IoT ordbog

IoT er blevet fælles begrebet for alt der kommunikerer via Internettet – samt for den oprindelige betydning.

I det følgende er i tabelform medtaget de forskellige termer og vendinger som benyttes i den brede betydning af IoT og vi har forsøgt at give en forklaring af disse.

Term (alfabetisk)Betydning
3GPP NB IoT og LTE Cat-M3GPP (3rd Generation Partnership Project) er standardiseringsorganisationen bag GSM Mobilnettet - https://www.3gpp.org/about-3gpp
Flere (snart alle) teleudbydere er i gang med at udfase GPRS nettet (2G) og er er ved at erstatte dette med LTE Cat-M og/eller NB IoT.
Hele verden er lige nu i en overgangsperiode. I Danmark er det NB IoT ved at være fuldt udrullet (TDC, Telia, …) medens Cat-M kun er delvist udbredt.
Valget mellem NB og Cat-M beror på den aktuelle anvendelse.
Nogle producenter laver moduler som både understøtter NB og Cat-M, for bedre at kunne bruges i applikationer som benyttes i områder med forskellig dækning.
BLE Se “Bluetooth Low Energy”.
Bluetooth Low EnergyEn ny tillægs-protokol til Bluetooth Standard, som bl.a. benyttes til energioptimal kommunikation.
Teknologien er blevet meget populær, bl.a. fordi alle Smartphones understøtter denne, så sensorer ol. sammen med en Smartphone App ses i rigtig mange sammenhænge fra gimmicks til medicinske apparater.
Teknologien er stadig under videreudvikling og en version hvor streaming (lyd) bliver mulig på trapperne.
Bluetooth SmartEn (smart) marketingsbetegnelse for ”Bluetooth Low Energy”
Bluetooth, StandardDette er den oprindelige Bluetooth standard, som f.eks. fandt sin killer-applikation ifm. headset til mobiltelefoner, men efterhånden er det også ”kun” sådanne audio-relaterede anvendelser man ser.
Teknologien er både tilgængelig og moden, men der udvikles ikke mere på den.
BrokerBenyttes bl.a. ifm. MQTT-protokollen, hvor Broker er ansvarlig for at modtage beskeder, evt. lagre og videresende disse til enheder der abonnerer på disse.
Det danske ”mægler” er ikke en særlig rammende betegnelse, hvorfor låneordet Broker benyttes
DatasikkerhedFor så vidt sikkerhed omkring data der sendes, er der typisk tre sikkerhedsmæssige forhold man bør overveje:
  • Jamming – er det en mulighed/problem, hvis ens data i perioder ødelægges af andre systemer og ikke når frem?
  • Aflytning – er det en mulighed/problem, hvis andre lytter med på de data der sendes/modtages?
  • Identitet – er det en mulighed/problem, hvis en fremmed enhed kan give sig ud for ens eget udstyr og kommunikere med?
Hvis man ønsker ar gardere sig mod ovenstående er svarene typisk:
  • Jamming: Benyt sikre og/eller lukkede netværk/forbindelser, f.eks. GSM og LAN. Hvis dette ikke er muligt, er man nødt til at designe løsningen så den ”lider” mindst muligt under et sådan angreb….
  • Aflytning: Benyt mere eller mindre kompleks kodning (kryptering). TLS (Transport Layer Security) er en af de gode løsninger.
  • Identitet: Benyt f.eks. autorisation (authentication) eller ring tilbage (dial back). TLS kombineret med server certificat og individuelle client certifikater er her en god løsning
Ud over produkter som er pivåbne, ser man også systemer som er overbeskyttede, måske beroende på en manglende datasikkerhedsanalyse.

Se også ”Systemsikkerhed”
FieldbusOrdet (feldtbus) er en fællesbetegnelse for forskellige kablede forbindelser mellem forskellige apparater/enheder, de pt. kendte er f.eks. CAN, EtherCAT, LonWorks, Modbus, Profibus samt forskellige proprietæren RS485 baserede løsninger.
GNSS ”Global Navigation Satelite System” – nyere fællesbetegnelse for de forskellige satellit-baserede positionerings-protokoller. Den mest kendte er nok GPS (Global Position System) som drives af USA’s militær.
GPS”Global Positioning System” – se GNSS
GSM“Global System for Mobile Communications” er den mest udbredte form for mobiltelefoni.
GSM-specifikationerne er løbende blevet udviklet. På et tidspunkt blev 3GPP oprettet for at udarbejde et nyt 3. generations system, men 3GPP-gruppen bidrager også til etablering og vedligeholdelsen af de senere GSM-specifikationer.
Short form:
  • 1G = analog
    • Examples include NMT, AMPS, TACS, etc. This did not do data.

  • 2G = digital, voice
    • Examples include GSM, D-AMPS, PDC
    • Those could do data but only as analog modem (using the whole channel) at 9.6Kbps
    • 2.5G added dedicated digital data (GPRS)
    • 2.75G faster data (EDGE)
    • Data rates from 9.6Kbps (GSM) to to 33Kbps (GPRS) 200Kbps or higher (2.75G)

  • 3G = digital, supported data, but still circuit switched
    • UMTS / WCDMA, EvDO. Includes data but still onto circuit switched architecture
    • 3.5G faster data, added true always-on / packet data (HSPA) Data rates of 2Mbps-tens of Mbps
    • USA and few other places had a rival technology ("CDMA"). IS95, EvDO. That was marketed as 3G when it was launched, but initially was probably closer to 2.5G and then upgraded to 3G with the EvDO upgraded.

  • 4G = wireless broadband
    • OFDMA, flat architecture, true packet switched
    • Pure data: voice as VoIP (VoLTE)
    • Most people say this is LTE & WiMAX, (though some people are waiting for an upgrade to LTE-A, based on a rather silly data rate definition).
    • 4.5G term not widely used but some people say that is LTE-A
    • Data rates of Tens of Mbps - Hundreds of Mbps

  • 5G = wireless ultrabroadband
    • Much faster. Likely to be real ~2020
    • Being argued about now in standards bodies.
    • Will likely be an extension of 4G but with higher data rates & better support for IoT
    • Data rates of “1Gbps” are proposed

IEEE”Institute of Electrical and Electronics Engineers”, som bl.a. samler/definerer forskellige kommunikationsstandarder.
IEEE 802.15.4En radio standard som bl.a. benyttes af bl.a. ZigBee og Thread protokollerne. Standarden er udarbejdet af IEEE.
Kaldes ofte blot ”en 15.4 radio”…
IIoT”Industrial Internet of Things” er en variant af IoT rettetmod industrielle applikationer.
Man benytter mere robuste fysiske forbindelser og stik og man kommunikerer ofte via deterministiske og/eller standtids-protokoller i kablede netværk.
Man indregner automatiseringsudstyr som som PLC, frekvensconvertere, Robotter mv. som IIoT enheder, og man benytter normalt brance- eller leverandør-standarder indenfor design, kommunikation og styringer af/med disse.
Disse IIoT muligheder er bl.a. sammenkædet med ”Industri 4.0”
Industri 4.0Lånte udklip fra Teknologisk Instituts hjemmeside:

Industriens tre første store bevægelser var:
1) Mekaniseringen i 1500-tallet, der introducerede vandmøllen og den mekaniske væv.
2) Industrialiseringen i 18-1900-tallet, der skabte fabrikken og samlebåndet.
3) Automatiseringen i 1980-90’erne, der bragte robotter ind på linje med arbejdere i fremstillingen.

Industri 4.0 er den bevægelse, vi ser ind i lige nu. Det er integrationen mellem den digitale verden og den fysiske produktion. Det er ideen om, at intelligente, samtænkende produktions- og servicenetværk kan selvstyre elementer på kryds og tværs af industrielle værdikæder.

Det er visionen om på én og samme tid – uanset hvor på kloden de findes – at integrere unikke kompetencer og viden i produkter og processer og samtidig udvikle, drive og markedsliggøre autonome, selvstyrende, videnbaserede og sensorstøttede produktionssystemer på hvilken som helst lokalitet.
Det er den nu realistiske idé om realtidsproduktion og produktudvikling ved hjælp af de efterhånden kendte fænomener som Big Data, Internet of Things, avanceret og automatiseret produktion – som fx ved brug af 3D-printere – samt levering af ydelser fra et cloud-baseret serviceinternet.
IoT”Internet of Things” er blevet fællesbegrebet for alt der kommunikerer via Internettet – samt for den oprindelige betydning.
Den oprindelige betydning (fra 2012, eller før), var et nyt Client/Server IT-design paradigme, hvor enhederne kommunikerer ved hhv. at abonnere og/eller publicere informationer. For at dette kan understøttes behøves et ”postkontor” (broker) til at omdele posten, men den centrale server til at tage alle beslutningerne er udgået…
ISM-båndene”Industrial, Science and Medical” er i denne forbindelse en betegnelse for de licensfrie radiofrekvensbånd.
De pt. mest brugte ISM-bånd i Danmark er 433 og 868 MHz samt 2.4 og 5.1 GHz.
LAN”Local Arer Network” - se omtalen under ”PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN/WWAN”.
Eksempler: Ethernet, TokenRing, ArcNet
Licensfrie BåndDe licensfrie radiofrekvens (RF) bånd er forskellige områder af RF-spektret som uden tilladelser eller afgifter til myndighederne frit kan benyttes.
Der kan være myndigheds-krav til brugen, f.eks. er det i Danmark kun tilladt at benytte 868 MHz båndet 1% af tiden samt sende med 25 mW.
Når man benytter de licensfrie bånd, er der risiko for at andet udstyr overdøver sin løsning, f.eks. er Wi-Fi ofte udfordret af at flere akses punkter benytter samme kanal, den stærkeste/nærmeste vinder!
I de licensbelagte bånd er der klare regulativer, så derfor mener nogle, at f.eks. NB IoT (GSM båndet) er en mere sikker løsning end. f.eks. SigFox (ISM båndet).
LoRaNavnet betyder Long Range og det er netop en af hovedegenskaber ved denne RF modulationsform. Der er her tale om en ren RF modulationsteknologi, som ejes af SemTech, der også tilbyder RF IC’er med teknologien.
Man benytter typisk 868/915 MHz ISM båndet. På grund af LoRa’ særlige modulationsform bliver man ikke forstyrret af traditionelle babyalarmer ol., da kun andre LoRa radioer med samme konfiguration kan ødelægge forbindelsen.
LoRaWAN er en protokol som kan forhindre dette…

LoRaWANLoRaWAN er et WWAN/LPWAN cellulært netværk (som GSM-nettet), hvor man meget let, til relativ rimelige priser, kan komme til at sende data til og fra sin server.
Der er forskellige LoRaWAN netværks-udbydere, som tilbyder en servermellemstation hvormed ens egen server kommunikerer.
Man benytter den specielle LoRa RF modulationsform i det åbne 868/915 MHz ISM båndet, men idet netværket styres af basestationerne, er det praktisk set umuligt at jamme – medmindre nogen aktivt ønsker at gøre det med en ”vild” LoRa radio.
Der er nu etableret landsdækkende LoRaWAN netværk, så man behøver ikke længere selv at opsætte sine adgangspunkter – hvilket omvendt kan være en fordel i nogle systemer.
At alle data skal vende en ”fremmed” server, er ikke attraktiv for alle – men det er jo det samme med GSM nettet, om end det er store anerkendte udbydere.
I Danmark er bl.a. Kbh. IT Universitet med i det ”åbne” TheThingsNetwork, hvor man gratis kan benytte denne serverløsning til at komme i gang med LoRaWAN – medmindre man er besluttet og straks går med kommercielle løsninger (eller laver serveren helt selv…). Af kommercielle udbydere findes bl.a. cibicom.dk og LORIOT i Danmark.
LPWAN”Low Power WAN” (WWAN).
Med Low Power betyder blot, at det forbruger mindre end normale WWAN…
Der findes mange forskellige ISM baserede LPWAN teknologier, hvoraf nogle for tiden markedsføres her i Danmark:
• Cynet, http://cyanconnode.com/
• Ingenu, https://www.ingenu.com/
• LoRaWAN, https://www.lora-alliance.org/
• Nwave, http://www.nwave.io/
• Sigfox, https://www.sigfox.com/en
• Telensa, http://www.telensa.com/
• Waviot, http://waviot.com/
• med mere…
Herudover findes ”ikke ISM” løsninger, hvor NB IoT sikkert er den bedst kendte.

Mange af disse LPWAN-løsninger benyttes af store selskaber ifm. fjernaflæsning af el/gas/vand/varme ol., hvilket også er en af de store anvendelser i Danmark.
LTE“3GPP Project Long Term Evolution” - e ” 3GPP NB IoT og LTE Cat-M”
LTE Cat-M”LTE Category minus one” - se ” 3GPP NB IoT og LTE Cat-M”
MAC”Medie Access Controller” kendes fra kommunikationsløsninger og betegner interfacet mellem softwaren og det fysiske kommunikationsmedie, og knyttes ofte til Ethernet kommunikation.
Begrebet kendes også fra DSP (Digital Signal Processing) verdenen, hvorfor man også ser EMAC som betegnelsen for Ethernet MAC.
Mesh ProtokolOrdet ”Mesh” dækker over, at enheder kan kommunikere (trådløst) sammen via andre enheder. Fordelen er bl.a. en højere rækkevidde samt for at sikre en mere robust dækning hvor alternative ruter i netværket stadig vil være muligt hvis en af nettets enheder slukkes eller står af.
Der findes en hel del mesh protokoller. De mest udbredte her i Danmark er nok ZigBee, Thread og Z-Wave. BLE har senest fået et overbygning således en form for mesh kan etableres.

”SubGHz Mesh-Net” omtales pt. som en sikre og energimæssig mere optimal løsning end de direkte punkt-til-punkt LPWAN løsninger (SigFox, LoRaWAN, NB IoT), men et egentlig gennembrug er endnu ikke sket.
MQTTDen oprindelige betydning af forkortelsen er ikke helt sigende, så for professionelle er det bare et navn på en protokol.
MQTT-protokollen er ved at være defakto valget for IoT løsninger, idet den understøtter IT-designparadigme, hvor man publicerer og abonnerer på beskeder.
Protokollen er ret gammel, men oplever en opblomstring i forbindelse med IoT løsninger, bl.a. i Microsoft, Amazon og IBMs IoT broker/server systemer.
Den mest udbredte udgave er MQTT Version 3.1.1: http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/mqtt-v3.1.1.html
NB IoT”Narrow Band IoT” - se ” 3GPP NB IoT og LTE Cat-M”
OSI-modellen”Open Systems Interconnection Reference Model” (OSI-modellen) er en lagdelt, abstrakt beskrivelse af kommunikation- og netværksprotokoldesign, udviklet som en del af Open Systems Interconnection. Den bliver også kaldt “OSI seven layer model”.
Det øverste (7.) lag er applikationslaget hor de forskellige kommunikerende applikationer udveksler meddelelser.
PAN“Privat Area Network” - se omtalen under ”PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN/WWAN”.
Pt. er de fleste PAN trådløse (se WPAN), omtales dog alligevel som PAN.
Eksempler: Se fieldbusserne (se andetsteds)
PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN,
WWAN
Der findes ca. disse seks forkortelser for geografiske netværk:
• PAN: Privat/Personlig Lokalt Netværk (Personal Area Network)
• LAN: Lokalnetværk (Local Area Network)
• WAN: Vidtrækkende netværk (Wide Area Network:
Når man sætter et ‘W’ foran betyder det den trødløse udgave (Wireless)
QoS”Quality of Service”.
Knytter sig f.eks. til MQTT-protokollen, hvor det handler om garantien for om en publiceret besked når frem til alle som abonnerer på denne. På niveau 1 garanterer protokollen at beskederne kommer frem mindst én gang – men at de i sjældne tilfælde kan komme dubleret. Desto højere QoS niveau, desto mere kommunikations-overhead for at sikre denne (frem og tilbage), så derfor holder man ofte niveauet lavt på lavbåndbredde MQTT-forbindelser, f.eks. helt ned på 0 – og lader TCP protokollens sikkerhed yde det tilstrækkelige.
På TCP/IP-protokoller kan QoS benyttes til at prioritere nogle porte/protokoller således disse f.eks. får mindst mulig forsinkelse, f.eks. ifm. VoIP (Voice over IP).
Satellit-
kommunikation
Dette er en WAN-teknologi som ofte benyttes sil helt lukkede (statslige) kommunikationssystemer eller i åben form i meget øde områder, f.eks. til søs og/eller i ørkner. Dækningen er bedst væk fra polerne, dat satellitterne typisk cirkler over ækvator.
De kendte kommercielle løsninger er Iridium og udbydere er f.eks. Inmarsat
SigFoxNavnet har ingen specifik betydning men betegner et Fransk ejet WWAN/LPWAN cellulært netværk (som GSM nettet), hvor man meget let, til relativ rimelige priser, kan komme til at sende små datamængder til sin server.
SigFox tilbyder en servermellemstation hvormed ens egen server kommunikerer.
Man benytter en traditionel RF modulationsform i 868/915 MHz ISM båndet så forskellige radioer er mulige, men jamming er en oplagt trussel i dette frie ukontrollerede bånd.
At alle data skal vende SigFox’ Franske server er ikke attraktiv for mange danske selskaber, så selv om der skulle være dækning i hele Danmark bliver det næppe en meget populær løsning.
SikkerhedSe ”Datasikkerhed” og/eller ”Systemsikkerhed”
SystemsikkerhedProblemet her er om det er muligt og et problem hvis fjendtligsindede opdaterer enhederne med fjendtlig software/firmware, som efterfølgende tilsyneladende agerer rigtigt.

Hvis dette er tilfældet, er det specifikt processen omkring softwareopdatering (DFU, Device Firmware Update) som ofte foregår ud over IoT netværket (OTA, Over The Air), der skal analyseres og sættes ind overfor. OTA kanalen kan f.eks. beskyttes med TLS.
Det kan være Særlige sikkerheds IC som sammen med certifikater fra en troværdig (trusted) server skal benyttes. Ikke en simpel proces, men desværre nødvendig når dette er et problem man vil modvirke. Moderne PC’er ol. benytter denne teknologi, men for mindre/små embeddede løsninger er dette måske en noget kompleks tilføjelse!?
Nogle vælger at udelader OTA DFU, og i stedet giver mulighed for DFU lokalt på enhederne af servicemedarbejder og/eller kunder. Med mindre værktøjer er sikrede kan det imidlertid ikke generelt anbefales, da en hacker kan antages at have adgang til avancerede analyse- og programmerings-værktøjer


Se også ”Datasikkerhed”
ThingsEn betegnelse for de tingester der benyttes i IoT løsninger
ThreadNavnet ”Tråd” har ingen specifik betydning, men er betegner en nyere WPAN-protokol typisk 2.4 GHz ISM båndet med indbygget mesh og benytter IEEEE 802.15.4 MAC layer radioer.
Thread tilbyder bl.a. IPv6 kommunikation tilsvarende andre LAN forbindelser, altså ikke OSI stakkens applikationslaget.
Open Source projektet ”OpenThread” støttes bl.a. ag Google så Thread protokollen forventes at få en betydelig udbredelse.
VLAN”Virtual LAN”, typisk nogle porte på et Ethernet Switch som samles i et lukket LAN adskilt fra de andre porte - men kan også etableres med f.eks. GSM nettets datatjenester.
WAN”Wide Area Network” - se omtalen under ”PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN/WWAN”.
Pt. er de fleste WAN trådløse (se WWAN), omtales dog alligevel som WAN.
Eksempler: Internettet, GSM og satellitkommunikation
WLAN”Wireless LAN” - se omtalen under ”PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN/WWAN”.
Eksempler: Wi-Fi
WPAN”Wireless PAN” - se omtalen under ”PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN/WWAN”.
Eksempler: Bluetooth, ZigBee, og Thread, Z-Wave
WWAN”Wireless WAN” - se omtalen under ”PAN/LAN/WAN, WPAN/WLAN/WWAN”.
Eksempler: GSM og satellitkommunikation
ZigBeeNavnet har ingen specifik betydning, men er betegner en WPAN-protokol typisk i 2.4 GHz ISM båndet med indbygget mesh og benytter IEEEE 802.15.4 MAC layer radioer.
ZigBee tilbyder alle OSI stakkens niveauer inkl. applikationslaget, så nogle applikationer (f.eks. ZigBee Lighting) er en færdig standardløsning.
ZigBee er relativ kompleks løsning, så man ser nu en tendens til at Thread, som RF mæssigt har mange ligheder, i stedet benyttes.
Z-WaveNavnet har ingen specifik betydning, men er betegner en WPAN-protokol typisk i 868/915 MHz ISM båndet med indbygget mesh. Standarden benytter en proprietær radio, oprindelig udviklet af daværende ZenSys men ejes nu af Silicon Labs (SiLabs).
Z-Wave tilbyder alle OSI stakkens niveauer inkl. applikationslaget, så nogle applikationer (f.eks. forskellige homeautomation tingester) er en færdig standardløsning.

/2020-01-20