система взаимосвязанных компьютерных сетей, использующих стандартный набор протоколов Интернета (TCP/IP) для обслуживания миллиардов пользователей по всему миру. Это сеть сетей, состоящая из миллионов частных, государственных, академических, деловых и правительственных сетей, как локального, так и глобального масштаба, которые связаны между собой широким спектром электронных, беспроводных и оптических сетевых технологий. Сегодня более 100 стран мира обмениваются данными, новостями и мнениями через Интернет.
Технология пассивного радиозондирования или радиовидения становится мощным средством обработки в реальном времени изменений, вносимых телом в канал распространения радиосигналов, что позволяет распознавать движения тела по радиочастотным (РЧ) сигнатурам. Системы радиовидения для распознавания действий человека используют радиочастотные сигналы, отслеживаемые в сети устройствами Интернета вещей (IoT). Технология основана на обработке в реальном времени информации о качестве канала (CQI), которая обычно используется в системах беспроводной связи на стороне приемника для количественной оценки качества радиосигнала.
Возмущения, вызванные движущимися телами или другими объектами в электромагнитном (ЭМ) волновом поле, могут быть измерены непосредственно из CQI и проанализированы для восстановления грубого 2D/3D-изображения окружающей среды, без необходимости создания инфраструктуры ad-hoc зондирования или сотрудничества со стороны наблюдаемых объектов.
Технология Cloud-IoT для пассивного радиозондирования, включающая полевое IoT-устройство, пограничное устройство-шлюз и облако позволяет реализовать гибкую реконфигурацию задач зондирования, прокладывая путь к новому поколению IoT-систем, состоящих из настраиваемых под конкретное приложение сенсорных компонентов, а не зависящих от приложения, и сталкиваются со многими проблемами взаимодействия, возникающих при сложном взаимодействии разнородных аппаратных ресурсов
Используемые высокочастотные режимы позволяют достичь высокой точности.
Более того, недавно исследователи продемонстрировали, что также. внимание к окружающим объектам может быть уловлено с помощью радиочастотных датчиков, а также эмоции, которые можно улавливать с помощью дыхания и пульса.
.В следующих разделах рассмотрим основные особенности таких радиотехнологий, как 6LoWPAN, LoRa, B-IoT, LTE-M, Zigbee.
При рассмотрении всех радиотехнологий примем, что пропускная способность канала связи - максимальная дальность определяется энергией на принимаемый бит и зависит от эффективной передаваемой мощности, чувствительности приемника, помех и скорости передачи данных.
В математическом выражении данное утверждение запишем как:
C=B∙log_2⁡〖{1+[S/(N_0∙B)]}〗, (1)
Где C - пропускная способность (максимальная пропускная способность), бит в секунду , B - ширина полосы пропускания, Гц, S - мощность принимаемого сигнала, Вт, N_0 - плотность мощности шума , Вт/Гц.
В общем виде архитектура сетей Интернета вещей проиллюстрирована в работе [3]

Рисунок 1. Общая архитектура Интернета Вещей [3].
Одна из первых радиотехнологий - радиочастотная идентификация (RFID) - это система, передающая идентификационные данные об объекте или человеке по беспроводному каналу с помощью радиоволн в виде серийного номера.