INTERNET OF THINGS Archive

Tämän viikon tulos tulee TIVITin Internet of Things -ohjelmasta. Oulun yliopisto on kehittänyt yhdessä Polar Electron kanssa ohjelmiston fyysisen ympäristön tilanteen visualisointiin virtuaaliympäristössä. Työtä ovat ohjanneet Oulun yliopiston tietotekniikan osastolla professori Jukka Riekki ja Polar Electrosta Vesa Tornberg. Kehitystyön on tehnyt pääosin Oulun yliopiston tutkija Mika Oja.

ActiveAquarium visualisoi fyysisestä ympäristöstä mitattuja arvoja virtuaalisessa akvaariossa. Arvot määrittävät akvaarion kalojen käyttäytymistä ja ulkonäköä. Tavoitteena on esittää IoT-järjestelmän tilanne käyttäjille, jotka esimerkiksi vastaavat järjestelmän ylläpidosta. Järjestelmän ongelma voi näkyä esimerkiksi värittömänä, hitaasti uivana kalana. Akvaario soveltuu myös loppukäyttäjien päätöksenteon tueksi, esimerkiksi ohjaamaan käyttäjää vähemmän sähköä kuluttaviin elintapoihin tai vaikkapa liikkumaan enemmän.

Akvaario on suunniteltu joustavaksi – siihen voi helposti liittää erilaisia datalähteitä ja akvaarion voi esittää yhtä aikaa usealla eri näytöllä. Ensimmäisenä datalähteenä akvaarioon on liitetty Polar Electron aktiivisuusmittarit. Nämä mittarit ovat ranteessa pidettäviä laitteita, jotka mittaavat käyttäjiensä liikkumista. Mittaukset siirretään USB-lukijan välityksellä Polarin verkkopalveluun, ja sieltä visualisointipalvelimelle. Tämän järjestelmän arkkitehtuuri on esitetty oheisessa kuvassa. Aktiivisuusmittareiden sijaan voitaisiin dataa ottaa yhtä helposti vastaan esimerkiksi omakotitalon energiankulutusta tai kaupungin ilmanlaatua mittaavilta antureilta, tai tietoliikenneverkossa siirrettävää datamäärää monitoroivalta tietokoneelta.
Akvaarion kehitystyö alkoi jo TIVITin DIEM-ohjelmassa. Polar Electro on kehittänyt ja lanseerannut DIEMin tulosten pohjalta jo ensimmäisen tuotteen, Polar Activariumin, huhtikuussa 2012. Activarium on polargofit.com-palveluun tarjolla oleva erillinen moduuli, joka visualisoi virtuaaliakvaariossa koululaisten aktiivisuusmittareilla mitattua liikuntaa. Kun koululaiset saavuttavat päivittäiset liikuntatavoitteensa, he voivat ansaitsemillaan liikuntapisteillä rakentaa yhdessä akvaariota ja myös ostaa kalalleen tavaroita, esimerkiksi koruja.

Oheinen kuva esittää, miltä Polar Activarium näyttää.

Internet of Things -ohjelmassa on jatkettu DIEM-ohjelmassa alkanutta kehitystyötä. Erityistä huomiota on kehitetty eri datalähteiden joustavaan käyttöön sekä visualisoinnin erottamiseen datan keruusta. Visualisointi on toteutettu HTML5:lla, joten kaikki sitä tukevat www-selaimet sopivat visualisoinnin esittämiseen. HTML5 ei kuitenkaan ole ainoa vaihtoehto, sillä alustariippumattomien rajapintojen ansiosta järjestelmässä voidaan hyödyntää monenlaisia visualisointiteknologioita.

Työ jatkuu tutkimalla akvaarion lisäksi muuntyyppisiä visualisointiympäristöjä sekä selvittämällä, kuinka visualisoinnilla pystytään parhaiten tukemaan käyttäjän tehtävien suorittamista ja tavoitteiden saavuttamista. HTML5:n lisäksi hankkeessa tutkitaan avoimeen lähdekoodin realXtend-ohjelmiston sopivuutta IoT-järjestelmien tilan 3D-visualisointiin. Sovelluksina ovat käyttäjien aktiivisuuden visualisoinnin lisäksi mm. energiankulutuksen ja ulko-ovien lukkojen tilan visualisointi omakotitalon 3D-mallissa. Tässä työssä ovat mukana myös Finwe ja There Corporation, joissa työtä ohjaavat Juha Kela ja Mikael Latvala.

TIVITin ohjelmissa syntyy vuodessa satoja tuloksia: akateemisia tutkimus- ja konferenssipapereita, opinnäytteitä, softanpätkiä, liiketoimintaideoita, patentteja – ja niin edelleen. Koska yksittäiset tulokset ovat suuressa mittakaavassa useimmiten pieniä ja ne julkaistaan hajallaan eri ohjelmien sisällä, nostamme mielestämme erityisen onnistuneita tuloksia esille blogissamme Viikon tulos -sarjassa. Tutustu muihin tuloksiin: http://www.activityblog.fi/category/viikon-tulos/

Viikon tulos tulee TIVITin vastikään käynnistyneestä Internet of Things -ohjelmasta. Jari Arkkokertoo Ericssonin tutkimusosastolla rakennetusta kotiverkkojen prototyypistä:

“Minulla on unelma. Että ihmiset voisivat ostaa mitä tahansa kotiverkkolaitteita, kuinka monta tahansa, kytkeä ne miten päin tahansa, ja verkko osaisi itse säätää itsensä toimivaksi. Antaisi kaikille laitteille ja reitittimille osoitteet. Reitittimet tietäisivät mihin lähettää paketit. Nimipalvelu toimisi koko verkossa riippumatta siitä, että missä osassa laitteet sijaitsisivat. Ja että kaikki laitteet voisivat suoraan keskustella keskenään. Tämä kaikki automaattisesti ilman, että käyttäjän tarvitsisi määritellä vaikkapa reititystaulua.

Tämä on tietysti mahdollista jo tänään yksinkertaisissa tapauksissa. Jos verkossa on vain yksi reititin, esimerkiksi nykyiset kotien ADSL-reitittimet osaavat tehdä kaiken automaattisesti käyttäen paikallisia osoitteita, DHCP:tä ja osoitemuunnoksia (NAT). Usein verkkojen tarvitsee kuitenkin olla monimuotoisempia. Usein haluttaisiin erillinen verkko vierailijoille yksityisen verkon lisäksi. Ethernet- ja WLAN-pohjaisten verkkojen lisäksi linkkiteknologioita on tulossa lisää mm. esineiden internetin tarpeita varten.

Kaikkia näitä linkkityyppejä ei voi suoraan sillata toisiinsa, tai ainakaan se ei ole järkevää suurten nopeuserojen vuoksi. Gigabitin Ethernet-verkon broadcast-liikenne voi helposti tukkia hitaimmat langattomat verkot. Verkot myös laajentuvat usein niin, että käyttäjät lisäävät uuden reitittimen tai NAT-laitteen vaikkapa langattoman verkon laajentamiseksi. Käytännössä monta reititintä ja aliverkkoa käsittävät kotiverkot ovat yleistymässä. Niihin liittyy kuitenkin useita ongelmia. IPv4-pohjaisissa verkoissa käytettävät NAT-laitteet hankaloittavat verkon eri osissa sijaitsevien laitteiden välistä kommunikaatiota. Nimipalvelu toimii vain yhden aliverkon sisällä.

IPv6-pohjaisissa verkoissa pyritään välttämään NAT-teknologiaa, mutta monen reitittimen IPv6-verkon rakentaminen vaatii monimutkaisten asetusten hallitsemista.

Vuonna 2011 perustettu IETF:n HOMENET-työryhmä pyrkii ratkaisemaan näitä ongelmia kehittämällä tekniikkaa, jolla monimuotosetkin IPv6-pohjaiset verkot voisivat automaattisesti muodostua ilman käyttäjän asetuksia. Tavoite on kehittää tekniikkaa aliverkkojen osoitteiden automaattiseen jakamiseen, reitityksen automaattiseen määritykseen ja nimipalvelun toimintaan koko verkossa automaattisesti.

Ericssonin kehittämä prototyyppi on tämän teknologian ensimmäinen toteutus maailmassa.

Kaksi viikkoa sitten oma kotiverkkoni siirtyi käyttämään tätä tekniikkaa. Vaikka kehitystyö on vasta alussa, ovat tulokset lupaavia. Reitittimet, aliverkot, nimipalvelimien osoitteet, reitittimien julkaisemat osoiteavaruudet, ja jopa IPv6 – IPv4 muuntimet (NAT64) määrittyvät automaattisesti. Tämän toteutuksen lisäksi on useita muitakin toteutuksia valmisteilla, ja kotireititinvalmistajat ovat olleet kiinnostuneita tekniikasta.

Uskon että tämä tekniikka tulee jossain muodossa lyömään itsensä läpi ja vaikuttamaan siihen miten tulevaisuuden kotiverkot toimivat. Ennen sitä on kuitenkin vielä paljon työtä jäljellä. Tarvittavien reititysprotokollalaajennusten ja muiden standardien kehittäminen on käynnissä, ja toteutuksista saamamme kokemus helpottaa niiden valmistumista.”

Lisää toteutuksesta ja Jarin kotiverkosta löytyy blogista sekä videosta.

TIVITin ohjelmissa syntyy vuodessa satoja tuloksia: akateemisia tutkimus- ja konferenssipapereita, opinnäytteitä, softanpätkiä, liiketoimintaideoita, patentteja – ja niin edelleen. Koska yksittäiset tulokset ovat suuressa mittakaavassa useimmiten pieniä ja ne julkaistaan hajallaan eri ohjelmien sisällä, nostamme mielestämme erityisen onnistuneita tuloksia esille blogissamme Viikon tulos -sarjassa. Tutustu muihin tuloksiin: http://www.activityblog.fi/category/viikon-tulos/

TIVITin uudet ohjelmat, Internet of Things, Data to Intelligence ja Services, ovat yrityksissä erittäin suuren kiinnostuksen.

TIVIT on erityisen tyytyväinen siihen, että mukaan on tullut moni sellainenkin yritys, joka ei itse toimi ICT-kentässä. Tällaisia yrityksiä ovat mm. Metso, Konecranes, Cargotec, John Deere Forestry, Fortum, Kesko, Nordea, Osuuspankki, Pretax, Terveystalo ja Valmet.

Tilanne osoittaa selkeästi sen, että ICT-teknologiat ovat ja tulevat entistä voimakkaammin olemaan olennainen osa myös muiden teollisuusalojen tuotteita ja palveluja. Datan määrä kasvaa. Entistä paremmat sensorit ja sensoriverkot tulevat luomaan massiivisia määriä dataa, ja sitä käsittelemään tarvitaan entistä parempia algoritmeja sekä sellaisia, jotka on suunniteltu ”big datan” käsittelyyn.

Lopputulos kulminoituu entistä useammin palveluna: esimerkiksi Kone ei myykään asiakkaalleen hissejä, vaan People Flow -palvelua.

Kun tähän lisätään vielä se fakta, että kolmisenkymmentä uutta pk-yritystä on tullut ohjelmiimme mukaan, voidaan hyvällä syyllä sanoa, että vuodelle 2012 TIVIT on onnistuneesti virittänyt SRA-portfolionsa.

Meillä on siis loistava tutkimusportfolio sekä parhaat mahdolliset partnerit. Luvassa on siis hyviä tuloksia jatkossakin – siksi kannattaa vierailla säännöllisesti tällä palstalla!