1. No category

Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Sakernas Internet
Ericsson tror att det kommer att finnas 50 miljarder saker
uppkopplade på Internet 2020.
Är IPv6 och 6LoWPAN nödvändiga för att detta skall lyckas?
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Sammanfattning
IT-branschen har flaggat för att företagen behöver byta upp sig från IPv4 till IPv6 under flera år.
Internetadresserna håller på att ta slut. Om den tekniska potentialen som finns i Sakernas Internet
med miljarder uppkopplade saker ska realiseras behövs IPv6. Tekniken för trådlösa system och
enheter har mognat betydligt. Dock finns det fortfarande reella risker och farhågor som gör att
företagen tvekar.
För att få veta hur tankar och trender ser ut i nuläget har kontakter med några representanter från
olika branscher tagits. De har bl.a. fått svara på frågan, angående Sakernas Internet, vilken som är
den mest kostnadseffektiva och framkomliga lösningen inför framtiden, enligt deras utsago.
Information har också inhämtats från vitböcker, material från både IT-experter och teknikföretag
som finns att läsa på Internet samt videos och ljudupptagningar.
Den dragna slutsatsen är att IPv6 och 6LoWPAN behövs för att visionen om de 50 miljarder
uppkopplade sakerna ska bli verklighet redan 2020. Men andra tekniker kommer också att finnas
med och behövas i helheten.
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Innehåll
Introduktion ............................................................................................................................................ 3
Vad är Sakernas Internet? ....................................................................................................................... 3
Teknologi och utmaningar................................................................................................................... 4
Vad är IPv6 och vad är alternativen?....................................................................................................... 5
Proprietärt eller inte............................................................................................................................ 6
Hur löser företag och organisationer sina nätverk i nuläget? ............................................................. 7
IEEE 802.15.4 ....................................................................................................................................... 8
Vad är 6LoWPAN? ................................................................................................................................... 8
Tveksamheter och lösningar ............................................................................................................... 8
Så ser vi det ............................................................................................................................................. 9
Miljöhänsyn ....................................................................................................................................... 10
Övre lager .......................................................................................................................................... 10
Hur blir det då?...................................................................................................................................... 11
Slutsats .................................................................................................................................................. 12
Förkortningar/ Förklaringar................................................................................................................... 13
Referenser ............................................................................................................................................. 14
Företagskontakter under november och december 2010 ................................................................ 15
Bilaga 1. ................................................................................................................................................. 16
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D, LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Introduktion
Carl-Henrik Svanberg, Ericssons VD 2009, förespådde under GSMA Mobile World Congress att det
kommer att finnas 50 miljarder uppkopplade mobila enheter 2020 – att allt som har en fördel av att
vara uppkopplat kommer att vara det.
PeoplePower, som säljer inbyggda nätverkschip för övervakning och fjärrkontroll till företag, påstår
t.o.m. att 100 miljarder enheter kommer att vara kopplade till Internet 2020. [18]
Fokus för denna rapport gäller IPv6 och 6LoWPAN. Är de nödvändiga för att visionen om de många
smarta, inbyggda, självkommunicerande och självkonfigurerande prylarna fram till 2020 skall lyckas –
eller inte?
Vad är Sakernas Internet?
Mark Weiser blickade framåt och myntade 1988 begreppet ’ubiquitous computing’, en vision om
framtida teknologisk ubikvitet. Han var en vetenskapsman vid Xerox PARC i USA som levde 1952-99.
“Härnäst kommer ’ubik datorisering’, den lågmälda teknologins tidsålder, där tekniken håller sig i
bakgrunden av våra liv”, har han sagt, och förutsett hur processorkraft kommer att öka i samhället
och att denna samtidigt blir alltmera dold. [1]
Den fysiska nivån av ubik datorisering brukar i Sverige kallas Sakernas Internet, Smarta Objekt eller
Internet of Things. Från att kunna koppla ihop vemsomhelst, närsomhelst och varsomhelst, kan vi nu
koppla ihop vadsomhelst.
Sakerna i Sakernas Internet består av små prylar som med olika tekniker och tillämpningar kan
samverka med hjälp av Internet. En viktig funktion är att nätverk och noder är självkonfigurerande,
att sakerna klarar sig själva utan mänsklig administration.
Exempel på områden där Sakernas Internet kommer att tillämpas kan vara hem-automation,
byggnadsautomation, industriell automation, energisparande, effektförflyttning, sensornätverk,
smarta elnät, smarta städer, urbana nätverk, telemetri, hälsa, kvarboende, logistik,
containerspårning…
”Allt som tjänar på att vara uppkopplat på ett nätverk kommer att vara det”, Eduardo Ricotta, vice vd
för kundservice på Ericsson i Brasilien, ”och våra inbyggda moduler gör det möjligt att koppla
bredband till vilken enhet som helst.” [2]
Villkoren för alla objekt som ingår i Sakernas Internet är mycket olika. Avstånd, energibehov,
bandbreddsbehov, frekvensbandstilldelning, säkerhetsbehov, liksom vilket media man använder
skiljer sig och därför behövs olika lösningar. För det fysiska lagret används t.ex. radio, ethernet och
kommunikation via elnät. IP är det gemensamma gränssnittet. [3]
3
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Teknologi och utmaningar
En nod i Sakernas Internet behöver en sensor eller ett ställdon så att den kan mäta eller påverka
omvärlden. En sensor kan vara en tryckknapp, temperatur, acceleration, GPS eller RFID-läsare. Noden
behöver en mikroprocessor för att ta vara på inhämtad data. Det behövs en kommunikationsenhet
som kan utnyttja trådlösa korthållsnätverk (WPAN) eller elledningar för att ge och ta emot
information, mellan noden och andra noder eller mellan noden och omvärlden, och till sist behövs en
energikälla. Dessutom behövs standarder för att koppla ihop allt med befintliga Internetsystem.
Utmaningar för Sakerna gäller energiförsörjning, fysisk storlek och kostnader.
Kostnaden per sak får stora konsekvenser genom den stora mängden enheter det handlar om.
Energiförsörjningen tillgodoses med batterier, solceller, lågenergi-elektromagnetiska fält eller
vibrationer. Den begränsade tillgången på energi är en stor utmaning för tillverkarna. Det gäller att
låta noderna gå i vilo-läge så ofta som möjligt. Detta påverkar i sin tur hur man behöver organisera
nätverk och protokoll. De smarta objekten behöver ha energitillgång som håller lika länge som saken.
Man strävar efter att utveckla så små enheter som möjligt. Ju mindre storlek desto lättare blir saken
att integrera i andra saker, det skapar fler användningsområden och möjligheter till skilda
applikationer. Här blir den lilla mängden minne och den lilla, lilla processorn en utmaning och
påverkar också nätverk och protokoll.
Nätverken kan däremot vara mycket stora och bestå av en ansenlig mängd noder. Att kommunicera
kostar energi och bör göras med urskiljning. Vad som ska hållas i det begränsade minnet behöver
väljas noga. Nätverken för de smarta sakerna kanske använder sig av opålitliga
kommunikationsmedier såsom trådlös lågenergi-standard eller det vanliga elnätet där inte all
kommunikation når sin mottagare. Då behöver sakerna kunna kompensera för detta.
För att kommunicera med varandra behöver föremålen en unik identitet, en egen adress, vilken kan
vara en IP-adress, RFID-kod, DNS-namn eller XMPP-namn.
Man ser att potentialen för olika objekt som kommer att vilja interagera med varandra kan bli
miljarder i antal. [3],[4] Henrik Ebeklint från företaget Intellicom bjuder på några intressanta
forskningsrön: Harbour Research, 2009, tror att intelligenta enheter inom transportsektorn kommer
att växa från 73 till 430 miljoner från 2008 till 2013. KORE Telematics tror, 2009, att det kommer att
finnas en halv miljard uppkopplade saker 2012 med en årlig utveckling på 45-50%.[19] ”San Francisco
Business Times har spått att Smarta Elnät kommer att bli 1000 gånger så stort som Internet”,
berättade Patrik Fältström, från Cisco, under Internetdagarna 2009.[3] ”Om 5 till 10 år beräknas 300
miljoner enheter vara M2M-uppkopplade bara i Sverige”, kungjorde Håkan Dahlström, från
TeliaSonera, inför Telias M2M Event 2010.”Ute i världen räknar man med 15 miljarder!” [5]
Hanteringen av de nya stora framväxande nätverken är en utmaning. Noderna behöver vara
självkommunicerande och självkonfigurerande. När man vill nå någon av de många enheterna måste
man kunna göra det på ett säkert, men ändå smidigt sätt. Nätverket kan vara ett
bredbandsabonnemang i hemmiljö, i högteknologisk miljö eller svår utomhusmiljö och dessa behöver
olika lösningar. Kommunikationsteknologin behöver vara både trådbunden och trådlös.
4
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Standardisering är också en utmaning för Sakernas Internet. Internationella, gemensamma, öppna
standarder underlättar och främjar utvecklingen av nya produkter. Eftersom systemen spänner över
vitt skilda verksamhetsområden behöver människor med mycket olika expertis från helt olika
verksamhetsfält alltmer samarbeta. De behöver bestämma sig för en långsiktig hållning där man
avstår från att ha stängd källkod och därigenom förhindra återvändsgränder när ev. andra system tar
över och för att undvika konflikter rörande patent, royalties etc. Öppna protokoll underlättar också
konkurrens med fördelar som effektivitet och kvalitet. Men öppenheten är kanske inte det största
problemet längre, utan svårigheten att komma fram till en gemensam standard.
De olika nivåerna inom strukturen behöver fungera problemfritt sinsemellan, noderna med
kommunikationsteknologi med routrar och med applikationer. Varje nivå har sina egna
standardiseringsorgan och dessa behöver arbeta fram standarder som fungerar tillsammans.
Arbetet med standarder är en viktig faktor för att lyckas med Sakernas Internet. IPSO Alliance verkar
för att sprida standarder såsom 6lowpan, de förespråkar användningen av IP för smarta objekt.
Huvudfokus ligger på att testa och driva fram utbytbarhet. Cisco understöder öppen arkitektur. De
anser att offentlig reglering alltid bevarar den öppna marknaden. ISA arbetar med standarder för
M2M, maskin till maskin, kommunikation. [7]
De nya smarta sakerna måste inte bara interagera sinsemellan utan måste också fungera med de
infrastrukturer som redan är byggda. Teknologin behöver vara utvecklingsbar och skalbar.
Arkitekturen behöver kunna stödja system med miljontals noder genom adress, router och
hantering. Branscherna har ännu inte bestämt sig för vilken arkitektur man ska ha för detta. Det
saknas också en samlad testorganisation för Sakernas Internet, dock görs olika enskilda
ansträngningar, t.ex. av IPSO Alliance. [3],[4]
Vad är IPv6 och vad är alternativen?
IPv6, Internet Protocol version 6, är nästa generation protokoll för kommunikation över Internet,
utvecklad redan på 90-talet.
Nu används fortfarande IPv4 med en adressrymd på drygt 4 miljarder, vilket är en mycket lägre siffra
än 50 miljarder, det antal uppkopplade saker som Ericsson spår för 2020. IPv6 har å andra sidan en
128 bitars adress som räcker till nästan 340,3 sextiljoner adresser.
Smarta elnät kommer att behöva kommunicera med miljoner övervaknings- och kontrollenheter i
sina nätverk och dessa i sin tur behöver kopplas ihop med en mängd apparater i varje hem och bara
med detta kommer antalet IP-adresser upp i miljarder. [6]
IT-världen är numera enig om att man behöver gå över från IPv4 till IPv6 så fort som möjligt. Men
företagen har delvis p.g.a. kostnader och komplexitet hittills skjutit på övergången. Detta har man
gjort med hjälp av tekniker såsom NAT, MPLS, VPN. Med NAT är det möjligt för flera datorer, eller
noder i det lokala nätet att via en router ansluta till Internet via en gemensam ”publik” IP-adress. I
det lokala nätverket är datorerna inte direktanslutna till Internet utan får egna interna adresser. Om
5
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
man försöker skicka ett flöde genom en router och det misslyckas, så kan man försöka igen och hitta
en ny väg, men med en NAT kan adressen ha blivit ändrad. NAT är också problematisk när det gäller
autentisering. NAT kan störa TCP. NAT försvårar för konstruktionen av fungerande
datakommunikationsprotokoll. Dessutom finns det en gräns för hur många enheter som kan använda
en enda IP-adress utan att det blir problem med Internetanslutningen.
Redan nu finns det saker som kommunicerar med saker på korta avstånd. Men det är det utökade
avståndet som öppnar för så många nya möjligheter, liksom kommunikationen mellan föremål som
är fysiskt nära varandra men hör till olika nätverk. Patrik Fältström från Cisco gav under
Internetdagarna 2009 ett exempel: ” Om t.ex. två enheter i samma bil kommer från två olika företag
kan de med dagens teknik behöva ta en lång och komplicerad omväg, ofta genom flera olika länder,
via både VPN och NAT teknik för att till slut kunna kommunicera med varandra. Alternativet skulle
vara direkt kommunikation, men det kräver öppna system”.[3]
Proprietärt eller inte
Det har skapats en del proprietära eller delvis stängda protokoll såsom Zigbee, Z-Wave, Xmesh,
SmartMesh/TSMP, där man blir beroende av att hålla sig till samma leverantör och
interoperabiliteten är satt ur spel. De kan vara både trådlösa och trådbundna och använder både
lågenergi Wi-Fi och elnätskommunikation. Med dessa system måste man ha en protkollöversättare,
d.v.s. gateway för att kommunicera med nya länkar. KNX, LonWorks och Bacnet är andra exempel.
Att ha gateways i sitt nätverk innebär en hel del komplexitet. Nätverksprotokoll med olika ”språk”
och många speciallösningar behöver översättas och förstås på var sida om den. Man måste bryta
både sändande och mottagande kommunikationsmodell, vilket utgör risk för intrång bl.a. Skulle man
behöva hantera ett fel manuellt kräver det mycket stora kunskaper. Ett ytterligare problem är att
man måste göra förändringar i denna gateway varje gång man vill bygga ut i nätverket och
förändringarna innebär en ökad risk för fel.
Med IP har man ett system som är skalbart för stora mängder noder, som kan hantera de små
enheterna med begränsade resurser, som är interoperativt med befintliga nätverk och befintliga
applikationer.
Med IPv6 kommer man tillbaka till större enkelhet. Man får ett transparent IP-system med unika
adresser, applikationsoberoende och som blir kostnadseffektivt. En mängd komplicerad teknik blir
överflödig, anser Adam Dunkels från SICS. [4] Det är en fördel för sakerna att vara direkt
uppkopplade på nätet. De flesta operativsystemen för PC har redan IPv6. Regeringar har börjat
efterfråga IPv6, de flesta routrar har det redan. [7]
Den obrutna linjen i kommunikationen mellan sändare och mottagare, end-to-end, är ett begrepp
som många inom IT-branschen tror på. En fördel är att IPv6 bygger vidare på IP som alla redan har.
Man kan ofta använda befintliga protokoll. IP stacken kan klara sig med så lite som 4K RAM. IP
hanterar olika fysiska lager som radio, ethernet eller elnät.
6
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
”IPv4 adresserna kommer att ta slut inom ett år. Om du inte redan är igång med att förbereda för
IPv6 ligger du efter”, sade Danny McPherson från Verisign under Internetdagarna 2010. Internet
består av en mängd löst sammankopplade nätverk. Detta är en säkerhetsstyrka. Men Internets
framgångssaga som drivits av vemsomhelst till vemsomhelst och obruten kommunikation från
sändare till mottagare, är utmanad på många nivåer idag. Det gäller att undvika öar, delning och
fragmentering. [8]
Hur löser företag och organisationer sina nätverk i nuläget?
Göteborg Energi har satsat på ZigBee, levererat av koreanska NURI Telecom, för sina 270 000
elmätare. Nätverket stöder inte IP, utan löser uppkopplingen till Internet med gateways. Systemet
har tvåvägskommunikation, inbyggd säkerhet, är skalbart, kan hoppa mellan olika noder i nätverket
och har låg energiförbrukning. Med systemet har Göteborg Energi påbörjat förvandlingen av
Göteborg till ”Smart Stad”. Olika fastighetsägare kan visa sina miljöförbättringar, Göteborg Energi
kan sänka sina driftskostnader, kunder kan genom sitt beteende påverka sin el-faktura. Det går att
bättre upptäcka läckage, brand, inbrott och vidta snabbare åtgärder. I framtiden kan man lägga till
fler tjänster när ny teknik växer fram. (ZigBee har dock bestämt sig för att gå över till IPv6 enligt ett beslut
2009.[3])
När det gäller vård i hemmet tror Skolan för teknik och hälsa vid KTH, genom Stefan Lundberg, inte
att befintliga trådlösa system och IP är tillräckligt pålitliga. Istället tror man på att använda
leverantörsspecifika telemetrisystem. Det finns en skepsis mot internetbaserade system för att de är
öppna. Man kan ändå använda internet, t.ex. för att mäta blodtryck, EKG och syresättning. [3]
JM har valt att satsa på KNX i sina byggnader. KNX är en mogen ISO-standard och Europastandard,
anser Greger Sandström som är JM:s teknikexpert för smarta hem, och nu finns det många tillverkare
av produkter för KNX. JM arbetar också på att knyta till sig leverantörer och installatörer som kan
hantera systemen långsiktigt, ett eftermarknadspaket. Utvecklingen går mot interoperabilitet, vilket i
sin tur bygger på standardisering.
KNX är den mest etablerade och mogna lösningen för smarta hus, tycker Max Reiman,
teknikspecialist hos EIO, och påpekar att hårda regleringar gör att olika leverantörers produkter
fungerar tillsammans helt problemfritt. KNX lämpar sig bäst för trådbunden teknik, alltså till nya
byggnader. Inom trådlösa system finns en rad konkurrerande kommunikationstekniker, t.ex. ZigBee,
Z-wave och Enocean och det är svårt att knyta ihop teknik från olika leverantörer, t.o.m. inom samma
plattform, anser Max Reiman. Radiobaserad styrning kan vara mest utbytbar. [9], [10]
I många fall finns redan kablar på plats, t.ex. office network eller factory LAN. Anders Johansson, från
SABO, påpekar att Opex och Capex måste värderas. [19] Dock finns det en stor potential förknippad
med trådlösa nätverk. Man slipper kostnaden för kablar och det kan vara enklare att bygga om, flytta
på enheter etc. ”Med ett radiosystem blir man väldigt flexibel. När ett nytt företag flyttar in på ett
kontor måste man ofta slå ut väggar och då blir det jobbigt om man har trådar”, säger Rene
Baumann, utvecklingschef på Zone Controls. [11]
7
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
IEEE 802.15.4
Den trådlösa radiokommunikationen IEEE 802.15.4 förbrukar ca 1% energi jämfört med tidigare
trådlösa standarder som 802.11. 802.15.4 erbjuder ett lägre lager avsett för nätverk som fokuserar
på låga kostnader, låg hastighet, ubik kommunikation mellan enheter och låg strömförsörjning. Den
är grunden för ZigBee, WHART, MiWi, vilka också försöker erbjuda nätverkslösningar för de övre
nivåerna som inte omfattas av standarden. Den kan också användas med 6LoWPAN och IP. Små
trådlösa smarta saker använder extremt lite minne, lite energi, är lätta att bygga in och kan dessutom
vara i viloläge 99% av tiden. [12],[13] En variant av standarden, 802.15.4g, har satsat på att leverera
säkrare signaler i störningsutsatta miljöer.
Vad är 6LoWPAN?
IPv6 behöver ett minimum av 1280 bytes för att skicka sina paket, maximum transmission unit
(MTU), medan 802.15.4 standardens paketstorlek är på 127 bytes. Detta dilemma har lösts med hjälp
av 6LoWPAN som är en internationell, öppen standard. 6lowpan gruppen (inom IETF) har definierat
hur inkapsling och header kan komprimeras, så att IPv6 paket kan sändas och mottas genom IEEE
802.15.4 baserade nätverk. [14] Man använder minimalt med kod och minne. Kommunikationen är
obruten mellan sändare och mottagare och man kan ha en varierad topologi.[7]
6LoWPAN gör att lågenergi prylarna får tillgång till öppna system (vilket underlättar ytterligare
standardisering av kommunikationsfunktioner) och interoperabilitet också med befintliga IT-enheter.
Man använder gängse routing-teknik och ger möjlighet för enorma mängder IP-baserad verksamhet,
hantering och kommunikation. Enkelheten att installera spar tid och kostnader. Det går bra att
använda moderna säkerhetstekniker. Det är applikationernas behov och anläggningens storlek som
avgör hur nätverket organiseras, inte underliggande teknologier. 6LoWPAN har stora resurser att
arbeta med enheter som använder lite energi, minne och bandbredd. [13]”I en IPv6 länk (t.ex.
ethernet) så ropar alla, alla lyssnar och alla svarar, alla är på och alla har ström. I 6LoWPAN har vi
sovande inbyggda enheter”, berättar Zach Shelby från Sensinode. ”Vi gjorde alla meddelanden nodinitierade – det är den trådlösa noden som kontrollerar sin trafik. Vi gjorde en nod-registrerings
mekanism. I stället för att alla pratar i munnen på varandra så är det den trådlösa enheten som
kontaktar sin router– den bestämmer när det är dags att vakna”. [7]
Tveksamheter och lösningar
Energimarknadsinspektionen har listat några tekniska utmaningar för upphandling inom det
intelligenta elnätet, men dessa kan vara allmängiltiga för många applikationsområden: Teknik som
8
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
ännu inte finns, Teknik som inte verkar behövas, Bristande utbytbarhet, Nackdelar med ny teknik,
Tveksamheter inför ny teknik. [15]
Säkerhet är en aspekt som är viktig och väcker tvekan. Med trådlösa nätverk är kanalen mycket lätt
att avlyssna, och noderna lätta att lura. Med IP och dess obrutna kommunikationslinje kan man
kryptera meddelanden.( I routrar blir data o-krypterad.) 6LoWPAN bygger på IPv6 vilket går att
standardiserat använda i en IPv4 värld, genom att skicka meddelandet i tunnlar. Brandväggar är extra
viktigt när man inte har någon administratör. [7]
Ett intressant EU- projekt, Utrustit (Usable Trust in the Internet of Things), har dragit igång under
hösten 2010 och pågår till 2013. Koordinator för projektet är Manfred Tscheligi från Usability
Research and Engineering. Projektet ska ge människor underlag för att fatta beslut utan att ha
kunskaper som en säkerhetsexpert. Sweden Connectivity deltar med experter på utveckling av hårdoch mjukvara för säkra uppkopplingar i mobila trådlösa produkter. [16]
Regelsystem vad gäller socio-etiska hänsyn måste också tas i akt och i vissa fall arbetas fram eller
väntas in när det gäller så stora förändringar av verkligheten som Sakernas Internet medför. Manuel
Mateo, Europeiska kommissionens ansvariga för utvecklingen på EU-nivå, sa under Internetdagarna
2009 följande: ” Regeringar ska bevaka medborgarnas rätt till integritet och sekretess. Det måste
finnas rätt att stänga av vissa system, att inte alltid vara övervakad. Både personlig integritet och
företagssekretess är stora frågor och ett hinder som behöver övervinnas innan tekniken kan
blomstra”. [3]
Så ser vi det
På frågan om vilken som är den mest kostnadseffektiva och framkomliga lösningen inför framtiden
när det gäller Sakernas Internet (bilaga 1), svarade Emil Edvardsson, specialintresserad
elektroingenjör. ”IPv6 har goda förutsättningar, men utan att veta mer om förutsättningarna
(bandbredd, data/overhead, energiförbrukning, latencies mm) är det svårt att dra någon absolut
slutsats”.” För vår del inom elbranschen”, säger Lars Garpetun från Vattenfall, ”så är det home
automation, (wireless), Smartgrid lösningar i nätstationer (trådbaserade) och elmätar
kommunikation (p2p, radio, PLC)”. Matts Lindgren från Nordiq skrev: ”Det finns många tekniskt
gångbara lösningar, men det som avgör i slutänden är vilken lösning som tar marknadsandelar. Det
beror främst på vilka marknadskrafter som agerar. Som jämförelse kan man se till hur
standardiseringen av data närt i bilar gick till. Det fanns säkert 10 godtagbara lösningar, men
Bosch/Intel vann med sitt samarbete matchen om marknaden med sin CAN-buss. Man var då tvungen
att släppa på patenträttigheter och ge kostnadseffektiva licenser för att lyckas.
Byggindustrin ligger tyvärr efter i standardisering, troligen främst pga små serier jämfört med
bilindustrin, och liten förståelse för ITns möjligheter.
Mitt tips är att någon lösning från dator eller telecomindustrin kommer vinna slaget. Sen måste man
skilja på protokollnivå. För datakommunikation krävs standard på fysisk nivå, meddelandenivå och
transportnivå till exempel. Fysisk och meddelandenivå kan vara 10/100Mbit Ethernet, blåtand och
WLAN. Högre upp i protokollstacken IPv6.
9
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Jag tror mer på massmarknaden som drivkraft än specialgjorda protokoll för hus (typ LON, EIB och
KNX).”
Anders Johnsson från Vattenfall: ”Att växla till IP v6 blir ju absolut nödvändigt då adresserna i v4 tar
slut. Med v6 följer nya möjligheter men också mer overhead. 6LoWPAN löser problemet att få plats
med den stora mängden små prylar i trådlösa nät. Vad som blir mest kostnadseffektivt vet jag inte.
En farhåga är att det kommer bli trångt i etern med alla trådlösa utrustningar”. Men han säger också:
”Om man kan lösa energiförsörjningen och säkerställa signalöverföringen är trådlöst att föredra”.
”Den mest kostnadseffektiva lösningen är kanske att ge tekniken tid att utvecklas. Alltför snabba
omställningar kostar ofta mycket och det är inte alltid det bästa som vinner”, säger Anders Lindskog
från SP. ”Vi kommer alltid att se protokoll på alla nivåer”, Joachim Lindborg från SUST, ”idag finns
inga proprietära protokoll som är som de var förr "hemliga". Alla protokoll är idag öppna. Problemet
är att det finns så många och det är ingen som är de facto standard. Att vi får IP är ingen lösning i sig,
vi har istället protokoll ovanpå det som biter sig fast och skapar inlåsningar på andra nivåer. Industrin
vill ha sensorer och enheter som kör modbus över IPv4. Modbus har kraftiga begränsningar men
funkar ypperligt med de klassiska styrsystemen. För dem är det modbus som är killer app.”
Miljöhänsyn
Miljöhänsyn är ett argument för Sakernas Internet, men gör också att många vill vänta in att tekniken
utvecklas ytterligare. ”Batterier skall i görligaste mån undvikas av flera skäl, av besvär för individ och
miljöaspekt”, säger Anders Lindskog. ”Idag har vi gladeligen 5-10 sensorer till armen som har
batterier som räcker i något år, ofta special batterier dessutom. Jag tror att detta kommer att ändras,
speciellt om vi pratar professionella fastighetsägare etc. Det kommer inte att gå att ha 10.000 tals
sensorer med batterier som måste bytas”, säger Joachim Lindborg. Jerker Delsing, från LTU, ser
lösningar som innehåller batteri, superkapacitanser och "energyharvesting". ”Målbilden är att
energin skall räcka minst lika länge som den övriga livslängden på "saken". Stefan Lundberg, från
CHB, KTH, ser också att ”det kommer att finnas sensorer som drivs av energi som de "skördar" från
omgivningen i framtiden vilket gör dem robustare”. Lars Garpetun, Vattenfall, uttrycker sig liknande:
”Att undvika batterier är viktigt av underhålls skäl. Användningen av "super kondensatorer" för att
upprätthålla funktion under strömlösa situationer (begränsad tid) är väsentligt vid systemlösningar
för drift ändamål, etc.”
Övre lager
”6lowpan och ipv6 är EJ en killerapplikation enligt mig”, säger Tor Ericson, ÅF konsult, ”eftersom det
inte räcker för att beskriva hela protokoll-lagret. Översta delarna saknas och det är när man satt det
för respektive applikationsområde som bollen börjar sättas i rullning på det området.” Henrik
Ebeklint, från Intellicom, säger: ”Utöver adressering så tycker vi på Intellicom att det är viktigt med
10
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
’management’ av fjärrenheter. T ex för att enkelt kunna ladda ner ny konfiguration eller mjukvara till
många enheter samtidigt. Automatisk backup av mjukvara i fält etc. Allt detta har vi byggt in i
Netbiter Argos data center och tyvärr så blir det ofta för mycket fokus på hur gränssnittet ser ut, t ex
att man kan få en bild på en fläkt som snurrar. De som fokuserar på det kommer senare inse att
adresseringen och management av alla enheter är betydligt viktigare för installation, drift och
underhåll. Om inte dessa bitar fungerar enkelt och med låg kostnad kommer inte användarna vilja
göra fler projekt och då når vi inte 50 miljarder enheter.” [19]
Hur blir det då?
”Om vi inte snart väljer att påbörja och förbereda för en övergång till IPv6 så kommer vi tvingas
konstruera allt större VPN för att stödja nya enheter. VPN kräver mycket konfiguration i jämförelse
att ge enheter publika IP-adresser. Avsaknaden av IPv6 på bred front kommer inom en inte allt för
avlägsen framtid att begränsa utvecklingen av såväl nya produkter som Internet”, skriver Fredrik
Gunger,.SE, och Olof Hagsand, KTH, i en rapport på .SE. ”Om trenden att använda NAT och VPN
utvidgas, kan man se en utveckling mot stängda lösningar där näten blir mer fragmenterade och där
enheterna inom olika nätverks-öar bara i undantagsfall kan kommunicera mellan varandra. IPv6 har i
det scenariot en mer begränsad roll.” [17]
Förespråkare för att börja använda IPv6 och 6LoWPAN menar, som Henrik Ebeklint, Intellicom, att
”Detta är en viktig komponent för att nå massmarknad. Idag begränsas tillväxten. Att slippa arbete
med IP nummer och att ha en enkel installation är viktigt för att nå en låg Total Cost of Ownership”.
Håkan Dahlström, från TeliaSonera säger, ”Ja, IPv6 är ett måste för att kunna adressera en så stor
volym enheter. När det gäller protokoll och infrastruktur så tror jag vi kommer få se flera varianter”.
”Jag tror att IoT via IPv6 är framtidens lösning på flera av de applikationer vi ser framför oss. (Dock
finns det ingen killer application - det är som heliga Gral). Jag hoppas att IoT kommer att börja
komma på allvar under nästa år. Jag ser fram emot att få sätta upp en sådan lösning i vårt ’Living
Lab’”, berättar Stefan Lundberg på CHB, KTH. Jerker Delsing på LTU säger att ”Idag är det
sensornätverksplattformar typ Mulle som gäller. Imorgon kommer vi att se single chip lösningar som
integrerar funktion och kommunikation t.ex. en tempsensor med LTE radio som är ca 0.1 cm3”.
Utvecklingen är beroende av att teknik från flera olika branscher kombineras på nya sätt. Vattenfalls
Lars Garpetun tror på en kraftig ökning av uppkopplad hem-automation. ”De kommer sannolikt att
kommunicera via en gemensam hub som ansluter till ett flertal aktörer, elleverantörer, vitvaruleverantörer, värmesystem- leverantörer, etc.” ”Kopplingen mot Internet kan vara på många olika
sätt”, Anders Johnsson, Vattenfall, ”enheten kan växla till den väg som funkar bäst för tillfället. Alla
aktörer skulle kunna samsas i samma fysiska nät. MEN, det skulle innebära krav på vpn-tunnlar och
brandväggar i varje enhet.” Joachim Lindborg från SUST sammanfattar så här: ”Vi kommer att få mer
och mer uppkopplade saker så är det. Vägen mot IPv6 tror jag är lite brokig. Det kommer i åtskilliga
år till vara så att det blir privata nät som inte når internet och där man nöjer sig med IPv4. Säkerhet
och integritet måste också ha en lösning innan det går att säga vart vi är på väg.” [19]
11
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Slutsats
Visionen om Sakernas Internet är spännande. Sakernas Internet kan medverka med nya lösningar vad
gäller miljöproblem, växande och åldrande befolkning, och andra problem som samhället rådbråkar
sig med idag. Möjligheterna för energibesparing, materialbesparing, säkerhetsförbättringar,
bekvämlighetsförbättringar… är betydande. Men för att sakerna ska kunna samarbeta måste först
branscherna samarbeta. Detta är inte en enkel ekvation. Företagen måste på samma gång vara
altruister, visionärer och realister. De måste ju tjäna pengar. De måste kunna se sin del i den nya
topologin för att vara beredda att satsa. De flesta företag verkar förstå att de behöver gå över till
IPv6, men det är inte säkert att man vill ligga i frontlinjen. 6LoWPAN som löser många tidigare
problem med trådlösa nätverk är nytt och måste testas för att bli gällande. Både Sverige och EU
satsar resurser på att stödja projektutveckling och demonstrationsanläggningar. IT-branschen har
redan löst hur övergången till IPv6 kan gå till och det finns modiga pionjärer. Slutledningen är därför
att IPv6 och 6LoWPAN är nödvändiga för Sakernas Internet och de kommer att integreras i samhället.
Frågan om när är däremot öppen.
12
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Förkortningar/ Förklaringar
DNS
Domain Name System
EIO
Elektriska Installatörsorganisationen
GPS
Global Positioning System
IETF
Internet Engineering Task Force
IPSO
IP for smart objects alliance
IPv6
Internet Protocol version 6
ISA
The International Society of Automation
LAN
Local Area Network
Latency
Mått på tidsfördröjning i ett system
6LoWPAN
IPv6 over lowpower wireless personal area network
KNX
Konnex är en ISO-standard för intelligenta fastigheter
M2M
maskin-till-maskin-kommunikation
Modbus
Ett protokoll för seriekommunikation från Modicon, 1979
MPLS
Multiprotocol label switching
MTU
Maximum transmission unit
NAT
Network Address Translation
OPEX/CAPEX
CAPEX (Capital Expenditures) är utgifter för nyutveckling
OPEX (Operating Expenditures) är löpande utgifter
PLC
Programmable Logic Controller, programmerbart styrsystem
P2P
peer-to-peer network, alla noder i nätverket kan agera i alla roller
RFID
Radio-frequency identification
Sextiljon
Tusen triljoner, eller 1021
SICS
Swedish Institute of Computer Science
Superkapacitans
Kondensator med superkapacitet
Telemetri
Fjärravläsning av sensorer
TCP
Transmission Control Protocol
Ubikvitet
Närvaro överallt på samma gång
13
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
VPN
Virtual Private Network
WPAN
Wireless Personal Area Network, nätverk med begränsad räckvidd
XMPP
Extensible Messaging and Presence Protocol, utbyggbart meddelandeoch närvaroprotokoll
SUST
Sustainable Innovation i Sverige AB
Referenser
[1]
Wikipedia. (2010). Mark Weiser.
http://en.wikipedia.org/wiki/Mark_Weiser (läst 2010-11)
[2]
Ericsson. (2010). Buses in Brazil connected to mobile broadband.
http://www.ericsson.com/news/1416571 (läst 2010-12)
[3]
.SE. (2009). Sakernas Internet, En rapport från seminarium den 5 november 2009,
Raunio ,B.
http://www.iis.se/docs/Sakernas-internet_WEBB.pdf (läst 2010-11)
[4]
Vasseur, J-P., Dunkels, A. (2010). Interconnecting Smart Objects with IP, The next
Internet. Morgan Kaufmann Publishers.
[5]
Telia. (2010). Telia M2M Efficiancy 2010, Dahlström, H.
http://www.x8.telia.se/Event/m2m2010/seminar/program_f.asp (läst 2010-11)
[6]
.SE. (2009). Opportunities Presented by the "Internet of Things”. Fältström,P., Dunkels,
A. (avlyssnat 2010-11)
http://www.internetdagarna.se/arkiv/2009/program-2009/5-november.html
[7]
Sensinode. (2008). 6LoWPAN Tutorial Video.
http://www.sensinode.com/EN/6lowpan.html (sett 2010-11)
[8]
UR Samtiden. (2010). Internetdagarna, Inledn. av Danny McPherson.
(http://www.ur.se/play/160885 sett 2010-11)
[9]
Åslund, B. (2010). KNX – smartast i smarta hem. Energi & Miljö, Energi- och
Miljötekniska Föreningens tidning, (11/10 årg 81), 28-29.
[10]
Åslund, B. (2010). Ny generation smart teknik. Energi & Miljö, Energi- och
Miljötekniska Föreningens tidning, (11/10 årg 81), 22-23.
[11]
Wennberg, A. (2010). Styr inomhusklimatet med ljus. (läst 2010-11)
http://www.etn.se/index.php?option=com_content&view=article&id=52197
[12]
Wikipedia.(2010). IEEE 802.15.4-2006
http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15.4-2006 (läst 2010-11)
14
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
[13]
IPSO Alliance. 2010. Webinar about 6LoWPAN.
(https://cisco.webex.com/ciscosales/lsr.php?AT=pb&SP=EC&rID=47871832&rKey=efa
2c17183c05d21 (avlyssnat 2010-11)
[14]
Wikipedia.(2010). 6LoWPAN.
http://en.wikipedia.org/wiki/6LoWPAN (läst 2010-11)
[15]
EI R2010:18. Anpassning av elnäten till ett uthålligt energisystem- Smarta mätare och
intelligenta nät. Energimarknadsinspektionen.
http://www.ei.se/upload/Rapporter/El/EIR201018.pdf (läst 2010-12)
[16]
Abrahamson, H. (2010). Så ska vi lita på maskiner med ip-liv. (läst 2010-11)
http://www.nyteknik.se/nyheter/it_telekom/internet/article3023110.ece
[17]
.SE. (2010). Framtidens uppkopplade enheter – en drivkraft för IPv6-utbyggnad?,
Gunger, F., Hagsand, O.
http://www.iis.se/docs/framtidens-uppkopplade-enheter-en-drivkraft-for-ipv6utbyggnad.pdf (läst 2010-11)
[18]
People Power. (2010).Internet of Things.
http://www.peoplepowerco.com/internet_of_things.html (läst 2010-12)
Företagskontakter under november och december 2010
[19]
Håkan Dahlström, President Mobility Services, TeliaSonera
Jerker Delsing, Professor vid forskningscentret EISLAB, LTU
Henrik Ebeklint , Managing Director, Intellicom
Emil Edvardsson, elektroingenjör, intresserad av hemautomation, arbetar på Unfors
Tor Ericson, Managar Electronics Design, ÅF Konsult
Lars Garpetun, Project Manager, Vattenfall
Anders Johansson, Fastighetsutveckling, SABO
Anders Johnsson, Senior Research Engineer inom Technical IT , Vattenfall
Joachim Lindborg, Teknisk chef, SUST
Matts Lindgren, VD, Nordiq
Anders Lindskog , Forskare smarta nät, SP
Stefan Lundberg, Teknisk doktor, CHB, KTH
Johan P. Lysholm, Marknadschef, EIO
Rikard Nilsson, Senior Manager KNX, Schneider-Electric
15
Inlämningsuppgift 5a, Grundkurs IT, D0006D,LTU, Skellefteå, Gunvor Nilsson, ugoino-0, 2010-12-15
Bilaga 1.
Så här såg min förfrågan ut:
Jag, Gunvor Nilsson, studerar datateknik på Luleå Tekniska Universitet. Som fördjupningsuppgift har
jag valt följande:
”Sakernas Internet”
Ericsson tror att det kommer att finnas 50 miljarder saker uppkopplade på Internet 2020.
Är IPv6 och 6LoWPAN nödvändiga för att detta skall lyckas?
I första hand tror jag att IPv6 och trådlösa nätverk med protokollet 6LoWPAN är en killer application
för att förverkliga detta. Men min fråga till er är:
1. Vilken är den mest kostnadseffektiva och framkomliga lösningen inför framtiden?
Hur ser ni på
2. Proprietära/öppna protokoll?
3. Trådbaserade/trådlösa givare och sensorer?
4. Batteridrivna/batterilösa givare och sensorer?
Har ni några övriga synpunkter/tankar om Sakernas Internet (Internet of Things)
Svaren skulle jag behöva före 12 december för att kunna ta med resultatet i min rapport.
Jag skulle vara mycket tacksam för er hjälp med detta.
Vänliga hälsningar
Gunvor
16