Al meer dan een decennium wordt gesproken over het potentieel van internet of things, vaak gehypet als het 'volgende ding'. Toch blijft een doorbraak uit. Een van de sleutelelementen van een problematische iot is de verschillende hoeveelheid communicatiestandaarden die wordt gebruikt om de 'things' met 'internet' te verbinden. Het niet hebben van een universele standaard is er één van.
Om het iot te begrijpen, moeten we het iot definiëren! Dit klinkt cryptisch, want de afkorting iot heeft bewezen dat er nog geen gemeenschappelijk begrip is van wat het betekent. Voor de eenvoud heb ik het iot in drie delen verdeeld: 1) sensoren, 2) actoren en 3) controllers.
Sensor
Een sensor is een apparaat dat iets ‘meet’. Dit kan temperatuur, hoogte, lichtdichtheid, et cetera zijn. Dit kan een constante stroom van metingen zijn, of slechts één keer per dag. In het algemeen zijn de gemeten gegevens voorzien van een tijdstempel en vaak met een locatie (x,y) parameter. Een fitnesstracker of een deurbel zijn voorbeelden van dagelijks gebruik.
Actor
Op basis van de door de sensoren verzamelde gegevens en de door de ‘controller’ genomen beslissing gaat de actor iets doen. Bijvoorbeeld jaloezieën laten zakken, waterkranen sluiten of een deur openen. De meeste gegeven voorbeelden zijn zeer bekend als geautomatiseerde mogelijkheden voor industriële gebouwen. Toch hebben deze het gemiddelde huishouden al bereikt. Sommigen zullen zeggen dat sensoren en actoren één en dezelfde eenheid kunnen zijn. Dat is minder waar dan we denken. Zelfs wanneer een deurbel het openen van een deur activeert, blijven de sensor en de actor twee verschillende eenheden. Elk met hun eigen pad om te communiceren met het internet, al kan dit wel via dezelfde radiogolven zijn.
Controller
Uitleg over de activiteiten en beslissingen van de ‘controller’ is niet zo relevant voor deze blog, maar het is belangrijk om de rol ervan binnen het iot-ecosysteem te begrijpen. Het hele iot-systeem kan worden gezien als een black box met input en output. De sensoren vormen de input voor de controller, terwijl de output van de controller de actoren activeert. De ‘controller’ is de black box, die alle beschikbare gegevens en drempelwaarden gebruikt om de actoren te informeren – indien van toepassing.
De controller maakt zelden deel uit van een sensor of actor en bevindt zich in de meeste gevallen ergens op het internet of in de cloud. Om foutloos te kunnen interacteren, moeten de sensoren en actoren wel samenwerken met de controller, waarvoor zij toegang moeten hebben tot het internet.
Om de risico’s zo klein mogelijk te houden is er een tendens om de controller veel dichter bij de sensoren en actoren te brengen, waarbij de internet-gateway thuis of op locatie de host wordt voor de controller. Voorbeeld: de Philips Hue bridge die bijvoorbeeld input van een bewegingssensor vertaalt naar output, het in een bepaalde voorkeursstand aanzetten van de verlichting.
Communicatie met internet
In de wereld van vandaag klinkt het aansluiten van het internet als een no-brainer. Als het niet bedraad is via een ethernetkabel, kan het draadloos. Wat is dan het probleem?
De meeste sensoren en actoren zenden/ontvangen een paar bits om hun werk te doen. Met name de sensoren werken op batterijen en hoe minder deze actief is, hoe langer de levensduur. Met andere woorden, de meest efficiënte manier om met het internet te communiceren moet ‘lichtgewicht’ zijn. We zijn het er allemaal over eens dat de huidige internetprotocollen zeer succesvol zijn in hun gebruik, maar ze zijn niet ‘licht’. Met name de protocollen voor draadloze communicatie dragen veel overhead met zich mee.
De vroege spelers binnen het iot merkten dit en begonnen efficiëntere (draadloze) protocollen te bouwen, waardoor een aanzienlijke lijst van smaken ontstond: AMQP (Advanced Messaging Queuing Protocol), Bluetooth (BLE), Cellular (4G/5G), CoAP (Constrained Application Protocol), DDS (Data Distribution Service), LoRa (long Range), KNX, LWM2M (Lightweight M2M), MQTT (Message Queuing Telemetry Transport – sinds 1999), Thread, Wi-Fi, XMPP (Extensive Messaging and Presence Protocol), ZigBee en Z-Wave.
Zoals u zich kunt voorstellen, werkt geen van hen echt samen, waardoor er meerdere draadloze gateways nodig zijn om deze verschillende soorten communicatie samen te brengen. Het is mogelijk om de verschillende smaken te hanteren, maar dat gaat gepaard met een complexe ‘container’ -structuur, waarbij pakketten via internetprotocollen naar hun bestemming in de cloud werden gebracht (en omgekeerd) – verre van eenvoudig. Sommige van deze protocollen maakten echter al gebruik van hetzelfde internetprotocol (ip). Voor hen kan één gateway met meerdere radio’s gemakkelijk de truc doen.
Universeel netwerkprotocol Matter
De hindernis van draadloze verbindingsprotocollen overwinnen blijft moeilijk, maar ze dichter bij elkaar brengen door een homogene ip-structuur zal het leven gemakkelijker maken voor ons allemaal: de gebruikers thuis én de industrie.
Eind 2019 werd een nieuw initiatief gecreëerd, bekend als CHIP (Connected Home over IP). Opgemerkt moet worden dat er vaak een nieuw initiatief nodig is om een impasse tussen allianties te doorbreken. CHIP richtte zich niet op de protocollen, maar op het samenbrengen van verschillende ecosystemen van smart home-apparaten, ondersteund door de grote industriële spelers, zoals Apple, Google en Amazon, maar ook de ZigBee-alliantie. Daarbij heeft het ook een brede acceptatie nodig om uit zijn niche bij het publiek te komen.
CHIP zet de activiteiten rond Thread voort, onder de commerciële naam ‘Matter’. Thread is een initiatief van de ZigBee-alliantie (thans Connectivity Standard Alliance [CSA]) die een bouwsteen heeft gecreëerd voor het gebruik van ethernet (ip) voor transport en bluetooth voor het ‘zoeken’ en authentificeren. Het is gericht op toepassingen met lage bandbreedte die gebruik maken van een op IPv6 gebaseerd mesh-protocol. Matter gaat verder waar Thread is begonnen, waarbij andere draadloze technologieën, zoals wifi, cellulair, bluetooth, Zigbee dezelfde aanpak kunnen volgen.
Daar het op ip is gebaseerd en dus een universeel netwerkprotocol is, sluiten andere technologieontwikkelaars en allianties zich actief aan bij de ontwikkeling van Matter. Ook al is Thread eigendom (onder licentie) van de CSA, het is een open source-ontwikkeling onder de Apache-licentieconstructie.
Matter matters!
Er is geen twijfel dat het iot substantieel zal worden, maar voorlopig blijft het nog achter op het door de jaren heen door analisten en de industrie aangegeven potentieel. Zelfs wanneer de meesten van ons waarschijnlijk niet merken dat ze thuis al iot-achtige producten hebben. Het grote succes zal komen wanneer het niet meer uitmaakt welk type sensor wordt gebruikt en welke draadloze technologie is aangepast. Het zal allemaal afhankelijk zijn van één enkele taal.
Matter maakt een enorme stap voorwaarts, waar anderen al begonnen maar worstelden. Doordat veel relevante industriële allianties zich bij Matter aansluiten, gesteund door grote namen in de markt, zijn de tekenen aan de wand zeer positief. Laten we dit initiatief krachtig omarmen.
