АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить язык
О РУВИКИ
Ответ на вопрос

Межмашинное взаимодействие

Pause

Межмаши́нное взаимоде́йствие (англ. Machine to machine, M2M) — это прямое общение между устройствами с использованием любых каналов связи, включая проводные и беспроводные решения[1][2]. Такое взаимодействие может использоваться, например, в промышленной автоматизации, где сенсорный дистанционный датчик передаёт измеряемые данные (например, температуру или уровень запасов), а также в телематике, когда между устройствами для мониторинга мобильных объектов происходит обмен данными[3]. Изначально подобные системы строились по модели, когда удалённая сеть устройств передавала информацию для анализа в центральный узел, откуда она могла обрабатываться и поступать, например, в персональный компьютер[4].

Современное межмашинное взаимодействие базируется на сетях, передающих данные непосредственно конечным устройствам, а активное развитие IP-сетей ускоряет M2M-общение, делает его проще и энергоэффективнее. Межмашинное взаимодействие — один из ключевых компонентов Интернета вещей (IoT)[5]. Такие сети открывают новые бизнес-возможности для потребителей и поставщиков[6].

История

Проводные машины используют различные методы сигнализации для обмена информацией с начала XX века. По мере развития сетевой автоматизации[7] межмашинное взаимодействие стало приобретать всё более сложные формы — оно существовало ещё до мобильной связи. Технология применялась в телеметрии, промышленности, автоматизации и системах SCADA.

Первые устройства, совмещающие телефонную связь и вычисления, были придуманы Теодором Параскевакосом в ходе работы над системой определитель номера (Caller ID) в 1968 году, а в 1973 году запатентованы в США. Эта система, отличная от сигнальные панели 1920-х и автоматической идентификации номера 1940-х годов, стала предшественником современного Caller ID, который передаёт телефонный номер пользователю.

Первый приёмник идентификации номера
Микросхемы обработки данных

После проведённых опытов Параскевакос пришёл к выводу, что телефон для приёма номера абонента должен быть оснащён вычислительными компонентами. В 1971 году на заводе компании Boeing в Хантсвилле, Алабама был создан первый переносной комплект передатчика и приёмника для определения номера. В дальнейшем устройства были успешно продемонстрированы в Лисберге, Алабама и Афинах телефонным компаниям. Они стали основой для современной технологии Caller ID. Параскевакос одним из первых в мире интегрировал обработку данных и дисплеи в телефонные аппараты, что привело к появлению смартфонов[8].

В 1977 году Параскевакос основал Metretek, Inc. во Флориде для коммерческой реализации автоматизированного съёма показаний счётчиков и управления нагрузками, что способствовало развитию концепций умная сеть (Smart Grid) и умный счётчик. Для миниатюризации устройств был привлечён Motorola (1978), но из-за технологических ограничений микросхема состояла из двух отдельных чипов.

Несмотря на распространение мобильной связи, многие системы до сих пор используют проводные линии (POTS, DSL, кабель) для подключения к IP-сетям. Индустрия мобильного межмашинного обмена появилась в 1995 году, когда Siemens создала подразделение для выпуска GSM-модуля M1[9] на базе мобильника S6 для промышленных целей. Первый модуль M1 применялся в ранних платёжных терминалах, телематике, удалённом мониторинге и системах управления активами. Технологию активно внедряли General Motors и Hughes Electronics. Уже к 1997 году появились специализированные защищённые модули для различных отраслей.

В XXI веке устройства для межмашинного обмена получили такие функции, как встроенная GPS-навигация, компактный монтаж, специальные SIM-карты (MIM) и встроенные среды Java, что ускорило развитие IoT. Одним из первых примеров служит OnStar — система трекинга транспорта[10].

Аппаратура для сетей М2М выпускается несколькими крупными производителями. В 1998 году Quake Global начала производить спутниковые и наземные модемы для межмашинного обмена[11]. Первоначально компания использовала Orbcomm для спутникового канала, затем организовала параллельную работу с наземными операторами, что позволило выпускать независимое оборудование для любых сетей.

2000-е годы

В 2004 году Digi International приступила к выпуску беспроводных шлюзов и маршрутизаторов. В 2006 году Digi приобрела производителя радиомодулей XBee. Это позволило создавать решения для связи между удалёнными машинами. Компания также сотрудничала с партнёрами по всему миру.

В том же году в Великобритании Кристофер Лоуэри основал компанию Wyless Group — одного из первых виртуальных операторов мобильной связи (MVNO) для М2М. Фирма внедрила патенты в управлении данными, в том числе защищённые статические IP-адреса и управление подключениями через VPN. В 2008 году компания вышла на рынок США.

В 2006 году компания Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp совместно с NASA начала разработку автоматизированного межмашинного интеллекта — платформы для эффективного взаимодействия между сетевыми устройствами, датчиками, инструментами, серверами, роботами и т. д[12].

В 2009 году AT&T и Jasper Technologies, Inc. заключили соглашение о совместной поддержке устройств M2M, чтобы расширить сферу применения беспроводных сетей для электроники[13]. В том же году KORE Telematics запустила платформу PRiSMPro™ для управления многосетевыми сервисами GSM и CDMA, повысив эффективность использования М2М[14].

Также в 2009 году норвежская компания Telenor завершила десятилетие исследований, создав два подразделения для сервисов (Telenor Connexion) и коннективности (Telenor Objects). Telenor Connexion обслуживает логистику, автопарк, безопасность и энергетику на рынке Европы[15][16]. В Великобритании оператор Abica тестировал М2М-приложения в здравоохранении с защищённой передачей данных через частные APN и 4G/LTE.

2010-е годы

В 2010 году в США AT&T, KPN, Rogers, Telcel/America Movil и Jasper Technologies, Inc. совместно создали онлайн-портал для разработчиков в области межмашинных коммуникаций[17]. В январе 2011 года Aeris Communications объявила о предоставлении телематических сервисов для Hyundai Motor Corporation. В 2011 году Tyntec выпустила сервисы надёжных SMS для М2М.

В марте 2011 года KORE Wireless (M2M-провайдер) совместно с Vodafone Group и Iridium развернули сервисы KORE Global Connect для М2М через сотовую и спутниковую связь более чем в 180 странах[18][19].

В апреле 2011 года Ericsson приобрела М2М-платформу Telenor Connexion[20], а в августе этого же года завершила сделку по приобретению технологической платформы[21].

По данным компании Berg Insight, в 2008 году количество сотовых М2М-подключений в мире составляло 47,7 млн, а к 2014 году прогнозировалось увеличение до 187 миллионов[22].

Исследование группы E-Plus[23] предсказывало, что к 2013 году на рынке Германии будет более 5 млн М2М-SIM-карт (средний рост — 30 % в год, потребительские приложения — 47 %).

В апреле 2013 года организована рабочая группа OASIS по стандарту MQTT — лёгкому надёжному протоколу обмена сообщениями для М2М/IoT[24][25]. В мае 2014 года опубликовано соглашение по применению MQTT в соответствии с методикой NIST по информационной безопасности критической инфраструктуры[26].

В мае 2013 года создан Международный совет по межмашинному взаимодействию (IMC) с участием провайдеров KORE Telematics, Oracle, Deutsche Telekom, Digi International, Orbcomm и Telit, цель — сделать технологию М2М общедоступной[27][28].

Применение

undefined

Беспроводные сети устройств используются для повышения эффективности в промышленности — например, для автоматического информирования о необходимости обслуживания техники. Это позволяет оптимизировать производство и поддерживать оборудование в рабочем состоянии[6].

Другая сфера — дистанционный мониторинг, например, электросчётчика, что помогает быстро выявлять несанкционированные попытки вмешательства[29]. В Великобритании Telefónica выиграла контракт на 1,78 млрд евро (15 лет) на услуги для смарт-счётчиков — крупнейший на сегодня проект подобного рода. В Кении компания M-kopa использует М2М для контроля оплат за солнечные электростанции клиентов, отключая оборудование за неуплату[30].

Третье направление — дистанционное обновление цифровых билбордов с рекламой, включая мгновенное изменение расценок или информационных сообщений[31].

Промышленный рынок М2М быстро развивается — отрасли (нефть и газ, точное земледелие, оборона, государственный сектор, умные города, промышленность и коммунальные услуги) внедряют дистанционные сенсоры, датчики и системы автоматизации, опираясь на продвинутые технологии передачи и обработки данных, мобильные сетевые топологии и высокоскоростное соединение (3G/4G backhaul).

Отдельное направление — автомобильная телематика и мультимедийные развлекательные системы. Ford Motor Company с помощью AT&T запустила для Ford Focus Electric систему управления зарядкой, маршрутами и климатом через приложение. В 2011 году Audi с T-Mobile и RACO Wireless запустили Audi Connect — доступ к интернету и информации через Wi-Fi прямо в автомобиле[32].

Межмашинные сети в диагностике и управлении состоянием оборудования

Беспроводные М2М-сети позволяют повышать эффективность и безопасность производства и управления активами, а также реализовывать непрерывную диагностику и прогнозирование технического состояния (Prognostic and Health Management, PHM), что включает:

  • Минимизацию времени простоя оборудования;
  • Управление состоянием парка однотипных машин.

Использование интеллектуальных аналитических инструментов и платформы Device-to-Business (D2B) для информатики образует базу для создания e-maintenance-сетей, позволяющих интегрировать техпроцессы и бизнес-системы предприятия в режиме реального времени, сокращать неопределённость и повышать информированность о состоянии объектов[33][34]. Благодаря развитым сетям обмена и интеллектуальному анализу возможны дистанционное обслуживание, ремонт без остановки оборудования и предиктивная диагностика отказов.

Стандартная структура e-maintenance-комплекса включает: датчики, систему сбора данных, коммуникационную сеть, аналитические агенты, базы знаний для поддержки решений, интерфейс синхронизации и бизнес-систему[35]. Сенсоры и контроллеры через интернет или внутреннюю сеть поставляют сырые данные, которые затем преобразуются в полезную информацию с помощью инструментов анализа сигналов и извлечения признаков. Синхронизация результатов позволяет интегрировать производственные и бизнес-процессы (например, ERP, CRM, SCM).

Следующая область — групповой анализ парка однотипных машин с помощью кластеризации. Этот подход применяется при неполных данных или плавающих режимах работы (например, турбины на ветровой электростанции)[36][37] и позволяет выявлять отклоняющиеся экземпляры через сравнение внутри кластера[38].

Похожие проблемы диагностики возникают с промышленными роботами, которые функционируют в разных режимах (сварка, покраска, перемещение). Кластеризация устройств с идентичными задачами упрощает выявление аномалий за счёт взаимного сравнения в группе[37].

Открытые инициативы

  • Рабочая группа Eclipse по межмашинным протоколам и инструментам (проекты Koneki, Eclipse SCADA)
  • ITU-T Focus Group M2M — глобальная стандартизация сервисного слоя М2М[39]
  • 3GPP — проработка вопросов безопасности М2М-оборудования, автоматизация активации SIM-карт, управление подпиской[40]
  • Weightless — стандартизация связи М2М на «белых пятнах» частот ТВ
  • XMPP (Jabber-протокол)[41]
  • Рабочая группа OASIS по протоколу MQTT[25]
  • Протокол Open Mobile Alliance (OMA_LWM2M)
  • RPMA (Ingenu)
  • Industrial Internet Consortium

См. также

Примечания

  1. ↑ Machine-to-Machine (M2M) Communication Challenges Established (U)SIM Card Technology. Gi-de.com. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 7 января 2008 года.
  2. ↑ Machine to Machine (M2M) Technology in Demand Responsive Commercial Buildings. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 30 сентября 2008 года.
  3. ↑ Smirnov, A. IoT in Fleet Management // ALIOT: A Multi-Disciplinary Perspective on the Internet of Things / A. Smirnov, A. Ponomarev, T. Levashova. — Springer, 2019. — P. 235.
  4. ↑ Machine-to-Machine (M2M) Communications. MobileIN. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 9 декабря 2024 года.
  5. ↑ A. M. Al-Fuqaha; M. Guizani; M. Mohammadi (2015). “Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and security issues”. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 17 (4): 2415—2438. DOI:10.1109/COMST.2015.2449273.
  6. ↑ 1 2 Ephraim Schwartz (2003-11-17). “When Machines Speak”. InfoWorld.
  7. ↑ Consultative Committee for Space Data Packet Telemetry Service. National Aeronautics and Space Administration (май 1996). Архивировано 25 сентября 2017 года.
  8. ↑ U.S. Patent № 3,812,296 (21 мая 1974), № 3,727,003 (10 апреля 1973), № 3,842,208 (15 октября 1974), № 4,241,237 (23 декабря 1980)
  9. ↑ Neue Produkte: GSM-Modul M1. computerwoche.de. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 10 февраля 2013 года.
  10. ↑ The Rise of the Machine-to-Machine Sector. IT Business Edge. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 3 ноября 2013 года.
  11. ↑ Quake Global - San Diego, CA. Inc.com. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 28 апреля 2013 года.
  12. ↑ NASA - NASA and M2Mi Corp. to Develop 'Automated M2M Intelligence'. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 21 октября 2014 года.
  13. ↑ AT&T, Jasper Technologies, Inc. Join Forces to Connect New Categories of Consumer Electronics and Business Devices to Nation's Fastest Network. Jasper Technologies. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 15 ноября 2011 года.
  14. ↑ M2M Evolution. M2M Evolution. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 2 февраля 2014 года.
  15. ↑ About us - Telenor Connexion. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 22 октября 2009 года.
  16. ↑ Telenor Connexion Expands Machine-to-Machine Services Using Cisco IP NGN Infrastructure. Cisco Systems (9 февраля 2010). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 15 ноября 2011 года.
  17. ↑ M2M.com. M2M.com. Дата обращения: 24 июня 2024.
  18. ↑ Tue, 05/21/2013 - 11:13am. Wireless Week. Wireless Week (21 мая 2013). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 2 июня 2015 года.
  19. ↑ Mind Commerce. Blog.mindcommerce.com. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 1 февраля 2014 года.
  20. ↑ Ericsson Acquires M2M Platform. PCWorld (19 апреля 2011). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 24 апреля 2014 года.
  21. ↑ Ericsson completes acquisition of Telenor Connexion's M2M technology platform. m2mnow (24 августа 2011). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 11 октября 2011 года.
  22. ↑ The Global Wireless M2M Market. Berg Insight. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 29 января 2010 года.
  23. ↑ M2M Sim card market to reach 5 mln units by 2013 - study. Telecompaper (6 октября 2010). Дата обращения: 24 июня 2024.
  24. ↑ OASIS Members to Advance MQTT Standard for M2M/IoT Reliable Messaging (апрель 2013). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 17 июня 2025 года.
  25. ↑ 1 2 OASIS MQTT Standards Group. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 11 октября 2025 года.
  26. ↑ MQTT and the NIST Cybersecurity Framework V1.0 published (май 2014). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 30 ноября 2024 года.
  27. ↑ New Association Promotes Business Case for M2M. Wirelessweek.com (21 мая 2013). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 23 июня 2013 года.
  28. ↑ Connected World magazine — International M2M Council Looks for Vertical Opportunities. Connectedworldmag.com (29 мая 2013). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 9 августа 2013 года.
  29. ↑ Morales, Alex. U.K. Prefers Telefonica for Biggest Smart Meter Deal (14 августа 2013). Архивировано 25 января 2025 года. Дата обращения: 24 июня 2024.
  30. ↑ The Solar Company Making a Profit on Poor Africans. Архивировано 3 декабря 2015 года. Дата обращения: 24 июня 2024.
  31. ↑ e guide complet de la connectivité IoT. M2M France (13 августа 2025). Дата обращения: 13 августа 2025. Архивировано 11 сентября 2025 года.
  32. ↑ Motorola il iDEN. RACO and Audi partner to turn the A6, A7 and A8 into moving mobile hotspots. Intomobile.com (12 октября 2011). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 18 февраля 2017 года.
  33. ↑ A. Muller; A. Crespo Marquez; B. Iung (2008). “On the concept of e-maintenance: review and current research” (PDF). Reliability Engineering & System Safety. 93 (8): 1165—1187. DOI:10.1016/j.ress.2007.08.006.
  34. ↑ A. Ali; Z. Chen; J. Lee (2008). “Web-enabled platform for distributed and dynamic decision-making systems”. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 38 (11—12): 1260—1270. DOI:10.1007/s00170-007-1172-z. S2CID 110436545.
  35. ↑ J. Lee; J. Ni; D. Djurdjanovic; H. Qiu; H. Liao (2006). “Intelligent prognostics tools and e-maintenance”. Computers in Industry. 57 (6): 476—489. DOI:10.1016/j.compind.2006.02.014.
  36. ↑ E. R. Lapira, H. Al-Atat, и J. Lee, "Turbine-To-Turbine Prognostics Technique For Wind Farms, " Google Patents, 2012.
  37. ↑ 1 2 E. R. Lapira, "Fault detection in a network of similar machines using clustering approach, " 2012.
  38. ↑ E. Lapira; D. Brisset; H. D. Ardakani; D. Siegel; J. Lee (2012). “Wind turbine performance assessment using multi-regime modeling approach”. Renewable Energy. 45: 86—95. DOI:10.1016/j.renene.2012.02.018.
  39. ↑ Focus Group on M2M Service Layer - ITU. International Telecommunication Union. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 27 марта 2025 года.
  40. ↑ 3rd Generation Partnership Project; Feasibility study on the security aspects of remote provisioning and change of subscription for Machine to Machine (M2M) equipment (Release 9). Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 2 июня 2014 года.
  41. ↑ M2M Communications via XMPP. Дата обращения: 24 июня 2024. Архивировано 1 июля 2014 года.

Литература

Категории

Pause