Машина-машина ( M2M ) — это прямая связь между устройствами с использованием любого канала связи , включая проводной и беспроводной . [1] [2] Машина-машина может включать промышленные приборы, позволяющие датчику или счетчику передавать записанную им информацию (такую как температура, уровень запасов и т. д.) прикладному программному обеспечению , которое может ее использовать (например, регулируя производственный процесс на основе температуры или размещая заказы на пополнение запасов). [3] Первоначально такая связь осуществлялась путем передачи удаленной сети машин обратно в центральный концентратор для анализа, которая затем перенаправлялась в систему, такую как персональный компьютер . [4]
Более поздняя межмашинная коммуникация превратилась в систему сетей, передающих данные на персональные приборы. Расширение сетей IP по всему миру сделало межмашинную коммуникацию более быстрой и простой, при этом потребляя меньше энергии. [5] Эти сети также открывают новые бизнес-возможности для потребителей и поставщиков. [6]
Проводные коммуникационные машины используют сигнализацию для обмена информацией с начала 20-го века. Машина-машина приняла более сложные формы с появлением автоматизации компьютерных сетей [7] и предшествовала сотовой связи . Она использовалась в таких приложениях, как телеметрия , промышленность , автоматизация и SCADA .
Устройства «машина-машина», объединяющие телефонию и вычисления, были впервые разработаны Теодором Параскевакосом во время работы над его системой идентификации вызывающего абонента в 1968 году, позднее запатентованной в США в 1973 году. Эта система, похожая, но отличающаяся от индикатора вызова на панели 1920-х годов и автоматического определения номера 1940-х годов, которые передавали номера телефонов машинам, была предшественницей того, что сейчас называется идентификатором вызывающего абонента , который передает номера людям.
После нескольких попыток и экспериментов он понял, что для того, чтобы телефон мог прочитать номер телефона звонящего, он должен обладать интеллектом, поэтому он разработал метод, при котором номер звонящего передается на устройство вызываемого приемника. Его портативный передатчик и приемник были доведены до практики в 1971 году на предприятии Boeing в Хантсвилле, штат Алабама , представляя собой первые в мире рабочие прототипы устройств идентификации вызывающего абонента (показано справа). Они были установлены в компании Peoples' Telephone Company в Лисбурге, штат Алабама , и в Афинах, Греция , где они были продемонстрированы нескольким телефонным компаниям с большим успехом. Этот метод стал основой для современной технологии идентификации вызывающего абонента . Он также был первым, кто внедрил концепции интеллекта, обработки данных и визуальных экранов в телефоны, что дало начало смартфону . [ 8]
В 1977 году Параскевакос основал Metretek, Inc. в Мельбурне, штат Флорида, для проведения коммерческого автоматического считывания показаний счетчиков и управления нагрузкой для электроснабжения, что привело к появлению « умной сети » и « умного счетчика ». Чтобы добиться массового спроса, Параскевакос стремился уменьшить размер передатчика и время передачи по телефонным линиям, создав метод обработки и передачи на основе одного чипа. В 1978 году Motorola заключила контракт на разработку и производство одного чипа, но чип был слишком большим для возможностей Motorola в то время. В результате он стал двумя отдельными чипами (показано справа).
В то время как сотовая связь становится все более распространенной, многие машины по-прежнему используют стационарные линии (POTS, DSL, кабельные) для подключения к IP-сети. Сотовая отрасль M2M-коммуникаций возникла в 1995 году, когда Siemens создала отдел в своем подразделении мобильных телефонов для разработки и запуска модуля передачи данных GSM под названием «M1» [9] на основе мобильного телефона Siemens S6 для промышленных приложений M2M, что позволило машинам общаться по беспроводным сетям. В октябре 2000 года отдел модулей сформировал отдельное подразделение внутри Siemens под названием «Беспроводные модули», которое в июне 2008 года стало самостоятельной компанией под названием Cinterion Wireless Modules . Первый модуль M1 использовался для ранних терминалов точек продаж (POS), в телематике транспортных средств , удаленном мониторинге и приложениях отслеживания и прослеживания. Технология «машина-машина» была впервые принята ранними разработчиками, такими как GM и Hughes Electronics Corporation, которые осознали преимущества и будущий потенциал этой технологии. К 1997 году беспроводная технология межмашинной связи стала более распространенной и сложной, поскольку были разработаны и выпущены на рынок модули повышенной прочности для конкретных нужд различных вертикальных рынков, таких как автомобильная телематика.
Модули передачи данных от машины к машине 21-го века обладают новыми функциями и возможностями, такими как встроенная технология глобального позиционирования (GPS), гибкий монтаж наземной решетки, встроенные оптимизированные смарт-карты (например, SIM-карты телефонов ), известные как MIM или модули идентификации от машины к машине, и встроенная Java , важная технология, ускоряющая Интернет вещей (IOT). Другим примером раннего использования является система связи OnStar . [10]
Аппаратные компоненты межмашинной сети производятся несколькими ключевыми игроками. В 1998 году Quake Global начала проектировать и производить межмашинные спутниковые и наземные модемы. [11] Первоначально в значительной степени полагаясь на сеть Orbcomm для своих услуг спутниковой связи, Quake Global расширила свои предложения телекоммуникационных продуктов, задействовав как спутниковые, так и наземные сети, что дало Quake Global преимущество в предложении нейтральных по отношению к сети [12] продуктов.
В 2004 году Digi International начала производить беспроводные шлюзы и маршрутизаторы. Вскоре после этого в 2006 году Digi приобрела Max Stream, производителя радиоприемников XBee . Эти аппаратные компоненты позволили пользователям подключать машины независимо от того, насколько удалены их местоположения. С тех пор Digi сотрудничала с несколькими компаниями для подключения сотен тысяч устройств по всему миру. [ необходима цитата ]
В 2004 году Кристофер Лоури, британский предприниматель в сфере телекоммуникаций, основал Wyless Group, одного из первых операторов мобильных виртуальных сетей (MVNO) в сфере M2M. Операции начались в Великобритании, и Лоури опубликовал несколько патентов, внедряющих новые функции в области защиты и управления данными, включая фиксированную IP-адресацию в сочетании с управляемым платформой подключением через VPN. Компания расширилась до США в 2008 году и стала крупнейшим партнером T-Mobile по обе стороны Атлантики. [ необходима цитата ]
В 2006 году корпорация Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) начала работать с NASA над разработкой автоматизированного машинно-машинного интеллекта. Автоматизированный машинно-машинный интеллект позволяет широкому спектру механизмов, включая проводные или беспроводные инструменты, датчики, устройства, серверные компьютеры, роботов, космические аппараты и сеточные системы, эффективно взаимодействовать и обмениваться информацией. [13]
В 2009 году AT&T и Jasper Technologies, Inc. заключили соглашение о совместной поддержке создания устройств типа «машина-машина». Они заявили, что попытаются обеспечить дальнейшее взаимодействие между потребительской электроникой и беспроводными сетями типа «машина-машина», что приведет к повышению скорости и общей мощности таких устройств. [14] В 2009 году также было введено управление в реальном времени сетевыми службами GSM и CDMA для приложений типа «машина-машина» с запуском платформы PRiSMPro™ от поставщика сетевых услуг типа «машина-машина» KORE Telematics . Платформа была сосредоточена на том, чтобы сделать управление несколькими сетями критически важным компонентом для повышения эффективности и экономии затрат на использование устройств и сетей типа «машина-машина». [15]
Также в 2009 году Wyless Group представила PORTHOS™, свою многооператорную, многоприкладную, независимую от устройств платформу Open Data Management Platform. Компания представила новое отраслевое определение, Global Network Enabler, включающее клиентоориентированное управление сетями, устройствами и приложениями. [ необходима цитата ]
Также в 2009 году норвежский действующий оператор Telenor завершил десятилетние исследования «машина-машина», создав две организации, обслуживающие верхнюю (услуги) и нижнюю (связь) части цепочки создания стоимости. Telenor Connexion [16] в Швеции использует бывшие исследовательские возможности Vodafone в дочерней компании Europolitan и находится на европейском рынке услуг на таких типичных рынках, как логистика, управление автопарком , безопасность автомобилей, здравоохранение и интеллектуальный учет потребления электроэнергии. [17] Telenor Objects играет аналогичную роль, обеспечивая подключение к сетям «машина-машина» по всей Европе. В Великобритании Business MVNO Abica начала испытания приложений Telehealth и Telecare, которые требовали безопасного транзита данных через частную APN и подключение HSPA+ / 4G LTE со статическим IP-адресом.
В начале 2010 года в США AT&T , KPN , Rogers , Telcel / America Movil и Jasper Technologies, Inc. начали совместную работу по созданию сайта «машина-машина», который будет служить центром для разработчиков в области электроники для связи «машина-машина». [18] В январе 2011 года Aeris Communications, Inc. объявила о предоставлении услуг телематики «машина-машина» для Hyundai Motor Corporation. [19] Такие партнерства упрощают, ускоряют и делают более экономичным для предприятий использование связи «машина-машина». В июне 2010 года оператор мобильной связи Tyntec объявил о доступности своих высоконадежных SMS-сервисов для приложений M2M.
В марте 2011 года поставщик услуг межмашинной сети KORE Wireless объединился с Vodafone Group и Iridium Communications Inc., чтобы сделать сетевые услуги KORE Global Connect доступными через сотовую и спутниковую связь в более чем 180 странах с единой точкой для выставления счетов, поддержки, логистики и управления отношениями. Позже в том же году KORE приобрела австралийскую компанию Mach Communications Pty Ltd. в ответ на возросший спрос на M2M на рынках Азиатско-Тихоокеанского региона. [20] [21]
В апреле 2011 года Ericsson приобрела платформу Machine-to-Machine компании Telenor Connexion, стремясь получить больше технологий и ноу-хау в растущем секторе. [22]
В августе 2011 года компания Ericsson объявила об успешном завершении соглашения о покупке активов для приобретения технологической платформы Telenor Connexion (машина-машина). [23]
По данным независимой аналитической компании беспроводных сетей Berg Insight, в 2008 году число подключений к сотовым сетям по всему миру, используемых для межмашинной связи, составило 47,7 миллионов. Компания прогнозирует, что к 2014 году число подключений к межмашинной связи вырастет до 187 миллионов. [24]
Исследование E-Plus Group [25] показывает, что в 2010 году на немецком рынке будет 2,3 миллиона машинно-машинных смарт-карт. Согласно исследованию, в 2013 году эта цифра вырастет до более чем 5 миллионов смарт-карт. Основным драйвером роста является сегмент «отслеживание и трассировка» с ожидаемым средним темпом роста в 30 процентов. Самым быстрорастущим сегментом M2M в Германии со средним годовым ростом в 47 процентов станет сегмент потребительской электроники.
В апреле 2013 года была сформирована группа по стандартам OASIS MQTT с целью работы над легким протоколом надежной передачи сообщений с публикацией/подпиской, подходящим для связи в контекстах M2M/IoT. [26] IBM и StormMQ возглавляют эту группу по стандартам, а Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp является секретарем. [27] В мае 2014 года комитет опубликовал записку комитета MQTT и NIST Cybersecurity Framework Version 1.0, чтобы предоставить руководство для организаций, желающих развернуть MQTT в соответствии с NIST Framework for Improving Critical Infrastructure Cybersecurity. [28]
В мае 2013 года поставщики услуг межмашинных сетей KORE Telematics, Oracle, Deutsche Telekom , Digi International , Orbcomm и Telit сформировали Международный совет по межмашинным сетям (IMC). Будучи первой торговой организацией, обслуживающей всю экосистему межмашинных сетей, IMC стремится сделать межмашинные сети повсеместными, помогая компаниям устанавливать и управлять связью между машинами. [29] [30]
_ubt.jpeg/1280px-HTC_Wildfire_S_(Mobile_Wikipedia)_ubt.jpeg)
Беспроводные сети, которые все взаимосвязаны, могут служить для улучшения производства и эффективности в различных областях, включая машины, которые работают на сборке автомобилей, и для информирования разработчиков продуктов, когда определенные продукты необходимо отдать на техническое обслуживание и по какой причине. Такая информация служит для оптимизации продуктов, которые покупают потребители, и работает над тем, чтобы все они работали с максимальной эффективностью. [6]
Другое применение — использование беспроводной технологии для мониторинга систем, таких как счетчики коммунальных услуг . Это позволит владельцу счетчика узнать, были ли подделаны определенные элементы, что служит качественным методом предотвращения мошенничества. [ требуется цитата ] В Квебеке Rogers соединит центральную систему Hydro Quebec с 600 коллекторами интеллектуальных счетчиков, которые собирают данные, передаваемые с 3,8 миллионов интеллектуальных счетчиков провинции. [ требуется цитата ] В Великобритании Telefónica выиграла контракт на интеллектуальные счетчики на сумму 1,78 млрд евро (2,4 млрд долларов США) для предоставления услуг подключения в течение 15 лет в центральных и южных регионах страны. Контракт является крупнейшей сделкой в отрасли на сегодняшний день. [31] Некоторые компании, такие как M-kopa в Кении, используют M2M для обеспечения соблюдения плана платежей, дистанционно отключая солнечные устройства своих клиентов за неуплату. [32] «Наш кредитный инспектор — это та самая SIM-карта в устройстве, которая может отключить его удаленно», — говорит Чад Ларсон, финансовый директор и третий соучредитель M-Kopa, описывая технологию.
Третье применение — использование беспроводных сетей для обновления цифровых рекламных щитов. Это позволяет рекламодателям отображать различные сообщения в зависимости от времени суток или дня недели, а также позволяет быстро вносить глобальные изменения в сообщения, например, изменение цен на бензин. [ необходима цитата ]
Промышленный рынок машино-машинных сетей претерпевает быструю трансформацию, поскольку предприятия все больше осознают ценность подключения географически разбросанных людей, устройств, датчиков и машин к корпоративным сетям. Сегодня такие отрасли, как нефть и газ, точное земледелие , военная промышленность, правительство, умные города/муниципалитеты , производство и коммунальные услуги , среди прочих, используют технологии машино-машинных сетей для множества приложений. Многие компании внедрили сложные и эффективные технологии сетевых данных для предоставления таких возможностей, как высокоскоростная передача данных , мобильные ячеистые сети и сотовая связь 3G/4G .
Телематика и развлечения в автомобиле — это область, на которой сосредоточены разработчики машинного взаимодействия. Недавние примеры включают Ford Motor Company , которая объединилась с AT&T для беспроводного подключения Ford Focus Electric со встроенным беспроводным соединением и специальным приложением, которое включает возможность для владельца контролировать и управлять настройками зарядки автомобиля, планировать поездки с одной или несколькими остановками, находить зарядные станции, предварительно нагревать или охлаждать автомобиль. [ необходима цитата ] В 2011 году Audi объединилась с T-Mobile и RACO Wireless , чтобы предложить Audi Connect. Audi Connect позволяет пользователям получать доступ к новостям, погоде и ценам на топливо, превращая автомобиль в защищенную мобильную точку доступа Wi-Fi, позволяя пассажирам получать доступ к Интернету. [33]
Беспроводные сети «машина-машина» могут служить для улучшения производительности и эффективности машин, для повышения надежности и безопасности сложных систем и для продвижения управления жизненным циклом ключевых активов и продуктов. Применяя методы прогностического и оздоровительного управления (PHM) в сетях машин, можно достичь или улучшить следующие цели:
Применение интеллектуальных инструментов анализа и информационной платформы Device-to-Business (D2B) TM формируют основу сети машин электронного обслуживания, которая может привести к практически нулевому простою машин и систем. [34] Сеть машин электронного обслуживания обеспечивает интеграцию между системой заводского цеха и системой электронного бизнеса и, таким образом, позволяет принимать решения в режиме реального времени с точки зрения практически нулевого простоя, снижения неопределенности и повышения производительности системы. [35] Кроме того, с помощью тесно взаимосвязанных сетей машин и передовых инструментов интеллектуального анализа в настоящее время стало возможным несколько новых типов обслуживания. Например, удаленное обслуживание без отправки инженеров на место, онлайн-обслуживание без отключения работающих машин или систем и предиктивное обслуживание до того, как отказ машины станет катастрофическим. Все эти преимущества сети машин электронного обслуживания в совокупности значительно повышают эффективность и прозрачность обслуживания.
Как описано в [36], структура сети машин электронного обслуживания состоит из датчиков, системы сбора данных, сети связи, аналитических агентов, базы знаний поддержки принятия решений, интерфейса синхронизации информации и системы электронного бизнеса для принятия решений. Первоначально датчики, контроллеры и операторы с получением данных используются для сбора необработанных данных с оборудования и автоматической отправки их на уровень преобразования данных через Интернет или интранет. Затем уровень преобразования данных использует инструменты обработки сигналов и методы извлечения признаков для преобразования необработанных данных в полезную информацию. Эта преобразованная информация часто несет в себе богатую информацию о надежности и доступности машин или системы и более приемлема для интеллектуальных инструментов анализа для выполнения последующего процесса. Модуль синхронизации и интеллектуальные инструменты составляют основную вычислительную мощность сети машин электронного обслуживания и обеспечивают оптимизацию, прогнозирование, кластеризацию, классификацию, бенчмаркинг и т. д. Результаты этого модуля затем могут быть синхронизированы и переданы в систему электронного бизнеса для принятия решений. В реальном применении модуль синхронизации обеспечит связь с другими отделами на уровне принятия решений, такими как планирование ресурсов предприятия (ERP), управление взаимоотношениями с клиентами (CRM) и управление цепочками поставок (SCM).
Другое применение сети «машина-машина» — управление работоспособностью парка схожих машин с использованием кластерного подхода. Этот метод был введен для решения проблемы разработки моделей обнаружения неисправностей для приложений с нестационарными режимами работы или с неполными данными. Общая методология состоит из двух этапов: 1) кластеризация парка для группировки схожих машин для надежного сравнения; 2) локальное обнаружение неисправностей кластера для оценки сходства отдельных машин с характеристиками парка. Цель кластеризации парка — объединить рабочие единицы со схожими конфигурациями или рабочими условиями в группу для надежного сравнения и впоследствии создать локальные модели обнаружения неисправностей, когда глобальные модели не могут быть установлены. В рамках методологии сравнения «равный-равному» сеть «машина-машина» имеет решающее значение для обеспечения мгновенного обмена информацией между различными рабочими единицами и, таким образом, формирования основы технологии управления работоспособностью на уровне парка.
Управление состоянием на уровне парка с использованием кластерного подхода было запатентовано для его применения в мониторинге состояния ветряных турбин [37] после проверки на парке ветряных турбин из трех распределенных ветровых электростанций. [38] В отличие от других промышленных устройств с фиксированными или статическими режимами, рабочее состояние ветряной турбины в значительной степени определяется скоростью ветра и другими факторами окружающей среды. Несмотря на то, что методология многомоделирования может быть применима в этом сценарии, количество ветряных турбин в ветряной электростанции практически бесконечно и может не представлять собой практического решения. Вместо этого, используя данные, полученные от других подобных турбин в сети, эту проблему можно должным образом решить, и можно эффективно построить локальные модели обнаружения неисправностей. Результаты управления состоянием на уровне парка ветряных турбин, представленные в [37] [39], продемонстрировали эффективность применения методологии обнаружения неисправностей на основе кластера в сетях ветряных турбин.
Обнаружение неисправностей для орды промышленных роботов сталкивается с такими же трудностями, как отсутствие моделей обнаружения неисправностей и динамических условий эксплуатации. Промышленные роботы играют решающую роль в автомобильном производстве и выполняют различные задачи, такие как сварка, обработка материалов, покраска и т. д. В этом сценарии роботизированное обслуживание становится критически важным для обеспечения непрерывного производства и предотвращения простоев. Исторически модели обнаружения неисправностей для всех промышленных роботов обучаются одинаково. Критические параметры модели, такие как обучающие образцы, компоненты и пределы срабатывания сигнализации, устанавливаются одинаковыми для всех блоков независимо от их различных функций. Несмотря на то, что эти идентичные модели обнаружения неисправностей иногда могут эффективно определять неисправности, многочисленные ложные срабатывания отбивают у пользователей охоту доверять надежности системы. Однако в пределах сети машин промышленные роботы со схожими задачами или рабочими режимами могут быть сгруппированы вместе; ненормальные блоки в кластере затем могут быть приоритетными для обслуживания с помощью обучения на основе или мгновенного сравнения. Эта методология сравнения одноранговых узлов внутри сети машин может значительно повысить точность обнаружения неисправностей. [38]
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )