Internet inteligentnih uređaja

Predavanje 5

IoT tehnologije

2

Tehnologije za razvoj IoT

3

5G

NFC

4

NFC

• Komunikacija uređaja u bliskom polju – Near Field Communication.

• Bežična tehnologija kratkog dometa i visoke frekvencije za razmenu

podataka:

– komunikacija se vrši na frekvenciji 13,56 MHz,

– na udaljenostima do 10 centimetara,

– pri brzini protoka do 424 Kbps.

• Predstavlja podskup RFID tehnologije.

• Po nekim procenama, 2/3 novih mobilnih uređaja u 2018. podržavaju NFC.5

NFC – istorija

• NFC tehnologiju su krajem 2002. godine razvile kompanije Philips i Sony.

• Evropska asocijacija proizvođača kompjutera ECMA (European Computer

Manufacturers Association) je usvojila NFC tehnologiju kao standard u

decembru 2002.

• ISO (Internationai Organization for Standardization) i IEC (Internationai

Electrotechnicai Commission) usvojili NFC tehnologiju u decembru 2003.

• NFC Forum, 2004. - Nokia, Phillps i Sony.

6

NFC – razlozi uvođenja

• Integracija ličnih i privatnih informacija, kao što su podaci kreditne ili

debitne kartice, u mobilne telefone.

• 1. Bezbednost je jedna od glavnih karakteristika NFC tehnologije, jer je

zbog neposredne blizine dva uređaja verovatnoća presretanja signala

mala.

• 2. Sposobnost automatskog uparivanja, što nije bio slučaj sa bluetooth

tehnologijom. Tako se npr. instalirana aplikacija na mobilnom uređaju

automatski startuje kada se pronađe odgovarajući par.

7

NFC – razlozi uvođenja

• Aplikacija može biti programirana tako da se startuje automatski čim

mobilni uređaj dodirne odgovarajući NFC tag, i može da izvrši sve obrade

sve dok nije potrebna intervencija korisnika.

• Vrste:

1. Nije potrebna intervencija korisnika, u skladu sa ugrađenim

algoritmom, aplikacija može da završi svoje procese i da izađe. U tom

slučaju, korisnik neće ni primetiti da je aplikacija startovana,

procesirana i završena. Ova vrsta obrade nije pogodna za servise sa

bezbednosnim zahtevima.

2. Neophodna intervencija korisnika u slučaju plaćanja je i plaćanje se

ne može izvršiti bez saglasnosti korisnika. 8

NFC

• Mnogi današnji telefoni podržavaju NFC i ako ga malo ljudi koristi.

• Tehnologija koja pomaže pri povezivanju 2 uređaja ili čitanje informacija

sa pasivnih NFC tagova i prenosi samo par kilobajta.

9

• NFC se ne koristi za prebacivanje

muzike, filmova, slika između 2

uređaja,

• NFC ih samo uparuje automatski, a

medij se šalje putem: (Android Beam)

– Bluetooth-a ili

– WiFi Direct-a.

NFC i Android Beam

• Kada ja Android Beam uključen, može se usmeriti sadržaj ili fajlove

aplikacija ka bližim uređajima tako što ćete uređaje približiti jedan drugom.

10

Isključeno Isključeno Isključeno

NFC i Android Beam

• Podeli ekran ili datoteke

1. Potrebni su NFC i Bluetooth uređaji.

2. Uključiti Android Beam na svakom uređaju.

3. Odabrati ekran ili datoteke za deljenje (npr. slike iz galerije).

4. Staviti zadnje strane uređaja jednu na drugi.

(Ovo se može razlikovati od uređaja do uređaja)

5. Dodirnuti ekran za slanje nakon smanjivanja ekrana.

• Podaci koji mogu da se razmene:

– stranice pretraživača, kontakti, slike, video snimci, muzika.11

NFC i Android Beam

• Naravno postoji još mnogo stvari koje možete uraditi:

– slanje adrese nekog sajta,

– plaćanje na PayPass aparatima,

– upravljanje podešavanjima telefona jednim kratkim kontaktom NFC taga i

– još mnogo različitih stvari.

12

• A cilj svega je da se skrati vreme, umesto

trošenja vremena za uparenje 2 uređaja preko

Bluetooth-a.

• Danas je samo jedan dodir dovoljan.

13

NFC – značajnije karakteristike

1. Jednostavan korisnički interfejs - metoda dodirivanja oznake nudi

intuitivan i prirodan način interakcije, koji je i lak za korišćenje,

2. Uvećanje fizičkog okruženja - NFC obezbeđuje povezivanje fizičkog i

digitalnog sveta, što se može postići označavanjem fizičkih objekata

pomoću NFC taga.

3. Personalizacija usluga - veliki skup usluga i funkcija će biti dostupan

korisnicima putem mobilnog telefona,

4. Interkonekcija - NFC se može koristiti za brzo i jednostavno

povezivanje dva uređaja.14

NFC

• NFC možemo podeliti na pasivne i aktivne.

• 1. Pasivni:

– Oni su veličine poštanske marke i koriste se samo za čuvanje i slanje

podataka.

– Ne zahtevaju eksterno napajanje već sami generišu potrebnu energiju

za čuvanje podataka elektromagnetnom indukcijom, a koja nastaje

putem radio talasa generisanih od strane aktivnog NFC čitača.

15

NFC

• NFC možemo podeliti na pasivne i aktivne.

• 2. Aktivni:

– Aktivni NFC mora biti:

• deo nekog većeg sistema i

• mora imati eksterno napajanje.

– Aktivni služe za čitanje i slanje

podataka.

– Aktivni NFC, mora biti integrisan u neki

veći sistem. (npr. smart mobilni telefon).

16

NFC – razlika – aktivni i pasivni čip

• Aktivni čipovi se nalaze u telefonu ili bilo kom aparatu koji ima

napajanje.

• Prilikom kontakta na pasivni čip bežično šalje električnu energiju.

• Tada je moguće pročitati koji se podaci u stvari kriju na pasivnom čipu.

• Razlika između pasivnog i aktivnog čipa je to što aktivni ima izvor

električne energije i prilikom kontakta napaja pasivni čip.

17

NFC – razlika – aktivni i pasivni čip

18

NFC telefon

Aktivni uređaj

NFC čip

Pasivni uređaj

NFC telefon

Aktivni uređaj

NFC čitač

Aktivni uređaj

NFC uređaji

1. NFC mobilni telefon

– Ovo je najvažniji NFC uređaj, jer integracija NFC tehnologije sa

mobilnim telefonom stvara priliku za laku upotrebu i prihvatanje NFC

ekosistema.

2. NFC čitač

– Uređaj sposoban za prenos podataka, tj. čitanje podataka sa NFC

komponente.

3. NFC tag

– Ovo je u stvari RFID tag koji nema integrisan izvor napajanja.19

NFC – razlika – aktivni i pasivni čip

• Ne postoji pravilo povezivanja dva NFC čipa.

• Aktivni se može povezati sa aktivnim pa oni međusobno utvrđuju ko ima

ulogu predajnika i prijemnika i ko napaja.

• Pasivni se ne može povezati na pasivni zato što ni jedan nema izvor

električne energije pa se s tim ne mogu ni čipovi pokrenuti da bi se

pročitao rezultat.

20

NFC – razlika – aktivni i pasivni čip

• Pasivni čipovi – NFC tagovi:

21

• PayPass kartica i aktivni prijemnik:

NFC

• Primer NFC tehnologije:

– Plaćanje na kasama prostim prelaskom kartice preko čitača.

– U ovom slučaju, pasivni NFC čip se nalazi u kartici, a aktivni NFC čitač

je u nekom aparatu povezanim za kasu.

22

NFC – 3 osnovna moda rada – način 1

• 1. Reader/writer - NFC mobilni uređaj razmenjuje podatke sa NFC tagom.

• Ovaj mod se može podeliti na dva režima rada:

a) režim čitanja i

b) režim pisanja.

• U režimu čitanja, mobilni uređaj čita podatke sa NFC taga.

• U režimu pisanja, NFC mobilni uređaj upisuje podatke u NFC tag.

23

I mod: Reader/writer

1. Čitanje zahteva

2. Prenos podataka

3. Obrada od strane

mobilnog uređaja

4. Korišćenje dodatne usluge

5. Upis zahteva

6. Prenos podataka24

Generički model upotrebe režima čitanja

Generički model upotrebe režima pisanja

NFC – 3 osnovna moda rada – način 2

• 2. Peer-to-peer - omogućava da dva NFC mobilna uređaja razmenjuju

podatke međusobno.

• Oba NFC mobilna telefona u aktivnom stanju.

• 1. Razmena podataka

• 2. Dodatno korišćenje servisa

25Generički model upotrebe peer-to-peer moda

NFC – 3 osnovna moda rada – način 3

• 3. Card emulation - omogućava da se NFC mobilni uređaj koristi kao

beskontaktna pametna kartica.

• Komunikacija se odvija između NFC mobilnog telefona na jednoj strani i

NFC čitača na drugoj strani.

• Ovaj mod je značajan jer omogućava plaćanje i ticketing, i zato što je

kompatibilan sa postojećom infrastrukturom pametnih kartica.

26

Card emulation

• NFC mobilni telefon ne stvara vlastito RF polje, već ga stvara NFC čitač.

• 1. Zahtev za servisom:

• 2. Backend servisi:

Autorizacija kreditne

kartice i provera

validnosti ulaznica.

• 3. Korišćenje servisa:27

Generički model upotrebe card emulation moda

NFC i baterija telefona

• U većini telefona koji podržavaju NFC, sam aktivni čip se ne

krije u matičnoj ploči telefona nego u bateriji. (Telefoni koji

imaju „zamenjivu“ bateriju)

• Ako se zameni originalna baterija sa nekom od drugog

proizvođača velika je verovatnoća da će biti bez NFC

aktivnog čipa.

• Ako telefon na poklopcu ima NFC čip ili na matičnoj onda

kupovina baterije ne bi trebala da bude zabrinjavajuća.

• Svaka baterija koja u sebi ima NFC čip ima oznaku ili je

napisano na njoj.28

GPS

29

Satelitski navigacioni sistemi (SNS)

• Prvobitna namena SNS – isključivo u vojne svrhe.

• Primenu SNS i u civilne svrhe:

– Razvoj tehnike, povećanje tržišta, ekonomski razlozi i pojeftinjenje

elektronskih uređaja.

• Današnji SNS:

– sastavni deo opreme aviona, brodova, automobila, mobilnih telefona,

biciklova, ručnih satova, itd.

• Najpoznatiji i najčešće korišćen SNS je GPS (Global Positioning System

– sistem za globalno pozicioniranje).30

GPS

• GPS – Globalni pozicioni sistem:

– jedan od globalnih satelitskih navigacionih sistema.

• Najmanje 24 satelita u orbiti zemlje koji šalju radio signal na površinu.

• U IoT sistemima se koristi u saobraćaju za:

– utvrđivanje lokacije,

– pravca kretanja,

– stanja na putevima i slično.

31

GPS i alternative

• Osim američkog GPS-a, u

upotrebi je i ruski GLONASS

(24), a u razvoju su i sistemi:

– Evropske unije (Galileo, 24+),

– Indije (IRNSS, 7),

– Kine (BeiDou 3, 35) i

– Japana (QZSS, 7).

32

Satelitski navigacioni sistemi (SNS)

• GPS – sistem za određivanje pozicije koji obezbeđuje svojim korisnicima

tačnu i kontinualnu informaciju o:

– trodimenzionalnoj poziciji i

– brzini.

• GPS obezbeđuje vremensku sinhronizaciju svih korisnika sa GPS

sistemskim vremenom, koje je predstavljeno kao univerzalno vreme

(Coordinated Universal Time – UTC).

• Osnovni princip navigacije je merenje udaljenosti ili uglova između:

– merne tačke i

– odgovarajućih referentnih (prirodnih ili veštačkih) objekata. 33

Osnovni principi navigacije

• 1. Zvezdana navigacija:

– merenje uglova između merne tačke i zvezda kao referentnih objekata.

• 2. Satelitska navigacija:

– merenje udaljenosti i vremena potrebnog da signal sa satelita stigne do

merne tačke – koncept one-way Time of Arrival (TOA) rang.

• GPS – koristi koncept merenja vremena prostiranja signala od jedne do

druge tačke u prostoru (TOA).

• Procena rastojanja satelit-prijemnik vrši se na osnovu:

– izmerenog vremena (TOA) i poznate brzine prostiranja signala.

34

Arhitektura GPS sistema

1. Kosmički (svemirski ili

prostorni) segment.

2. Zemaljski (kontrolni)

segment.

3. Korisnički segment.

35

Svemirski segment

Zemaljski segment

Korisnički segment

1. Kosmički segment

• Kosmički segment čine 24 satelita pozicionirana na visini 26560 km.

• Povećanje konfiguracije na 27, pa na 30 satelita (sa funkcijom rezerve).

• Predviđeni životni vek GPS satelita je oko 10 godina.

• Određivanje pozicije – prijemnik da primi signale sa 4 satelita istovremeno.

36

Orbite GPS satelita

• Svaki GPS satelit ima dva orbitalna prolaska u toku dana.

• 27 GPS satelita (24+3).

37

Uslov preciznog određivanja pozicije

• Istovremeni prijem signala sa 4 satelita.

• GPS satelitska konstelacija je tako konfigurisana da u bilo kom trenutku

vremena i na bilo kom mestu na Zemlji, obezbeđuje u LOS (Line-of-Sight)

polju korisnika minimalno 4 satelita.38

2. Zemaljski segment

• Zemaljsku komponentu čini 5 kontrolnih monitoring stanica:

– Asunsion, Dijego Garsija, Havaji, Kvajlein i u Kolorado Springsu.

• Glavna kontrolna stanica:

– vazduhoplovna baza Šrajver (bivša baza Falcon) u Koloradu.

39

3. Korisnički segment

• Korisnički segment - sve korisničke informacije koje sistem obezbeđuje

(korisnici mogu biti fizička lica ili sredstva koje poseduju GPS prijemnik)

• Korisnički segment čine dve celine:

– uređaji razvijani za vojne namene;

– uređaji razvijani za civilnu (komercijalnu) upotrebu.

• Principi rada uređaja iz obe grupe su isti, s tim što se uređaji razlikuju po

tehničkoj realizaciji, stepenu tačnosti podataka i ceni.

• Uređaji za vojne namene su precizniji, imaju integrisane sisteme za

zaštitu podataka, što ih takođe čini i skupljim.40

Broj GPS satelita i preciznost merenja

• Ilustracija uticaja broja GPS satelita sa kojih se šalju podaci na preciznost

merenja.

41

Jednoznačno određivanje 3D pozicije

• Na osnovu podataka

sa 4 satelita.

42

Reference

– Božidar Radenković, Marijana Despotović-Zrakić, Zorica Bogdanović, Dušan Barać,

Aleksandra Labus, Živko Bojović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Fakultet

organizacionih nauka. Univerzitet u Beogradu.

– Miloš Milutinović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Visoka škola akademskih

studija „Dositej“, Beograd.

– Hana Stefanović, (2015). Satelitski navigacioni sistemi – GPS. Visoka škola

elektrotehnike i računarstva strukovnih studija, Beograd.

– Internet izvori:• https://balkanandroid.com/sta-je-nfc-i-zasto-zamena-fabricke-baterije-ukida-tu-opciju/

• https://www.saznajnovo.com/2015/08/sta-je-nfc/

• https://www.ubs-asb.com/Portals/0/Casopis/2012/4/UBS-Bankarstvo-4-2012-Vaskovic.pdf

• https://www.academia.edu/21791403/NFC_tehnologija 43