Esineiden internet, teollisuuden internet tai IoT lupaa paljon. Millä keinoin se pystyy vastaamaan valtaviin odotuksiin, jota hypen keskellä siihen on ladattu?

Artikkelin ovat kirjoittaneet Heiner Tendyck (oik.) ja Stefan Drouzas Toshiba Electronics Europen teotemarkkinoinnista. Tendyck toimii Toshiban Düsseldorfin suunnittelukeskuksessa mikropiirien pääsuunnittelijana. Hänen vastuullaan on tekninen markkinointi mobiilituotteisiin. Tendyckillä on tietoliikenneinsinöörin tutkinto Aachenin teknisestä korkeakoulusta. Stefan Drouzas on työskennellyt Toshiballa vuodesta 2000 lähtien teknisessä markkinoinnissa. Hänellä on mediatekniikan insinöörin tutkinto Hampurin teknisestä korkeakoulusta sekä opintoja Siemensin teknisessä akatemiassa.

Kun Kevin Ashton ensimmäisen kerran muotoilin termin ”Internet of Things” (IoT) osana yritysesitystä, hän yritti vain auttaa kollegojaan parantamaan myyntiään pitämällä suosittuja tuotteita valmiina varaston hyllyillä. JO tuolloin hän näki uuden konseptin valtavan jäävuoren huippuna, kuten mies kertoi Martketing-lehden haastattelussa viime vuonna.

Tämän jäävuoren koosta väitellään edelleen. Ciscon ennusteen mukaan vuoteen 2020 mennessä jopa 50 miljardia ”esinettä” liitetään nettiin. Gartner ja Strategy Analytics ovat puhuneet 26 ja 33 miljardista. Kyse on myö suurista rahoista: Yole Développement arvioi, että IoT-komponenttien kokonaismarkkina voisi kasvaa 400 miljardiin dollariin vuoteen 2024 mennessä.

Toisaalta Gartner varoitti vuotuisessa Hype-raportissaan viime vuonna (Hype Cycle Report for 2014), että IoT on saavuttanut ”tyhjien odotusten huippunsa”. Raportin mukaan hypekäyrän seuraava vaihe ”pettymyksen läpi” pitää käydä läpi ennen kuin IoT mahdollisesti saavuttaa tasot, jotka ovat selvästi tämän päivän huikeita ennustuksia alhaisemmat.

Toisen näkemyksen - Semiconductor Engineeringissä vastikään julkaistun - mukaan IoT-sovellusten pitkä elinkaari verrattuna vaikkapa älypuhelimiin ja tabletteihin tarkoittaa, että ensi vaiheen buumin jälkeen tulee paljon hitaampia kasvu, jonka aikana IoT-laitteiden markkina tasaantuu.

IoT:n määrittely

Vastaako IoT-markkina tähän hypeen? Tuoko se pettymyksen? Kuuluuko valtava romahdus? Yksi selitys hyvin erilaisille markkinaennusteille on se, että IoT:tä on niin vaikea määritellä. Vielä vaikeampaa on päästä määritelmään, jonka kaikki hyväksyvät. Joillekin IoT on ennen kaikkea itsenäistä koneiden välistä M2M-liikennettä, vaikka laajempi näkemys sisältää verkottuneiden laitteiden lisäksi koneiden ja ihmisten, ihmisten ja koneiden, koneiden ja esineiden sekä ihmisten ja esineiden välisen tietoliikenteen (ks. kuva 1.)

Kuva 1. IoT-laitehierarkia IHS:n kuvailemana.

Kaiken perustana on se, että IoT tuo yhteen prosessoinnin, verkottumisen, antureilla aistimisen ja tietoturvan edullisemmin ja helpommin kuin koskaan aikaisemmin. Tämä alusta mahdollistaa aivan uusien, vielä kehittämättömien sovellusten toteuttamisen, mutta myös sovelluksia talo- ja tehdasautomaatioon, M2M-liikenteeseen, sähköiseen mainostamiseen, tavaroiden seurantaan ja telelääketieteeseen. IoT voipitää sisällään lähes kaikenlaisia sovelluksia ja se voi välttää korkeiden kustannusten tai standardien puutteen asettamat haasteet, jotka aiemmin ovat hidastaneet esimerkiksi älykotiin liittyvien innovaatioiden leviämistä.

Aisti, prosessoi, yhdistä

Kuten aikanaan WWW:n kanssa, IoT-sovellusten välisten yhteyden perusta on Internet-protokolla. IPv6:n laaja osoiteavaruus on keskeisessä asemassa, jotta IoT leviäisi kaikkialle. IPv6:n 128-bittinen osoiteavaruus mahdollistaa 3,4 x 10^38 osoitetta. Tämä tarkoittaa 6,67 × 10^17 uniikkia osoitetta jokaiselle neliömillille maapallon pinnalla. Tämä riittää hyvin myös Ciscon ennustamille 50 miljardille IoT-laitteelle.

IoT-sovellusten kanssa tullaan kommunikoimaan usealla eri tekniikalla. Niissä voidaan käyttää pysyviä kiinteitä yhteyksiä sarjaväylän, ethernetin tai jonkun asiakaskohtaisen verkkotekniikan yli, tai langattomia yhteyksiä kuten wi-fi, bluetooth (Classic tai Smart) tai mobiiliverkkoyhteyttä. Lisäksi laitteet tai ”esineet” eivät välttämättä ole verkossa kiinni kaiken aikaa. IoT-sovellus kuten päällepuettava laite voi esimerkiksi liittyä verkkoon vain käynnistyessään ja linkittyessään käyttäjän älypuhelimeen bluetoothin välityksellä. Toisissa tapauksissa laitteen älykkäät anturit voivat liittyä bluetooth-radion välityksellä keskittimeen, joka sitten prosessoi dataa ja siirtää sen eteenpäin käsiteltäväksi.

Bluetooth on osoittautunut ihanteelliseksi liitäntätekniikaksi älypuhelimissa, sillä se on jo lähes kaikissa matkapuhelimissa, tukee pienen tehonkulutuksen toimintaa ja mahdollistaa ääni-, puhe- ja digitaalisen datan lähetyksen ja vastaanoton. Lisäksi yhteensopivuus ei laitteiden välillä on taattu tarjolla olevien useiden standardiprofiilien avulla.

Toshiba tarjoaa koko joukon erilaisia sertifioituja Bluetooth SmartReady- ja BluetoothSmart-piirejä ja ohjelmistoja, joilla saadaan toteutettua yhteys päällepuettavien laitteiden ja mobiililaitteiden välille joko perinteisellä tai low energy -bluetoothilla. Piirit ovat pitkälle integroituja ja vähävirtaisia.

Tärkeät anturiteknologiat, joita käytetään esimerkiksi rakennusautomaatiossa, vaihtelevat passiivisista läsnäoloa aistivista infrapuna-antureista turvallisuussovelluksissa käytettyihin suuriresoluutioisiin kuva-antureihin. Toshiba on tarjota laaja valikoima CMOS-kuvapiirejä, jotka kykenevät ottamaan kirkkaita kuvia ja sujuvaa videota myös hämärissä olosuhteissa. Nämä voidaan yhdistää ARM Cortex-A9-pohjaisiin mikro-ohjaimiin kuten TZ2100 tai TZ3000, joihin on integroitu kuvantunnistus analytiikkaa tai käyttäjän tunnistusta varten. Toshiballa on myös laaja valikoima IP:tä kuvantunnistussovelluksiin, joka perustuu yhtiön tutkimukseen kuljettajan apujärjestelmissä. Tällaisia ovat esimerkiksi liikennevalojen ja jalankulkijan tunnistaminen. TZ2100-piirillä on nopeat tietoliikenneliitännät ja monikanavaiset sarjaportit, joten piiriä voidaan käyttää datakeskittimen toteutukseen.

Merkittävä osa IoT-sovelluksista joutuu tulemaan toimeen itsenäisellä virralla, joten virtaa pitää saada joko paristoista tai itse keräämällä. Tällaisia ovat monet mobiilisovellukset kuten verkkoon liitetty päällepuettava kuntoilu- tai terveysranneke, tai tavaran seurantalaite tai mikä tahansa sovellus, jossa sähkökaapeli on epäkäytännöllinen tai liian kallis ratkaisu. TZ-sarjan mikro-ohjaimille on kehitetty matalan virrankulutuksen tekniikoita, jotka auttavat maksimoimaan energiatehokkuuden samalla, kun suorituskyky säilyy korkealla.

Kuva 2. Toshiballa on paljon valmiita piirejä IoT-sovellusten toteutukseen.

TZ1001 ApP Lite -piiri tuo laitteisiin alhaisen tehokulutuksen sekä 48 megahertsin ARM Cortex-AM4F-ohjaimen, joka pystyy yhdistämään dataa useasta anturista. Istuttamalla MEMS-kiihtyvyysanturin, RF-piirin ja bluetooth low energy -ohjaimen samaan koteloon saadaan ihanteellinen ratkaisu päällepuettaviin laitteisiin kuten aktiviteettimonitorointiin tai älykelloon. Toshiba on myös kehittänyt pienikulutuksisen ja wifi-radiolla varustetun mikro-ohjainten TZ5000-sarjan, joka on tarkoitettu esimerkiksi älylaseihin ja täysteräväpiirtoista IPTV-kuvaa vastaanottaviin laitteisiin.

Toshiballa on laaja IC-piirien ja IP:n valikoima, joka kattaa useita tekniikoita liikkeentunnistamisesta länsäolon tunnistamiseen, kuvanpiireistä mikro-ohjaimiin, RF- ja tietoliikennepiireihin, sekä jopa langattomaan lataamiseen. Näiden avulla Toshiba pystyy tukemaan esimerkiksi kehittäjiä, jotka työskentelevät kehityksen etunenässä laajentaessaan IoT:n aluetta.

Kohti laajaa käyttöä

Aiemmin kalliit GSM-pohjaiset seurantajärjestelmät eivät ole saaneet laaja hyväksyntää. Toisaalta räätälöityjen verkkoratkaisujen kallis hinta on estänyt tehtaiden verkottamiseen investoinnin tuottavuuden parantamiseksi tai seisonta-aikojen minimoimiseksi.

IoT-tekniikat voivat nyt mahdollistaa kaupallisesti kestävän alustan näille ja monille muille uusille sovelluksille kulutus-, auto- ja tietoliikenne-elektroniikassa. Näillä elektroninen valvonta ja ohjaus on aiemmin arvioitu liian kalliiksi tai hankalaksi toteuttaa. Nämä ns. teollisuussektorit ovat alueita, joissa IoT voi tuoda eniten arvoa ja saada eniten suosiota. IHS-tutkimuslaitos arvioi, että vuoteen 2025 mennessä teollisuussovellukset muodostavat 57,9 prosenttia kaikista IoT-laitteista.

Siinä missä monia kulutuselektroniikan IoT-sovelluksia ei ehkä pidetä välttämättöminä, teollisuussektoreilla kuten toimistotekniikassa, lääketieteen laitteissa ja teollisuuden tuotantojärjestelmissä IoT-ratkaisut oltaneen valmiita hyväksymään, kunhan kustannusedut ensin osoitetaan. Olihan se lopulta parempi liiketaloudellinen tehokkuus, joka sai Ashtonin varmistamaan rahoituksen alkuperäiselle idealleen, ja siten varmisti että IoT:stä tulee enemmän kuin pelkkä iskusana Powerpoint-esityksessä.

Tämänhetkinen IoT-markkinatilanne sisältää paljon hypeä ja koko IoT:n määrittely täsmällisesti on vaikeaa. Jokaisen IoT-sovelluksen kriittinen haaste on tuoda loppukäyttäjälle riittävästi arvoa hyväksyttävään hintaan, kilpailukykyisillä ja innovatiivisilla piiri- ja ohjelmistokomponenteilla toteutettuna. Toshiba on sitoutunut auttamaan kehittäjiä ottamaan kaiken hyödyn IoT:stä näiden pyrkiessä parantamaan eri elämänalueita.