Smart Home (Casa inteligentă) este unul dintre cazurile de utilizare cele mai cunoscute ale Internet of Things (IoT) în spațiul consumatorului, cu o mare expunere pentru inginerii software datorită numărului în creștere al producătorilor de produse care sunt obligați să ofere servicii cu valoare adăugată pentru a ține pasul cu competiția. Smart Home este mai mult decât Home Automation (Automatizarea locuinței): are în plus broadband, entertainment, optimizarea energiei, sănătate și siguranță pe lângă automatizare.
Ca actor important în domeniul IoT și IoT industrial (IIoT), Accenture are deja o contribuție majoră în domeniul Smart Home oferind soluții cap-coadă și platforme clienților săi sub denumirea de Connected Home.
În acest articol vom analiza provocările întâmpinate de clienți, producători, dezvoltatori și alți stakeholderi. Provocările variază de la interconectivitatea hardware și software la probleme de utilizare pe tot parcursul. Între acestea, problemele de monetizare și securitate joacă un rol major. În final, vom încerca să ghicim pe baza tendințelor actuale ce se așteaptă în continuare în acest domeniu.
Prezentăm în rândurile de mai jos o mostră de caz de utilizare pentru a înțelege mai bine contextul.
Michael locuiește în Germania rurală. El are o casă echipată cu o mașină de spălat Miele, termostat Nest, boiler Bosh Buderus, jaluzele-role automate și întrerupătoare electrice cu conexiune pentru a controla dispozitivele. Pentru siguranță, el are senzori de mișcare instalați în diferite încăperi, combinați cu o cameră Samsung SmartCam. El are nevoie de o stație meteo pentru exterior, așa că va cumpăra una de la Netatmo. Pentru a fi autosuficient din punct de vedere energetic și pentru a-și reduce facturile, Michael achiziționează panouri solare și baterii pentru a înmagazina energia suplimentară.
Cu toată această tehnologie în jurul său, lui Michael îi este greu să își amintească unde și-a lăsat telecomanda pentru jaluzelele-role și trebuie să facă față constant provocărilor legate de cablare pentru echipamentele cu cablu. El trebuie să deschidă diferite aplicații pentru a controla luminile Philips Hue și camera SmartCam, iar Nest și Buderus nu reușesc să comunice între ele.
Michael află că există furnizori de platforme care rezolvă unele din problemele sale, așa că telefonează unui specialist binecunoscut, Louis, pentru ca acesta să îi ofere cea mai bună alternativă pentru situația sa. Louis îi propune să instaleze Revolv pentru a integra întregul hardware sub o singură mantie. El repară, de asemenea, și problema de conectivitate a lui Michael dintre Buderus și Nest, prin instalarea unui panou releu pe boilerul său. Acum Michael poate folosi sistemul.
După câteva luni, Michael își dă seama că facturile sale pentru energie scad considerabil, după ce a implementat sugestiile furnizorului său de energie Smart Grid. Nu mai este îngrijorat în legătură cu siguranța casei sale pe perioadele în care este plecat și chiar primește un bonus de la compania sa de asigurări. El a adăugat confort prin faptul că și-a putut conecta toate dispozitivele într-un mod care îi aduce valoare, ca de exemplu: alarma sa este reglată în funcție de condițiile de vreme și de trafic și, printre altele, jaluzelele sale coboară într-o zi însorită, astfel încât soarele să nu încălzească locuința în mod inutil.
Va urma…
Unele dintre cazurile de utilizare depind de context, altele pot fi reconstituite oriunde. Smart Grid nu este încă prezent peste tot și nu toate companiile de asigurări oferă acest serviciu. Informațiile de trafic nu sunt încă monitorizate pe toate drumurile. Totuși, toate aceste servicii câștigă teren și în viitorul apropiat va fi posibil să integrăm câteva, în timp ce altele, doar pe termen mai lung.
Consumatorii: După cum am putut vedea, Michael preferă soluțiile "instalează și uită" (ca și 60% dintre clienți). Dispozitivele ar trebui să fie autonome din punct de vedere energetic și oamenilor nu ar trebui să le pese de actualizările de securitate. Michael are nevoie de un mecanism de control simplu și ușor care să permită majoritatea cazurilor sale de utilizare în continuă schimbare, mai ales că el vrea să își păstreze opțiunile deschise când vine vorba de HW. I-ar plăcea să evite neplăcerile care pot să apară dacă unul dintre dispozitivele sale existente este sau nu compatibil cu cel pe care dorește să îl cumpere.
Dezvoltatorii și integratorii de servicii: Louis, pe de altă parte, se confruntă cu o provocare mult mai mare. Există protocoale diferite, implementări de protocoale în forma bibliotecilor și definiții ale obiectelor inteligente astfel încât aceste dispozitive inteligente să își poată transmite capabilitățile și să poată conlurca. Din aceste motive, soluțiile dezvoltate în zilele noastre au un Smartphone sau un Home Controller în centrul ecosistemului, formând o rețea-stea în ambele cazuri. Pe partea de protocol, XMPP, MQTT, LwM2M, 6LoWPAN, CoAP, IPSO, ZDO sunt cei mai mari actori, iar partea de bibliotecă se întinde de la jucători importanți precum Apple cu a sa implementare IoT HomeKit până la standarde deschise precum Open IoT stack Eclipse SmartHome care are implementările LwM2M, MQTT și CoAP. Din perspectiva abilităților, Louis înfruntă o altă provocare: sunt necesare seturi de abilități variate de la dezvoltarea de software embedded la wearables/ mobile/ bigscreen/ mașină, API & microservice și analitică pentru a dezvolta soluții Connected Home complete. Louis trebuie să învețe toată viața sa. El trebuia să cunoască 6LoWPAN și Nest cloud API pentru a integra tehnologiile Nest, XMPP și P2P pentru SmartCam. Netatmo a fost integrat utilizând un REST API, la fel ca și Philips Hue, MQTT a fost de asemenea utilizat.
Producătorii: Adam rămâne apropiat de clienții săi. El produce Nest și oferă actualizări gratuite clienților săi și le promite să le păstreze datele personale în siguranță. El realizează că Nest nu este încă suficient de inteligent pentru a comunica local cu toate dispozitivele posibile, așa că oferă API-uri cloud pentru a integra restul dispozitivelor utilizatorului. În afara Smartphone-urilor, majoritatea dispozitivelor nu sunt încă inteligente, iar producătorii lor oferă pentru a se evidenția servicii cloud cu valoare adăugată pe lângă produsele lor. Philips Hue, Nest sunt bune exemple în acest sens. Majoritatea acestor dispozitive sunt construite pe ZigBee open source stack, integrează Z-Wave chip-ul brevetat sau expun o interfață BLE. Este ușor de înțeles cum interconectivitatea are de suferit. Pentru a face bani, Adam trebuie să născocească niște opțiuni inteligente, de la freemium, achiziționarea in-app, bazată pe subscripție, plată per utilizare până la modele premium.
Furnizorii de servicii: Alex este deținătorul platformei și el are de înfruntat provocarea de a uni toate cele de mai sus într-un sistem funcțional. Platforma sa este utilă în special atunci când există atât de multe probleme de interoperabilitate între dispozitive. Alex se chinuie să îl aducă pe Michael pe platformă, să suporte toate dispozitivele și cazurile de utilizare ale lui Adam, să îi ofere ușurință în integrare și opțiuni bune de monetizare, în timp ce își păstrează diferențierea. El nu este neapărat de acord cu Louis.
Mai există și alți acționari în acest ecosistem. Guvernul furnizează infrastructura prin SmartGrids și reglementările prețului energiei. Mai sunt și industriile diferite care sunt interesate să interacționeze, precum Asigurările, Energia și Telecom.
Alex crede că are o opțiune mai bună la ceea ce a propus Louis. Haideți să vedem ce face platforma sa.
Descoperirea dispozitivelor. Home Controller implementează Z-Wave, ZigBee, WiFi, BLE și este capabil să identifice toate dispozitivele care sunt în raza sa de acțiune și se comportă ca o gateway spre internet sau ca un controller de rețea pentru cele care nu se conectează la un serviciu cloud. Rețelele stea și conexiunea client-server sunt tipice în zilele astea, rețelele mesh și conexiunea coleg-cu-coleg (peer-to-peer) sunt conectivitatea între rețelele de mâine.
Securizarea logică și fizică pentru anti-furt. TLS este utilizat în principal drept un canal de comunicare sigur pentru securizarea senzorilor și a dispozitivelor de acționare, MD5 hashing poate fi de asemenea utilizat. Totuși, se dorește o semnare/verificare semidescentralizată, precum Blockchain Certification Protocol care va ajuta comunicarea în siguranță între dispozitive, chiar fără o platformă sau o autoritate de management la dispoziție.
Configurarea dispozitivelor. Fiecare dispozitiv are diferite posibilități - gândiți-vă la panoul solar și la mașina de spălat- și feluri diferite de configurare. Anumite configurări sunt comune, precum frecvența extragerii datelor, altele sunt dependente foarte tare de dispozitiv și descrise în Smart Objects (Obiecte inteligente) precum IPSO, ZDO. Un aspect particular la un dispozitiv cu baterie este să cunoști și să îmbunătățești durata de viață a bateriei; cum să operezi într-un mod de operare în stadiu critic. Sistemele de siguranță sunt un bun exemplu.
Monitorizarea dispozitivelor. Vizualizarea datelor curente (ex. stația meteo Netatmo, SmartCam) sau vizualizarea datelor din trecut.
Integrarea dispozitivelor în cazuri de utilizare: creați scenarii sau scene (termen Z-Wave) care sunt personale și relevante. Drept exemplu, ajustarea ceasului deșteptător al lui Michael; HVAC schimbă modul de operare declanșat de încuierea ușii, ajustarea luminii și a jaluzelelor, scena pentru privitul la televizor cu unele lumini stinse, altele parțial aprinse, jaluzelele lăsate jos și nivelul de volum până la o limită, etc. .
Actualizarea firmware a dispozitivelor de pe teren. Aceasta se întâmplă în mod tipic fără intervenția utilizatorului atunci când este abonat la un serviciu. Anumiți producători oferă actualizări gratuite și rămân aproape de clienții lor, alții nu sunt atât de apropiați și s-ar putea chiar să pretindă taxă pentru actualizări.
Achiziționarea in-app a dispozitivelor fizice reale, a pachetelor sau elementelor software (ex. pachet 100 SMS pentru notificări), garanție/ mentenanță extinsă, servicii integrate (ex. Apigee, Critercism) pentru o valoare adăugată suplimentară.
Este o piață revoluționată în continuu. Noile startup-uri introduc noi produse revoluționare, deschizătoare de drumuri, intensificând competiția. Există 120 de companii furnizoare de Home Energy numai pe piața Nord Americană. (sursa: studiu GTM, 2015)
Potrivit unui procent de 90% din proprietarii caselor inteligente au cumpărat tehnologia pentru a-și satisface obiectivul de siguranță în primul rând. Optimizarea energiei se numără și ea printre motivele invocate frecvent. Entertainment-ul este un caz de utilizare în tendințe și aceasta este zona în care marile companii își concentrează în prezent eforturile.
Este de așteptat ca numărul celor care își doresc o casă inteligentă să crească pe măsură ce consumatorii vor vedea reducerile considerabile ale consumului lor de energie și confortul sporit pe care le poate oferi o locuință conectată (Connected Home). 50% din consumatorii din USA/CAN spun că plănuiesc să cumpere cel puțin un dispozitiv smart home în anul următor (raport iControl). Cei care cunosc pe cineva cu Connected Home sunt de două ori mai motivați să cumpere decât restul. Gartner prezice că o locuință de familie tipică va putea conține mai mult de 500 de smart devices (dispozitive inteligente) până în 2022, dar în prezent cei mai mulți clienți văd Connected Home drept un termen nebulos fără o valoare clară.
În privința protocoalelor, este de dorit ca o implementare de protocol să câștige, astfel încât să se reducă fragmentarea și să se crească interconnectivitatea. Va fi oare Thread? Sau viitorul este open source?
Cu privire la energie, implementările Smart Grid se mișcă mult mai încet. Investițiile publice sunt necesare, iar acestea nu sunt unde ar trebui să fie încă, în cele mai multe țări. Deci, nu m-aș aștepta să le avem în România în următoarea decadă, când construirea autostrăzilor reprezintă încă o provocare pentru noi…
În ceea ce privește entertainment-ul, Apple trage tare cu Apple TV. Ei spun că aplicațiile sunt viitorul televiziunii. Este posibil ca aceasta să fie încercarea lor de a prelua controlul nu numai asupra sufrageriei noastre, ci și asupra întregii noastre case?
Acest articol a fost realizat și cu contribuția lui Alex Cornea, Catalin Andrei și a lui Omer Budak.
de Ovidiu Mățan
de Radu Murzea
de Axente Paul
